Lanthanum

Lantânio, número atômico 57 e símbolo La, é um metal branco-prateado, macio e dúctil. Ele mancha lentamente ao ar. Como o primeiro elemento da série dos lantanídeos, serve como protótipo para esse grupo de 15 elementos semelhantes e é tradicionalmente classificado como um elemento de terras raras. Seu estado de oxidação mais comum é +3, embora existam alguns compostos +2. O lantânio não tem função biológica em humanos, mas certas bactérias o utilizam; não é muito tóxico para as pessoas, mas apresenta alguma atividade antimicrobiana. Esse elemento geralmente aparece junto com o cério e outros elementos de terras raras. O químico sueco Carl Gustaf Mosander identificou o lantânio pela primeira vez em 1839 como uma impureza no nitrato de cério, nomeando-o a partir do grego antigo lanthanein, que significa "estar escondido". Apesar de sua classificação como terra rara, o lantânio é o 28º elemento mais abundante na crosta terrestre — quase três vezes mais abundante que o chumbo. Em minerais como monazita e bastnasita, ele constitui cerca de um quarto do teor de lantanídeos. Sua extração desses minerais envolve um processo tão complexo que o lantânio metálico puro só foi isolado em 1923. Os compostos de lantânio servem a muitos propósitos: como catalisadores, aditivos para vidro, lâmpadas de arco de carbono para luzes de estúdio e projetores, elementos de ignição em isqueiros e maçaricos, cátodos de elétrons, cintiladores e eletrodos para soldagem TIG (gás tungstênio argônio). O carbonato de lantânio é usado como quelante de fosfato para tratar níveis elevados de fosfato no sangue associados à insuficiência renal. O lantânio está situado à direita do bário e à esquerda do cério na tabela periódica e é geralmente considerado o primeiro elemento do bloco f. Seus 57 elétrons estão organizados como [Xe]5d¹6s², com três elétrons de valência fora do núcleo de gás nobre. Em reações químicas, ele quase sempre cede esses três elétrons para formar o estado de oxidação +3, atingindo a configuração estável do xenônio. Alguns compostos +2 existem, mas geralmente são muito menos estáveis. O monóxido de lantânio (LaO) produz fortes bandas de absorção em certos espectros estelares. Entre os lantanídeos, o lantânio é incomum porque seu átomo isolado em fase gasosa não possui elétrons 4f. (Da mesma forma, actínio e tório não possuem elétrons 5f como átomos em fase gasosa.) Como resultado, ele é apenas fracamente paramagnético, ao contrário dos lantanídeos posteriores fortemente paramagnéticos (exceto itérbio e lutécio, cujas camadas 4f estão completas). No entanto, em ambientes químicos, a camada 4f do lantânio pode se tornar parcialmente ocupada e participar de ligações. Por exemplo, os pontos de fusão dos lantanídeos trivalentes (excluindo európio e itérbio) estão relacionados a quanto os elétrons 6s, 5d e 4f se hibridizam — mais envolvimento 4f reduz o ponto de fusão. O lantânio tem o segundo menor ponto de fusão entre eles, a 920 °C. (Európio e itérbio derretem ainda mais porque deslocalizam cerca de dois elétrons por átomo em vez de três.) Essa disponibilidade química dos orbitais f justifica colocar o lantânio no bloco f, apesar de sua configuração anômala no estado fundamental (que surge da forte repulsão intereletrônica, tornando menos favorável ocupar a camada 4f pequena e próxima ao núcleo). Conforme a série dos lantanídeos avança, os metais se tornam mais duros; o lantânio, como esperado, é macio. Ele tem uma alta resistividade elétrica de 615 nΩm à temperatura ambiente, em comparação com os 26,50 nΩm do alumínio. O lantânio é o menos volátil dos lantanídeos. À temperatura ambiente, tem uma estrutura cristalina hexagonal (α-La). A 310 °C, muda para cúbica de face centrada (β-La) e, a 865 °C, para cúbica de corpo centrado (γ-La). Seguindo as tendências periódicas, o lantânio tem o maior raio atômico entre os lantanídeos, tornando-o o mais reativo. Ele mancha rapidamente ao ar, escurecendo completamente após algumas horas, e pode queimar facilmente para formar óxido de lantânio(III) (La₂O₃), que é quase tão básico quanto o óxido de cálcio. Uma amostra de um centímetro corrói completamente em um ano porque seu óxido se desprende como ferrugem de ferro, em vez de formar uma camada protetora como alumínio, escândio, ítrio ou lutécio. À temperatura ambiente, o lantânio reage com halogênios para formar tri-haletos e, ao ser aquecido, forma compostos binários com nitrogênio, carbono, enxofre, fósforo, boro, selênio, silício e arsênio. Reage lentamente com água para produzir hidróxido de lantânio(III) (La(OH)₃). Em ácido sulfúrico diluído, forma prontamente o íon tripositivo aquoso incolor [La(H₂O)₉]³⁺, que não possui elétrons d ou f. O lantânio é a base mais forte e dura entre os elementos de terras raras, como esperado devido ao seu grande tamanho. Alguns compostos de lantânio(II) existem, mas são muito menos estáveis. Portanto, ao nomear oficialmente compostos de lantânio, seu número de oxidação deve sempre ser mencionado. O lantânio natural consiste em dois isótopos: o estável ¹³⁹La e o radioisótopo primordial de longa duração ¹³⁸La. O ¹³⁹La é esmagadoramente abundante, constituindo 99,911% do lantânio natural; é produzido no processo-s (captura lenta de nêutrons).