酸化ランタン

ランタン(III)酸化物
名前
	IUPAC名ランタン(III)酸化物
	その他の名前三二酸化; ランタン
識別子
CAS番号	1312-81-8 ;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像;
ケムスパイダー	2529886 ; 133008 ;
ECHA 情報カード	100.013.819
EC番号	215-200-5;
パブケム CID	150906;
RTECS番号	OE5330000;
ユニ	4QI5EL790W;
CompTox ダッシュボード ( EPA )	ＤＴＸＳＩＤ７０５１４７８;
	InChI InChI=1S/2La.3O/q2+3;3-2 キー: MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N ;
	笑顔 [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3];
プロパティ
化学式	ラジウム2O3
モル質量	325.808 グラムモル−1
外観	白色粉末、吸湿性
密度	6.51 g/cm 3、固体
融点	2,315 °C (4,199 °F; 2,588 K)
沸点	4,200 °C (7,590 °F; 4,470 K)
水への溶解度	不溶性
バンドギャップ	4.3電子ボルト
磁化率（χ）	−78.0·10 −6 cm 3 /モル
構造
結晶構造	六角形、hP5
空間群	P-3m1、No.164
危険
	労働安全衛生（OHS/OSH）：
主な危険	刺激物
	GHSラベル:
ピクトグラム
シグナルワード	警告
危険有害性情報	H315、H319、H335
注意事項	P261、P280、P301+P310、P304+P340、P305+P351+P338、P405、P501
NFPA 704 (ファイアダイヤモンド)	1 わ
引火点	不燃性
安全データシート（SDS）	外部SDS
関連化合物
その他の陰イオン	塩化ランタン(III)
その他の陽イオン	酸化セリウム(III) 酸化; アクチニウム(III)
関連化合物	ランタンアルミニウム酸化物、; LaSrCoO 4
	特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。確認する（何ですか？）インフォボックス参照

ランタン(III)酸化物は、ランタナとも呼ばれ、化学式La ₂ O ₃で表され、希土類元素ランタンと酸素を含む無機化合物です。一部の強誘電体材料や光学材料の成分として使用され、特定の触媒の原料などにも使用されています。

プロパティ

_{酸化ランタンは、水には溶けないが酸性溶液には溶ける白色の}固体である。La 2 O _{3 は}空気中の水分を吸収し、水酸化ランタンに変化する。^[2] 酸化ランタンはp型半導体特性を持ち、バンドギャップは約5.8 eVである。^[3]室温での平均抵抗率は10 kΩ·cmで、温度上昇とともに減少する。La 2 O ₃は希土類酸化物の中で最も格子エネルギーが低く、誘電率ε ₌ 27と非常に高い。

構造

低温では、La ₂ O _3はA- M ₂ O ₃六方晶構造をとる。La 3+^金属原子は7配位のO ²⁻原子群に囲まれ、酸素イオンは金属原子の周囲に八面体の形をしており、八面体面の1つ上に酸素イオンが1つある。^[4]一方、高温では、酸化ランタンはC- M ₂ O ₃立方晶構造に変化する。La 3+イオン^は六方配置で6つのO ²⁻イオンに囲まれている。 ^[5]^[6]

合成

酸化ランタンは少なくとも3つの多形で結晶化することができる。^[2]

六方晶_La2O3は塩化_ランタンの噴霧熱分解によって生成される。[ ^7]

2 LaCl ₃ + 3 H ₂ O → La(OH) ₃ + 3 HCl

2 La(OH) ₃ → La ₂ O ₃ + 3 H ₂ O

六方晶La ₂ O ₃を得るための別の方法としては、 2.5% NH ₃と界面活性剤ドデシル硫酸ナトリウムの組み合わせを使用して水溶液から名目上のLa(OH) ₃を沈殿させ、その後80℃で24時間加熱撹拌する方法があります。

2 LaCl ₃ + 3 H ₂ O + 3 NH ₃ → La(OH) ₃ + 3 [NH ₄ ]Cl

その他のルートは次のとおりです:

2 La ₂ S ₃ + 3 CO ₂ → 2 La ₂ O ₃ + 3 CS ₂

反応

酸化ランタンは、Laドープチタン酸ビスマス（Bi ₄ Ti ₃ O ₁₂ - BLT）などの特定の強誘電体材料を開発するための添加剤として使用されます。酸化ランタンは光学材料に使用され、多くの場合、光学ガラスにはガラスの屈折率、化学的耐久性、機械的強度を向上させるためにLa ₂ O ₃^{がドープされています。 [8]}

3 B ₂ O ₃ + La ₂ O ₃ → 2 La(BO ₂ ) ₃^{[説明が必要]}

ガラス溶融物にLa ₂ O ₃を添加すると、ガラス転移温度が 658 °C から 679 °C に上昇します。また、ガラスの密度、微小硬度、屈折率も高くなります。

