物理 [元素周期表] 镧
镧 (Lanthanum)
基本信息
元素符号: La
原子序数: 57
原子量: 138.905
位置: 位于元素周期表第六周期，第3族（IIIB族），属于过渡金属，是镧系元素（稀土元素）的第一个成员。
电子构型: [Xe] 5d¹ 6s²
原子结构
电子特征: 6s轨道满电子，5d轨道单电子。常见氧化态为+3，是镧系元素中最稳定的+3价态之一。+2氧化态极不稳定。
镧系收缩: 镧是镧系元素的第一个成员，其离子半径（La³⁺）在镧系中最大。镧系元素随原子序数增加，离子半径逐渐减小的现象称为“镧系收缩”。
天然同位素: 由¹³⁸La（丰度约0.09%，具有极弱放射性）和¹³⁹La（丰度约99.91%，稳定）组成。¹³⁸La半衰期极长。
物理性质
外观: 银白色金属，具有金属光泽，质地柔软。
密度: 6.15 g/cm³，在稀土元素中密度较低。
熔点与沸点: 熔点920°C，沸点3464°C。
机械性能: 质地较软，具有良好的延展性。
超导性: 镧在低温下（约6 K）表现出超导特性。
化学性质
中等活泼: 在空气中较活泼，表面迅速氧化形成氧化镧（La₂O₃）保护膜，但保护膜疏松，不能阻止进一步氧化。
与水反应: 与冷水缓慢反应，与热水反应加快，生成氢氧化镧和氢气。
酸溶性: 易溶于稀酸（盐酸、硫酸、硝酸）生成无色La³⁺溶液。
化合物特征: 氧化镧（La₂O₃）是白色粉末，极易吸湿和吸收空气中的二氧化碳。氢氧化镧（La(OH)₃）为白色沉淀，是镧系氢氧化物中碱性最强的。氯化镧（LaCl₃）和硝酸镧（La(NO₃)₃）易溶于水。
存在与制备
自然丰度: 地壳中丰度约34 ppm，是稀土元素中丰度仅次于铈的成员。
主要矿石:
- 独居石（(Ce,La,Nd,Th)PO₄）: 最重要的轻稀土矿物。
- 氟碳铈矿（(Ce,La)CO₃F）: 轻稀土氟碳酸盐矿物。
- 磷钇矿（YPO₄）等重稀土矿物中也含少量镧。
- 制备方法: 稀土混合矿物经酸分解→溶剂萃取分离（在轻稀土中，镧是最后一个被萃取的成员）→沉淀得草酸镧→煅烧得氧化镧→氯化转化→熔盐电解（或钙热还原）制得金属镧。分离过程中镧的化学行为与其他轻稀土需精细调控。
安全与环境
低毒性: 金属镧及其化合物毒性较低，但吸入氧化镧粉尘可能对肺部造成轻度刺激。
刺激性: 可溶性镧盐（如硝酸镧）对皮肤和眼睛有中度刺激性，操作时建议佩戴防护手套和护目镜。
环境行为: 镧在环境中主要以难溶颗粒物形式迁移，土壤中移动性差。稀土开采和分离过程需注意废水和废渣管理。
可燃性: 金属镧在空气中可自燃（特别是粉末状），遇火源可剧烈燃烧。储存应密封在惰性气体中或浸没于矿物油中。
生物作用: 镧不被认为是生物必需元素。某些镧化合物（如碳酸镧）被用作治疗高磷血症的磷结合剂（口服药物，不被肠道吸收）。