El óxido de lantano (III) , también conocido como lantano , de fórmula química La 2 O 3 , es un compuesto inorgánico que contiene el elemento de tierras raras lantano y oxígeno . Se utiliza en algunos materiales ferroeléctricos, como componente de materiales ópticos y es materia prima para ciertos catalizadores, entre otros usos.
El óxido de lantano es un sólido blanco que es insoluble en agua, pero se disuelve en soluciones ácidas. La 2 O 3 absorbe la humedad del aire y la convierte en hidróxido de lantano. [2] El óxido de lantano tiene propiedades semiconductoras de tipo p y una banda prohibida de aproximadamente 5,8 eV. [3] Su resistividad promedio a temperatura ambiente es de 10 kΩ·cm, que disminuye con el aumento de la temperatura. La 2 O 3 tiene la energía reticular más baja de los óxidos de tierras raras, con una constante dieléctrica muy alta , ε = 27.
A bajas temperaturas, La 2 O 3 tiene una estructura cristalina hexagonal A- M 2 O 3 . Los átomos metálicos de La 3+ están rodeados por un grupo de 7 coordenadas de átomos de O 2− , los iones de oxígeno tienen forma octaédrica alrededor del átomo de metal y hay un ión de oxígeno encima de una de las caras octaédricas. [4] Por otro lado, a altas temperaturas el óxido de lantano se convierte en una estructura cristalina cúbica C- M 2 O 3 . El ion La 3+ está rodeado por seis iones O 2− en una configuración hexagonal. [5] [6]
El óxido de lantano puede cristalizar en al menos tres polimorfos . [2]
Hexagonal La 2 O 3 se ha producido mediante pirólisis por pulverización de cloruro de lantano. [7]
Una ruta alternativa para obtener La 2 O 3 hexagonal implica la precipitación de La(OH) 3 nominal a partir de una solución acuosa utilizando una combinación de NH 3 al 2,5% y el tensioactivo dodecilsulfato de sodio, seguido de calentamiento y agitación durante 24 horas a 80 °C:
Otras rutas incluyen:
El óxido de lantano se utiliza como aditivo para desarrollar ciertos materiales ferroeléctricos, como el titanato de bismuto dopado con La ( Bi 4 Ti 3 O 12 - BLT). El óxido de lantano se utiliza en materiales ópticos; A menudo, los anteojos ópticos están dopados con La 2 O 3 para mejorar el índice de refracción, la durabilidad química y la resistencia mecánica del vidrio. [8]
La adición de La 2 O 3 a la masa fundida de vidrio conduce a una temperatura de transición vítrea más alta, de 658 °C a 679 °C. La adición también conduce a una mayor densidad, microdureza e índice de refracción del vidrio.
El óxido de lantano es más útil como precursor de otros compuestos de lantano. [9] Ni el óxido ni ninguno de los materiales derivados gozan de un valor comercial sustancial, a diferencia de algunos de los otros lantánidos. Muchos informes describen esfuerzos hacia aplicaciones prácticas de La 2 O 3 , como se describe a continuación.
La 2 O 3Forma vidrios de alta densidad, índice de refracción y dureza. Junto con los óxidos de tungsteno , tantalio y torio , el La 2 O 3 mejora la resistencia del vidrio al ataque de los álcalis. La 2 O 3 es un ingrediente de algunos materiales piezoeléctricos y termoeléctricos.
Se ha examinado el La 2 O 3 para determinar el acoplamiento oxidativo del metano . [10]