Sobre o Lantânio
O lantânio é um metal macio, dúctil, branco prateado que mancha rapidamente quando exposto ao ar e é macio o suficiente para ser cortado com uma faca. É o epônimo da série dos lantanídeos, um grupo de 15 elementos semelhantes entre o lantânio e o lutécio na tabela periódica, dos quais o lantânio é o primeiro e o protótipo. Às vezes também é considerado o primeiro elemento dos metais de transição do 6º período e é tradicionalmente contado entre os elementos de terras raras.
Resumo
| Elemento | Lantânio |
| Número atômico | 57 |
| Categoria do elemento | Metal de terras raras |
| Fase em STP | Sólido |
| Densidade | 6,146 g/cm3 |
| Resistência à tração | 130 MPa |
| Força de rendimento | 125 MPa |
| Módulo de elasticidade de Young | 36,6 GPa |
| Escala de Mohs | 2,5 |
| Dureza Brinell | 350 MPa |
| Dureza Vickers | 360 MPa |
| Ponto de fusão | 920 °C |
| Ponto de ebulição | 3454 °C |
| Condutividade térmica | 13 W/mK |
| Coeficiente de Expansão Térmica | 12,1 µm/mK |
| Calor específico | 0,19 J/gK |
| Calor de fusão | 6,2 kJ/mol |
| Calor da vaporização | 414 kJ/mol |
| Resistividade elétrica [nanoOhm meter] | 615 |
| Suscetibilidade Magnética | +118,6e-6 cm3/mol |
Aplicações do Lantânio
O lantânio não é um metal amplamente utilizado. No entanto, suas ligas têm uma variedade de usos interessantes. Uma liga de lantânio-níquel é usada para armazenar gás hidrogênio para uso em veículos movidos a hidrogênio. O lantânio também é encontrado no ânodo de baterias de hidreto metálico de níquel (NiMH) usadas em carros híbridos. O lantânio é um componente importante da liga mischmetal. Uma composição típica inclui aproximadamente 55% de cério, 25% de lantânio e 15-18% de neodímio com outros metais de terras raras a seguir. O uso mais conhecido para esta liga é em ‘sílex’ para isqueiros.
Produção e preço do Lantânio
Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do lantânio puro estavam em torno de 640 $/kg.
Os minérios que contêm lantânio, como a monazita, normalmente contêm uma variedade de outras terras raras. Consequentemente, eles passam por uma série de tratamentos químicos para remover terras raras, como tório e cério, para produzir sais de lantânio. Monazita é um minério importante para tório, lantânio e cério. É frequentemente encontrado em depósitos de placer. Índia, Madagascar e África do Sul têm grandes depósitos de areias monazíticas. Os depósitos na Índia são particularmente ricos em monazita.
Fonte: www.luciteria.com
Propriedades Mecânicas do Lantânio
Força do Lantânio
Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é a sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica.
Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa.
Veja também: Resistência dos Materiais
Resistência à tração final do Lantânio
A resistência à tração final do Lantânio é de 130 MPa.
Força de rendimento do Lantânio
O limite de escoamento do Lantânio é de 125 MPa.
Módulo de Elasticidade do Lantânio
O módulo de elasticidade de Young do Lantânio é de 125 MPa.
Dureza do Lantânio
Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.
A dureza Brinell do Lantânio é de aproximadamente 350 MPa.
O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza, que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa.
A dureza Vickers do Lantânio é de aproximadamente 360 MPa.
A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral.
O lantânio tem uma dureza de aproximadamente 2,5.
Veja também: Dureza dos Materiais
Lantânio – Estrutura Cristalina
Uma possível estrutura cristalina do Lantânio é a estrutura compacta hexagonal dupla.
Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais.
Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais
Estrutura Cristalina de Lantânio
Força dos Elementos
Elasticidade dos Elementos
Dureza dos Elementos
Propriedades Térmicas do Lantânio
Lantânio – Ponto de fusão e ponto de ebulição
O ponto de fusão do Lantânio é 920 °C.
O ponto de ebulição do Lantânio é 3454 °C.
Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.
Lantânio – Condutividade Térmica
A condutividade térmica do Lantânio é 13 W/(m·K).
As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.
Coeficiente de Expansão Térmica do Lantânio
O coeficiente de expansão térmica linear de Lantânio é 12,1 µm/(m·K).
A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura.
Lantânio – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização
O calor específico do Lantânio é 0,19 J/gK.
A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra.
O calor latente de fusão do Lantânio é 6,2 kJ/mol.
O calor latente de vaporização do Lantânio é 414 kJ/mol.
Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.
Ponto de fusão dos elementos
Condutividade Térmica dos Elementos
Expansão Térmica dos Elementos
Capacidade de Calor dos Elementos
Calor de Fusão de Elementos
Calor de Vaporização dos Elementos
Lantânio – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética
A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores.
Veja também: Propriedades Elétricas
A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são consequência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente.
Veja também: Propriedades Magnéticas
Resistividade Elétrica do Lantânio
A resistividade elétrica do Lantânio é 615 nΩ⋅m.
A condutividade elétrica e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o Lantânio conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica.
Suscetibilidade Magnética do Lantânio
A suscetibilidade magnética do Lantânio é +118,6e-6 cm3/mol.
No eletromagnetismo, a suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do Lantânio em resposta a um campo magnético aplicado.
Resistividade Elétrica dos Elementos
Suscetibilidade Magnética dos Elementos
Outras propriedades do Lantânio
