水域の富栄養化を解決するランタン元素

ランタン、周期表の元素57。

元素の周期表をより調和的に見せるために、人々は順番に原子番号が増加するランタンを含む15種類の元素を取り出し、それらを周期表の下に分けて配置しました。それらの化学的性質は似ています。これらは周期表の 6 行目の 3 番目の格子を共有しており、総称して「ランタノイド」と呼ばれ、「希土類元素」に属します。名前が示すように、地殻中のランタンの含有量は非常に少なく、セリウムに次いで 2 番目です。

1838年末、スウェーデンの化学者モッサンダーは、この新しい酸化物をランタニド土と呼び、その元素をランタンと呼びました。この結論は多くの科学者によって認められているが、モッサンダー氏は実験でさまざまな色を観察したため、発表した結果には依然として疑問を抱いている。ランタンは時には赤紫色に、時には白色に、時には第3の物質としてピンク色に現れる。これらの現象により、彼はランタンがセリウムのような混合物である可能性があると信じました。

ランタン金属は銀白色の柔らかい金属で、鍛造したり、伸ばしたり、ナイフで切断したりすることができ、冷水ではゆっくりと腐食し、熱水では激しく反応し、水素ガスを発生する可能性があります。炭素、窒素、ホウ素、セレンなどの多くの非金属元素と直接反応できます。

白色の非晶質粉末で非磁性酸化ランタン工業生産に広く使用されています。リン固定剤としても知られる改質ベントナイトを製造するために、ナトリウムやカルシウムの代わりにランタンが使用されます。

水域の富栄養化は主に水域内の過剰なリン元素によるもので、これが藍藻類の増殖を引き起こし、水中の溶存酸素を消費し、広範囲にわたる魚の死滅をもたらします。早めに処理しないと水が臭くなり、水質が悪化します。家庭用水の継続的な排出とリン含有肥料の過剰な使用により、水中のリン濃度が増加しています。ランタンを含む改質ベントナイトを水に添加すると、水が底に沈むときに水中の過剰なリンを効果的に吸着できます。それが底に沈むと、水土壌界面でリンを不動態化し、水中汚泥中のリンの放出を防ぎ、水中のリン含有量を制御することができます。特に、リン元素が水中のリン酸塩を捕捉できるようにすることができます。リン酸ランタンの水和物の形態により、藻類が水中のリンを利用できなくなり、藍藻の成長と繁殖が抑制され、湖、貯水池、河川などのさまざまな水域でリンによって引き起こされる富栄養化が効果的に解決されます。

高純度酸化ランタン精密レンズや高屈折率光ファイバーボードの製造にも使用できます。ランタンは暗視装置の製造にも使用できるため、兵士は夜間でも昼間と同じように戦闘任務を遂行できます。酸化ランタンは、セラミックコンデンサー、圧電セラミックス、X線発光材料の製造にも使用できます。

代替化石燃料を探索する際、人々はクリーンエネルギーの水素に注目しており、水素貯蔵材料が水素の応用の鍵となります。水素は引火性と爆発性があるため、水素貯蔵シリンダーは非常に不格好に見えることがあります。継続的な探査により、人々は金属水素貯蔵材料であるランタンニッケル合金が水素を捕捉する強力な能力を持っていることを発見しました。水素分子を捕捉して水素原子に分解し、その水素原子を金属格子ギャップに貯蔵して金属水素化物を形成することができます。この金属水素化物は加熱すると分解して水素を放出するため、水素を貯蔵する容器に相当しますが、鉄製の円筒に比べ体積や重量がはるかに小さいため、充電可能なニッケルの負極材として利用できます。 –金属水素電池とハイブリッド電気自動車。