Qu’est-ce que l’oxyde de lanthane ?
L’oxyde de lanthane est une poudre blanche et un composé inorganique dont la formule chimique est La2O3, le poids moléculaire 325,81 et le numéro d’enregistrement CAS 1312-81-8.
Les principales propriétés physiques et chimiques de l’oxyde de lanthane sont un point de fusion/congélation de 2315°C et un point d’ébullition ou de première distillation et un intervalle d’ébullition de 4200°C. Il est soluble dans l’acide chlorhydrique et l’acide nitrique et pratiquement insoluble dans l’eau.
L’oxyde de lanthane est également hygroscopique et absorbe facilement le dioxyde de carbone de l’air. Il n’est soumis à aucune législation nationale importante.
Utilisations de l’oxyde de lanthane
Il est utilisé dans le secteur de l’optique comme matière première pour les lentilles optiques. Il est également connu comme matière première du PLZT (titanate de zirconate de plomb et de lanthane), qui gagne en importance pour son utilisation dans les PLC (circuits planaires à ondes lumineuses). Dans le domaine des composants électroniques, il peut également être utilisé comme matière première pour les condensateurs céramiques et les matériaux pour batteries.
L’oxyde de lanthane est également utilisé comme matériau de support pour l’oxyde de zirconium (Zr), connu comme support pour les catalyseurs de gaz d’échappement des automobiles.
Propriétés de l’oxyde de lanthane
C’est un solide blanc inodore. En fonction du pH du composé, différentes structures cristallines peuvent être obtenues.
L’oxyde de Lanthane est hygroscopique et absorbe donc l’humidité au fil du temps dans l’air, se transformant en hydroxyde de lanthane. L’oxyde de lanthane possède des propriétés de semi-conducteur de type p et une bande interdite d’environ 5,8 eV.
La résistivité moyenne à température ambiante est de 10 kΩ-cm et diminue avec l’augmentation de la température. L’oxyde de lanthane a une permittivité très élevée de ε = 27 et possède l’énergie de réseau la plus faible de tous les oxydes de terres rares.
Structure de l’oxyde de lanthane
À basse température, La2O3 présente une structure hexagonale A-M2O3 : l’atome métallique La3+ est entouré de sept groupes de coordination O2- et les ions oxygène autour de l’atome métallique sont de forme octaédrique. Sur une face de l’octaèdre, il y a un ion d’oxygène.
En revanche, à haute température, La2O3 se transforme en une structure cubique de C-M2O3 : les ions La3+ sont entourés de six ions O2- et ont une forme hexagonale.
Autres informations sur l’oxyde de lanthane
1. Synthèse de l’oxyde de Lanthane
Il peut être cristallisé en polymorphes. Pour produire du La2O3 hexagonal, un substrat préchauffé, généralement constitué de chalcogénures métalliques, est pulvérisé avec une solution de LaCl3 0,1 M. Ce processus comporte deux étapes d’hydrolyse et de déshydratation.
Le surfactant lauryl sulfate de sodium et 2,5 % de NH3 peuvent également être combinés pour obtenir du La2O3 hexagonal. Une petite quantité de La(OH)3 est précipitée de cette solution aqueuse, qui est ensuite chauffée et agitée à 80°C pendant 24 heures pour produire du La2O3.
2. Réaction de l’oxyde de Lanthane
Il est utilisé comme additif pour élaborer certains matériaux ferroélectriques, notamment le Bi4Ti3O12 dopé au La (BLT). Les verres optiques utilisés pour les matériaux optiques sont souvent dopés au La2O3, qui peut améliorer l’indice de réfraction, la résistance mécanique et la durabilité chimique du verre.
Le mélange d’une réaction 3:1 de B2O3 et de La2O3 dans les verres composites permet d’abaisser le point de fusion, car le poids moléculaire élevé du lanthane augmente l’homogénéité du mélange fondu. L’ajout de La2O3 au verre fondu augmente la température de transition vitreuse de 658°C à 679°C. L’ajout de La2O3 peut également augmenter la densité, l’indice de réfraction et la microdureté du verre.
3. Les éléments obtenus avec l’oxyde de lanthane
L’analyse et la décomposition à long terme du minerai de gadolinite ont permis de découvrir plusieurs éléments. Au fur et à mesure de l’analyse de la gadolinite, les résidus ont été marqués d’abord avec de la céria, puis avec de l’oxyde de lanthane, suivi de l’yttria et de l’elvia.
Certains de ces nouveaux éléments ont été découverts et isolés par Carl Gustaf Mosander.