潜在的な用途

酸化ランタンは、他のランタン化合物の前駆体として最も有用である。^[9]他のランタノイドの一部とは異なり、酸化物も派生物質も商業的価値はあまりない。以下に説明するように、 La ₂ O ₃ の実用化に向けた取り組みについては多くの報告書で説明されている。

ラジウム_2O3高密度、高屈折率、高硬度のガラスを形成します。タングステン、タンタル、トリウムの酸化物と組み合わせることで、La ₂ O ₃はガラスのアルカリに対する耐性を高めます。La ₂ O _{3 は、}いくつかの圧電材料や熱電材料の成分です。

La ₂ O _3はメタンの酸化カップリングについて研究されている。^[10]

参考文献

^ abcd 「酸化ランタン」。American Elements 。 2018年10月26日閲覧。
^ ab グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。ISBN 978-0-08-037941-8。
^ Shang, G.; Peacock, PW; Robertson, J. (2004). 「窒素化高誘電率ゲート酸化物の安定性とバンドオフセット」.応用物理学レター. 84 (1): 106–108. Bibcode :2004ApPhL..84..106S. doi :10.1063/1.1638896.
^ Wells, AF (1984).構造無機化学. オックスフォード: クラレンドン・プレス. p. 546.
^ Wyckoff, RWG (1963).結晶構造: 無機化合物 RXn, RnMX2, RnMX3 . ニューヨーク: Interscience Publishers.
^ 安達銀也; 今中信人 (1998). 「二元希土類酸化物」.化学レビュー. 98 (4): 1479–1514. doi :10.1021/cr940055h. PMID 11848940.
^ Kale, SS; Jadhav, KR; Patil, PS; Gujar, TP; Lokhande, CD (2005). 「スプレー堆積ランタン酸化物 (La2O3) 薄膜の特性評価」. Materials Letters . 59 (24–25): 3007–3009. doi :10.1016/j.matlet.2005.02.091.
^ Vinogradova, NN; Dmitruk, LN; Petrova, OB (2004). 「希土類ホウ酸塩をベースとしたガラスのガラス転移と結晶化」.ガラス物理化学. 30 : 1–5. doi :10.1023/B:GPAC.0000016391.83527.44. S2CID 94177915.
^ 「ランタンにも適度な用途がある。」グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。p. 946。ISBN 978-0-08-037941-8。
^ Manoilova, OV; et al. (2004). 「IR分光法、TPD、DFT計算によるLa2O3、LaOCl、LaCl3の表面酸性度と塩基性度の特徴」J. Phys. Chem. B. 108 ( 40): 15770–15781. doi :10.1021/jp040311m.

[sds-1] 「酸化ランタン」。American Elements 。 2018年10月26日閲覧。

[G&E-2] グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。ISBN 978-0-08-037941-8。

[3] Shang, G.; Peacock, PW; Robertson, J. (2004). 「窒素化高誘電率ゲート酸化物の安定性とバンドオフセット」.応用物理学レター. 84 (1): 106–108. Bibcode :2004ApPhL..84..106S. doi :10.1063/1.1638896.

[4] Wells, AF (1984).構造無機化学. オックスフォード: クラレンドン・プレス. p. 546.

[5] Wyckoff, RWG (1963).結晶構造: 無機化合物 RXn, RnMX2, RnMX3 . ニューヨーク: Interscience Publishers.

[6] 安達銀也; 今中信人 (1998). 「二元希土類酸化物」.化学レビュー. 98 (4): 1479–1514. doi :10.1021/cr940055h. PMID 11848940.

[kale-7] Kale, SS; Jadhav, KR; Patil, PS; Gujar, TP; Lokhande, CD (2005). 「スプレー堆積ランタン酸化物 (La2O3) 薄膜の特性評価」. Materials Letters . 59 (24–25): 3007–3009. doi :10.1016/j.matlet.2005.02.091.

[8] Vinogradova, NN; Dmitruk, LN; Petrova, OB (2004). 「希土類ホウ酸塩をベースとしたガラスのガラス転移と結晶化」.ガラス物理化学. 30 : 1–5. doi :10.1023/B:GPAC.0000016391.83527.44. S2CID 94177915.

[9] 「ランタンにも適度な用途がある。」グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。p. 946。ISBN 978-0-08-037941-8。

[10] Manoilova, OV; et al. (2004). 「IR分光法、TPD、DFT計算によるLa2O3、LaOCl、LaCl3の表面酸性度と塩基性度の特徴」J. Phys. Chem. B. 108 ( 40): 15770–15781. doi :10.1021/jp040311m.