57 La Lanthan 138,905
Lanthanoid f-Block Periode 6

Lanthan

La · Element 57 · Lanthanoid

Das erste Lanthanoid und das Element, das sich 36 Jahre lang in Cer verbarg, bevor es jemand bemerkte.

Zustand bei 20°C fest
Atommasse 138,905 u
Elektronenkonfiguration[Xe] 5d¹ 6s²

Struktur

Das Lanthan-Atom

Kein Diagramm aus Punkten auf Ringen — eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um die Ansicht zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.

Orbitalwolke

Gemessene Werte

Eigenschaftsübersicht

Jeder Balken zeigt, wo Lanthan bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.

Physikalisch

Dichte 6,162 g/cm³ 35%
Schmelzpunkt 1193 K 53%
Siedepunkt 3737 K 80%
Spezifische Wärme 0,195 J/g·K
Wärmeleitfähigkeit 13,4 W/m·K 35%

Atomar

Atomradius 187 pm 74%
Kovalenzradius 207 pm
Van-der-Waals-Radius 240 pm

Elektronisch

Elektronegativität 1,1 10%
Ionisierungsenergie 538,4 kJ/mol 13%
Elektronenaffinität 53,8 kJ/mol 47%

Vorkommen

Häufigkeit in der Erdkruste 39 mg/kg 77%

Identität

SymbolLa
Ordnungszahl57
Atommasse138,9055 u
KategorieLanthanoid
Blockf
Kristallstrukturhexagonal
Oxidationsstufen+2, +3
Entdeckt1839
Entdeckt vonCarl Gustav Mosander

Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Werte mit ~ sind vorhergesagt und nicht gemessen.

Größe, maßstabsgetreu

Wie groß ist das Atom von Lanthan?

Radius 187 pm — das entspricht 0,187 nm; etwa 2,67 Millionen davon nebeneinander würden einen Millimeter überspannen.

Temperaturbereich

Fest, flüssig, gasförmig — und wann

Lanthan ist über einen Bereich von 2544 K flüssig, von 1193 K bis 3737 K.

Wo es steht

Position in der Tabelle

Lanthan befindet sich in der Lanthanoid-Serie, die unterhalb des Hauptgitters dargestellt wird.

Andere Lanthanoide

Alle Lanthanoide

Die Geschichte

Was Lanthan ist und wie wir es gefunden haben

Das erste Lanthanoid und das Element, das sich 36 Jahre lang in Cer verbarg, bevor es jemand bemerkte.

Die Entdeckung von Lanthan

Die Geschichte der Entdeckung

1839 – Der erste Hinweis

Carl Gustav Mosander, ein schwedischer Chemiker und Schüler des bedeutenden Jöns Jakob Berzelius, untersuchte Ceriumnitrat, als ihm etwas Merkwürdiges auffiel. Das vermeintlich reine Cer zeigte Eigenschaften, die nicht ganz den Erwartungen entsprachen.

Der Durchbruch bei der Trennung

Durch sorgfältige fraktionierte Kristallisation – ein aufwendiges Verfahren, bei dem Verbindungen wiederholt gelöst und rekristallisiert werden – gelang es Mosander, das seiner Meinung nach reine Cer in zwei unterschiedliche Stoffe zu trennen.

Die Benennung des Elements

Mosander benannte das neue Element nach dem griechischen Wort „lanthanein“, das „verborgen liegen“ bedeutet, „Lanthan“. Dies erwies sich als äußerst treffend – Lanthan hatte sich tatsächlich jahrzehntelang in Cerproben verborgen.

Historischer Kontext

Mosanders Entdeckung erfolgte während des goldenen Zeitalters der Elemententdeckungen. Im selben Jahr (1839) entdeckte er außerdem Terbium und Erbium. Sein systematischer Ansatz zur Trennung von Seltenerdelementen legte den Grundstein für das Verständnis der gesamten Lanthanoid-Reihe.

„Die Elemente schienen sich vor unseren Augen zu vervielfachen, wobei jede Trennung neue, in dem verborgen liegenden offenbarte, was wir für einfach gehalten hatten.“

— Zeitgenössische Beschreibung der Entdeckungen von Seltenerdelementen

Wissenschaftliche Bedeutung

Mosanders Entdeckung des Lanthans war revolutionär, weil sie zeigte, dass selbst „gut bekannte“ Elemente verborgene Geheimnisse bergen konnten. Diese Entdeckung löste eine 70-jährige Suche nach der Trennung und Identifizierung aller Seltenerdelemente aus und veränderte unser Verständnis von Atomstruktur und Periodizität grundlegend.

Mosanders Vermächtnis

Carl Mosander entdeckte mehr Elemente als jeder andere Wissenschaftler mit Ausnahme von Glenn T. Seaborg. Sein methodischer Ansatz zur Trennung von Seltenerden beeinflusste Generationen von Chemikern und etablierte Schweden als führende Nation in der frühen Elementarchemie.

