El óxido de lantano (III) , también conocido como lantana , 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 insoluble en agua, pero que se disuelve en soluciones ácidas. El La2O3 absorbe la humedad del aire y se convierte en hidróxido de lantano. [2] El óxido de lantano tiene propiedades semiconductoras de tipo p y una brecha de banda de aproximadamente 5,8 eV. [3] Su resistividad media a temperatura ambiente es de 10 kΩ·cm, que disminuye con el aumento de la temperatura. El La2O3 tiene la energía reticular más baja de los óxidos de tierras raras, con una constante dieléctrica muy alta ε = 27.
A bajas temperaturas, el La 2 O 3 tiene una estructura cristalina hexagonal A- M 2 O 3 . Los átomos de metal La 3+ están rodeados por un grupo de coordenadas 7 de átomos de O 2− , los iones de oxígeno están en forma octaédrica alrededor del átomo de metal y hay un ion de oxígeno sobre 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]
El La 2 O 3 hexagonal 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 2,5 % de NH 3 y el surfactante dodecil sulfato 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 vidrios ópticos se dopan con La 2 O 3 para mejorar el índice de refracción del vidrio, la durabilidad química y la resistencia mecánica. [8]
La adición de La2O3 al vidrio fundido aumenta la temperatura de transición vítrea , de 658 °C a 679 °C. La adición también aumenta la densidad, la microdureza y el 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 para lograr 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 La2O3 mejora la resistencia del vidrio al ataque de los álcalis. El La2O3 es un ingrediente de algunos materiales piezoeléctricos y termoeléctricos .
Se ha examinado el La2O3 para el acoplamiento oxidativo del metano . [ 10]