無水氯化鑭是稀土元素鑭(La) 的重要無機化合物,化學式為 LaCl?,因不含結晶水(區別于含水氯化鑭如 LaCl??7H?O),在工業、材料科學及科研領域具有獨特應用價值,以下從核心特性、制備方法、應用場景及安全事項展開說明:
無水氯化鑭的特性與其稀土元素屬性及離子結構密切相關,關鍵參數如下:
項目 | 具體特性 |
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外觀與狀態 | 常溫下為白色至淡黃色結晶性粉末或塊狀固體,無明顯氣味,易吸潮(需密封儲存)。 |
熔點與沸點 | 熔點約 860℃(高于含水氯化鑭,因無結晶水破壞晶格),沸點約 1810℃,高溫下可穩定存在。 |
溶解性 | 極易溶于水(溶解時伴隨輕微放熱),也可溶于乙醇、甲醇等極性有機溶劑,不溶于非極性溶劑(如苯)。 |
化學穩定性 | 1. 常溫下穩定,不與空氣、水(干燥環境)發生明顯反應; 2. 高溫下可與活潑金屬(如 Na、K)發生置換反應生成金屬鑭; 3. 與強堿(如 NaOH)反應生成氫氧化鑭(La (OH)?)白色沉淀。 |
晶體結構 | 常溫下為六方晶系,高溫下(約 450℃以上)可轉變為立方晶系,晶格參數隨溫度略有變化。 |
無水氯化鑭的制備需避免引入或殘留水分,核心思路是 “從含鑭原料出發,通過脫水或直接合成獲得無水產物”,常見方法有 3 種:
以七水氯化鑭(LaCl??7H?O) 為原料,通過 “分步加熱 + 惰性氣體保護” 去除結晶水,避免水解(含水氯化鑭直接高溫加熱易生成氫氧化鑭或氧化鑭雜質):
步驟 1:將 LaCl??7H?O 在 80-120℃下干燥,去除大部分游離水,得到低結晶水合物(如 LaCl??2H?O);
步驟 2:升溫至 200-300℃,并通入干燥的氯化氫(HCl)氣體或氮氣(N?),抑制水解,進一步脫水為 LaCl??0.5H?O;
步驟 3:升溫至 400-500℃,持續通惰性氣體,最終得到無水 LaCl?,純度可達 99.9% 以上(高純度需后續提純)。
適用于需要超高純度(99.99% 以上)無水氯化鑭的場景:
以氧化鑭(La?O?) 為原料(氧化鑭穩定性高、易儲存),與氯化銨(NH?Cl)或氯氣反應:
無水氯化鑭因 “高純度、易溶解、鑭離子活性穩定” 的特點,廣泛應用于稀土冶金、材料制備及科研領域:
工業上通過熔鹽電解法生產金屬鑭時,需以無水氯化鑭為電解質核心成分:
無水氯化鑭雖不屬于劇毒物質,但具有一定刺激性和吸潮性,需注意操作與儲存規范:
吸入風險:粉末易飛揚,吸入后可能刺激呼吸道,操作時需佩戴防塵口罩或在通風櫥中進行;
皮膚與眼睛刺激:粉末接觸皮膚可能引起干燥、發紅,接觸眼睛需立即用大量清水沖洗 15 分鐘以上,并就醫;
誤食風險:禁止口服,若誤食需立即催吐并就醫(鑭離子在體內過量可能影響腎臟代謝)。
實際應用中需注意無水氯化鑭與含水氯化鑭(如 LaCl??7H?O)的差異,避免誤用:
對比項 | 無水氯化鑭(LaCl?) | 七水氯化鑭(LaCl??7H?O) |
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含水量 | 無結晶水(含水量<0.5%) | 含 7 個結晶水(含水量約 30%) |
吸潮性 | 易吸潮(需密封) | 極易吸潮(空氣中易潮解) |
熔點 | 860℃ | 約 91℃(加熱易分解,先失水后水解) |
主要用途 | 金屬鑭電解、高純度材料制備 | 普通試劑、農業肥料、低純度鑭源 |
儲存難度 | 中等(密封 + 干燥) | 較高(需真空包裝或低溫儲存) |
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