Лантан

2.Історичні відомості

Історія родини близнюків, взявши свій початок у 80-х роках вісімнадцятого століття у покинутому кар’єрі поблизу шведського містечка Іттербі, сповнена гострою боротьбою точок зору видатних дослідників, що приносила то радість відкриття прекрасних істин, то гіркоту поразок і відвертих помилок.

Родина близнюків відома під назвою лантаноїдів. Досить нещодавно їх називали рідкісноземельними елементами. Уже сама назва «рідкісні землі» свідчила про те, що історія їх вивчення почалась досить давно. Адже відомо, що «землями» ще середньовічні алхіміки називали речовини, які відрізнялися одна від іншої деякими властивостями, у той же час характеризуючись наявністю багатьох спільних властивостей. Однією з найважливіших таких властивостей було те, що «землі» не плавились і не змінювали свого зовнішнього вигляду при нагріванні, не «закипали» при взаємодії з кислотами і майже не розчинялись у воді.

Оксиди перших близнюків, відкритих наприкінці XVII- поч.XIX ст., догоджаючи середньовічному поняттю про «землі», відрізнялися, однак від усіх відомих на той час «земель» тим, що мінерали, в яких вони вперше були виявлені, були самі по собі досить рідкісними. Тому, на відміну від простих «земель» вони одержали назву «рідкісні землі». Труднощі розділення рідкісних земель призводили до великих складнощів отримання елементів, які входили до їх складу, у чистому вигляді [1] .В 1787 році лейтенант шведської армії Карл Арреніус вирішив провести літню відпустку у містечку Іттербі, розміщеному на одному з численних острівців поблизу столиці Швеції, Стокгольма. Вибір був здійснений невипадково: палкий прихильник мінералології, Арреніус знав, що у околицях Іттербі є старий, давно покинутий кар’єр – він і манив молодого офіцера, що сподівався поповнити свою колекцію мінералів новими зразками.Щодня Арреніус ретельно обстежував усе нові і нові ділянки кар'єру, але вихвалятись йому довгий час не було чим. І от, нарешті, прийшов успіх: знайдений чорний важкий камінь, схожий на кам'яне вугілля. Така знахідка вже чогось вартувала. Радості Арреніуса не було меж, але чи міг він тоді припустити, що цей непоказний на вид мінерал зіграє величезну роль в історії неорганічної хімії, а заразом впише в неї ім'я свого першовідкривача? Відпустка дійшла кінця. Повернувшись додому, Арреніус склав опис минерала, дав йому не довго думаючи назву "іттербіт" (на честь містечка, де той був знайдений) і знову взявся за військову службу.Час від часу він продовжував займатися мінералогічними пошуками, але зоряна година його уже минула. У 1794 році іттербітом зацікавився фінський хімік Юхан Гадолін,професор університету в Або (нині Турку). І для нього чорний камінь з-під Іттербі виявився щасливим, багато в чому визначивши напрямок подальшої наукової діяльності цього великого вченого (у 1811 році він був обраний членом-корреспондентом Петербурзької академії наук). Гадолін піддав мінерал хімічному аналізу і знайшов у ньому, поряд з окислами заліза, кальцію, магнію і кремнію досить велику кількість (38 %) невідомої домішки, що нагадувала почасти окис алюмінію, почасти окис кальцію. Учений дійшов висновку, що ним відкритий окис нового хімічного елементу, чи, як тоді було прийнято говорити, нова "земля" (так колись називали тугоплавкі, нерозчинні у воді окисли деяких елементів).

Три роки потому дослідженнями іттербіту зайнявся шведський хімік Андрес Екеберг, професор Упсальского університету. Він підтвердив висновки свого фінського колеги з тією лише різницею, що, на його думку, на частку нової речовини доводилося не 38, а 55,5%. Екеберг запропонував назвати невідому землю іттрієвою, а іттербіт перейменувати в гадолініт на знак поваги до великих наукових досягнень Гадоліна - першого дослідника цього мінералу. Інтерес учених до іттрієвой землі ріс як на дріжджах. Багаточисельні дослідження, проведені в різних країнах, підтверджували присутність в гадолініті нового елементу (щоправда, кількісні характеристики, як правило, виявлялися різними). Але нікому з хіміків, що досліджували уздовж і впоперек іттрієву землю, почасти не спадало на думку, що в ній ховається не один, а відразу декілька незнайомців – оксидів невідомих науці елементів. Такою ж складною за складом виявилася церієва земля, відкрита в 1803році. Як з'ясувалося пізніше, у цих двох речовинах "проживали" майже всі елементи, що розташовуються сьогодні в таблиці Менделєєва під номерами 57-71 і називаються лантаноїдами, а разом зі своїми найближчими "родичами" Скандієм (№ 21) і Іттрієм (№ 39) утворять родину рідкісноземельних металів. Але для того, щоб розділити ці землі на складові частини і відкрити усі елементи, що входять до їхнього складу вченим знадобилось ціле століття.Початок XІ століття ознаменувався появою на світ великої кількості нових елементів. В ці роки були відкриті Паладій і Родій, Осмій і Іридій, Калій і Натрій, Барій і Стронцій, Кальцій і Магній, Літій і Кадмій. Ці і інші"немовлята" прикували до себе увагу хіміків, а інтерес до іттрієвої і церієвої земель помітно упав. Мабуть, лише знаменитий шведський хімік Йенс Якоб Берцеліус і його учні не втрачали з поля зору рідкісні землі. У 1818 році один з помічників Берцеліуса, Шерер, знайшов, що при нагріванні іттрієвої землі в закритій склянці безбарвного порошку раптом здобував дивну жовтизну, що зникала лише після того, як процес повторювався у відновленій атмосфері. Це наштовхнуло Шерера на думку, що у вихідному препараті, поряд з окисом іттрію,міститься невідомий окис - він і наводив жовтий "грим" на іттрієву землю. Подібні думки дехто висловлював і раніше, але далі припущень справа не заходила. Шерер теж не зумів експериментально підтвердити свою ідею. Пройшло кілька років, і в біографії іттрію з'явився новий запис: 1828рік - німецький учений Фрідріх Велер (до речі сказати, теж учень Берцеліуса) вперше одержав металічний Іттрій. І хоча метал був сильно забруднений домішками, ця подія розцінювалася як значний успіх Велера, оскільки виділення будь-якого рідкісноземельного елемента із химічних сполук - донині було надзвичайно трудомісткою і складною задачею. Наступну сторінку в історію Іттрію (а точніше, в історію усіх рідкісноземельних елементів, тому що їхні долі найтіснішим чином переплелися) вписав ще один учень Берцеліуса - талановитий шведський хімік Карл Мосандер. Ще в 1826 році він всерйоз захопився дослідженнями церієвої землі і незабаром зробив висновок про те, що в ній, як і в ітрієвій, може міститися інший, ще невідомий окис. Однак Мосандер не був прихильником швидких категоричних тверджень, а виділити нову землю він тоді не зумів. На якийсь час інші справи відлучили його від вивчення оксидів церію, і лише наприкінці 30-х років стрілка компаса наукових інтересів ученого знову повернулася у бік рідкісноземельного "полюса". Спочатку він повторив свої досліди з церієвою землею і тепер уже зумів довести, що в ній ховається окис іншого елемента..У той же час не відомий нікому студент Аксель Ердман, аналізуючи мінерал, знайдений у Норвегії, виділяє з нього церієву землю і ще один досі невідомий елемент, назвавши його Мосандрит на честь Мосандера [1].