Anwendungen

Wofür Lanthan verwendet wird

Fortschrittliche industrielle Anwendungen

Lanthan ist das Eingangselement der Lanthanoid-Reihe und spielt eine entscheidende Rolle in der modernen Technologie. Als außergewöhnlich leistungsfähiger Katalysator sind Lanthanverbindungen für die Erdölraffination unverzichtbar, wo sie dabei helfen, schweres Rohöl in Benzin und Dieselkraftstoff aufzuspalten, die unsere Welt mit Energie versorgen.

Revolution in der Fotografie

Objektive hochwertiger Kameras enthalten Lanthan-Glas – bis zu 50 % ihrer Masse. Dieses Spezialglas weist eine außerordentlich geringe Dispersion auf. Das bedeutet, dass es verschiedene Lichtfarben nahezu gleich stark bricht und dadurch die Regenbogenränder (chromatische Aberration) beseitigt, die bei günstigeren Objektiven auftreten. Wenn Sie kristallklare, professionelle Fotografien sehen, ist Lanthan im Hintergrund daran beteiligt.

Batterietechnologie

Nickel-Metallhydrid-Batterien (NiMH) – wie sie in Hybridautos wie dem Toyota Prius zu finden sind – nutzen Lanthanlegierungen zur Speicherung von Wasserstoff. Eine typische Hybridautobatterie enthält etwa 10–15 kg Lanthan, wodurch es zu den größten industriellen Anwendungen dieses Seltenerdelements gehört.

Feuersteine für Feuerzeuge und Funkenerzeugung

Der „Feuerstein“ in Zigarettenfeuerzeugen ist tatsächlich eine Mischmetalllegierung, die 25–50 % Lanthan enthält. Beim Anschlagen erzeugt Lanthan die hellen Funken, die den Brennstoff entzünden. Dieselbe Technologie wird in Schweißelektroden und bei pyrotechnischen Effekten im Theater eingesetzt.

Fortschrittliche Werkstoffe

  • Wasserstoffspeicherwerkstoffe für die Brennstoffzellenforschung
  • Supraleitende Werkstoffe in Verbindung mit Kupfer und Sauerstoff
  • Phosphorwerkstoffe für energieeffiziente Beleuchtung
  • Keramikkondensatoren für elektronische Geräte

Alltägliche Anwendungen

Automobilindustrie

  • Hybridfahrzeugbatterien (Toyota Prius, Honda Insight)
  • Katalysatoren zur Emissionskontrolle
  • Hochleistungs-Scheinwerferglas
  • Kraftstoffzusätze für sauberere Verbrennung

Optik und Fotografie

  • Professionelle Kameraobjektive (Teleobjektive von Canon und Nikon)
  • Teleskopspiegel und -objektive
  • Optiken für Ferngläser und Mikroskope
  • Linsen für Virtual-Reality-Headsets

Beleuchtungstechnik

  • Kohlelichtbogenbeleuchtung für Filmprojektoren
  • Studioleuchten
  • Energiesparende Leuchtstofflampen
  • Phosphorbeschichtungen für LEDs

Werkzeuge und Ausrüstung

  • Einwegfeuerzeuge
  • Beschichtungen für Schweißelektroden
  • Werkstoffe für Zündkerzen
  • Laborausrüstung

Woher es stammt

Natürliches Vorkommen

39 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 77 % der Elemente

Natürliches Vorkommen

Obwohl es als „Seltene Erde“ bezeichnet wird, ist Lanthan in der Erdkruste tatsächlich dreimal häufiger als Blei. Die Bezeichnung „selten“ bezieht sich auf die außergewöhnliche Schwierigkeit, diese Elemente aus ihrem natürlichen Zustand abzutrennen und zu reinigen.

Häufigkeitsstatistiken

  • Erdkruste: 39 Teile pro Million (ppm)
  • Rang: 28. häufigstes Element
  • Meerwasser: 3,4 × 10⁻⁶ ppm
  • Universum: äußerst selten, durch stellare Nukleosynthese gebildet

Wichtigste Mineralquellen

Bastnäsit

Chemische Formel: (Ce,La)CO₃F
La-Gehalt: 25–35 %
Wichtige Vorkommen: Mountain Pass (Kalifornien), Bayan Obo (China)

Monazit

Chemische Formel: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
La-Gehalt: 15–25 %
Wichtige Vorkommen: Australien, Indien, Brasilien, Südafrika

Globale Verteilung

  • China: 85 % der Weltproduktion (Innere Mongolei)
  • Vereinigte Staaten: Mine Mountain Pass (kürzlich wiedereröffnet)
  • Australien: Vorkommen am Mount Weld
  • Indien: Strandsande in Kerala und Tamil Nadu
  • Brasilien: Vorkommen im Bundesstaat Minas Gerais

Geologische Bildung

Lanthan entsteht durch fraktionierte Kristallisation in alkalischen magmatischen Gesteinen und Karbonatiten. Es reichert sich in spätmagmatischen Prozessen und Verwitterungsprodukten an und tritt häufig zusammen mit Fluor- und Karbonatmineralen auf.

Handhabung

Sicherheit

Sicherheitsinformationen

Mittlere Gefahrenstufe

Lanthan und seine Verbindungen gelten im Allgemeinen als mäßig gefährlich; für eine sichere Handhabung sind bestimmte Vorsichtsmaßnahmen erforderlich.

Risiken für die Atemwege

Inhalationsrisiko: Lanthanstaub kann Reizungen der Atemwege und mögliche Lungenschäden verursachen. Feine Partikel können bei längerer Exposition eine Pneumokoniose (Vernarbung der Lunge) verursachen.

  • Verwenden Sie beim Umgang mit Pulvern geeignete Staubmasken (mindestens N95)
  • Sorgen Sie in Arbeitsbereichen für ausreichende Belüftung
  • Vermeiden Sie die Bildung von Schwebstaub durch Schleifen oder Schneiden

Augen- und Hautkontakt

  • Augenkontakt: Kann Reizungen und mögliche Hornhautschäden verursachen
  • Hautkontakt: Kann bei empfindlichen Personen Dermatitis verursachen
  • Erforderliche persönliche Schutzausrüstung: Schutzbrille und chemikalienbeständige Handschuhe

Erste-Hilfe-Maßnahmen

Einatmen

Bringen Sie die betroffene Person sofort an die frische Luft. Bei anhaltenden Atembeschwerden suchen Sie ärztliche Hilfe.

Augenkontakt

Spülen Sie die Augen 15 Minuten lang mit sauberem Wasser. Entfernen Sie Kontaktlinsen, sofern dies problemlos möglich ist. Suchen Sie ärztliche Hilfe.

Hautkontakt

Waschen Sie den betroffenen Bereich mit Wasser und Seife. Ziehen Sie kontaminierte Kleidung aus.

Verschlucken

Spülen Sie den Mund mit Wasser aus. Kein Erbrechen herbeiführen. Suchen Sie sofort ärztliche Hilfe.

Anforderungen an die Lagerung

  • An einem kühlen, trockenen Ort fern von starken Säuren lagern
  • Behälter dicht verschlossen halten, um Oxidation zu verhindern
  • Von unverträglichen Materialien (starken Oxidationsmitteln) getrennt lagern
  • Für Verbindungen korrosionsbeständige Behälter verwenden

Umweltaspekte

Lanthanverbindungen dürfen nicht in Gewässer gelangen, da sie sich in Wasserorganismen bioakkumulieren können. Entsorgen Sie Abfälle über zugelassene Einrichtungen für gefährliche Abfälle.

Schnelle Antworten

Lanthan: häufige Fragen

Was ist Lanthan?

Lanthan (Symbol La) ist Element 57 im Periodensystem, ein Lanthanoid in der 6. Das erste Lanthanoid und das Element, das sich 36 Jahre lang in Cer verbarg, bevor es jemand bemerkte. Bei Raumtemperatur ist es fest.

Wie lautet die Elektronenkonfiguration von Lanthan?

Die Elektronenkonfiguration von Lanthan im Grundzustand ist [Xe] 5d¹ 6s²; sie ergibt 6 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 18, 18, 9, 2.

Wie hoch sind der Schmelz- und der Siedepunkt von Lanthan?

Lanthan schmilzt bei 1193 K (919.9 °C) und siedet bei 3737 K (3463.9 °C).

Wie hoch ist die Atommasse von Lanthan?

Die Standardatommasse von Lanthan beträgt 138.905 u. Dabei handelt es sich um einen gewichteten Mittelwert seiner natürlich vorkommenden Isotope, weshalb sie nur selten eine ganze Zahl ist.

Wie hoch ist die Dichte von Lanthan?

Lanthan hat eine Dichte von 6.162 g/cm³. Wasser hat eine Dichte von 1.0 g/cm³, daher ist ein Block aus Lanthan ungefähr 6.2× schwerer.

Wie hoch ist die Elektronegativität von Lanthan?

Lanthan hat eine Elektronegativität von 1.1 nach Pauling. Die Skala reicht von 0,70 (Francium, das Elektronen am wenigsten stark anzieht) bis 3,98 (Fluor, das stärkste). Ein so niedriger Wert bedeutet, dass es seine Außenelektronen leicht abgibt und dabei positive Ionen bildet.

Wer entdeckte Lanthan und wann?

Lanthan wurde 1839 von Carl Gustav Mosander entdeckt. Es ist nach griechisch lanthanein, „verborgen liegen“ benannt.

Wie häufig kommt Lanthan auf der Erde vor?

Lanthan macht Über 39 mg/kg der Erdkruste aus — nicht häufig, aber auch nicht selten.