57 La Lanthan 138.905
Lanthanoid f-block Period 6

Lanthan

La · Element 57

The first lanthanide and the element that hid inside cerium for 36 years before anyone noticed.

ZUSTAND BEI 20°C fest
ATOMMASSE 138.905 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 5d¹ 6s²

Struktur

Das lanthan-Atom

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

Orbitalwolke

Gemessene Werte

Eigenschaftenübersicht

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
Entdeckung1839
Entdeckt vonCarl Gustav Mosander

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

Größe, maßstabsgetreu

How big is a lanthan atom?

Radius 187 pm — that is 0.187 nm, so about 2674 million of them side by side would span a millimetre.

Temperaturbereich

Solid, liquid, gas — and when

Lanthan is liquid over a 2544 K window, from 1193 K to 3737 K.

Position

Position in der Tabelle

Lanthan sits in the lanthanide series, printed below the main grid.

OTHER LANTHANOIDE

All lanthanoide

Die Geschichte

Was lanthan ist und wie wir es entdeckt haben

The first lanthanide and the element that hid inside cerium for 36 years before anyone noticed.

The discovery of lanthan

Die Entdeckungsgeschichte

1839 – Der erste Hinweis

Carl Gustav Mosander, ein schwedischer Chemiker und Schüler des großen 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 „Lanthan“ nach dem griechischen Wort „lanthanein“, das „verborgen liegen“ bedeutet. Dies war äußerst treffend – Lanthan hatte sich tatsächlich jahrzehntelang in Cerproben verborgen.

Historischer Kontext

Mosanders Entdeckung erfolgte während des goldenen Zeitalters der Entdeckung von Elementen. Im selben Jahr (1839) entdeckte er außerdem Terbium und Erbium. Seine systematische Vorgehensweise bei der Trennung seltener Erden legte den Grundstein für das Verständnis der gesamten Lanthanoid-Reihe.

„Die Elemente schienen sich vor unseren Augen zu vermehren, wobei jede Trennung neue, in dem vermeintlich Einfachen verborgene Komplexitäten enthüllte.“

— Zeitgenössische Beschreibung der Entdeckung seltener Erdelemente

Wissenschaftliche Bedeutung

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

Mosanders Vermächtnis

Carl Mosander entdeckte mehr Elemente als jeder andere Wissenschaftler außer Glenn T. Seaborg. Sein methodisches Vorgehen bei der Trennung seltener Erden 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 wichtige Rolle in der modernen Technologie. Als außergewöhnlich leistungsfähiger Katalysator sind Lanthanverbindungen für die Erdölraffination unverzichtbar, da sie dabei helfen, schweres Rohöl in Benzin und Dieselkraftstoff aufzuspalten, die unsere Welt mit Energie versorgen.

Revolution in der Kameratechnik

Hochwertige Kameraobjektive enthalten Lanthan-Glas – bis zu 50 % Massenanteil. Dieses Spezialglas weist eine unglaublich geringe Dispersion auf. Das bedeutet, dass es verschiedene Lichtfarben nahezu gleich stark bricht und dadurch die Farbsäume (chromatische Aberration) beseitigt, die bei günstigeren Objektiven auftreten. Wenn Sie diese kristallklaren professionellen Aufnahmen sehen, wirkt Lanthan im Hintergrund mit.

Batterietechnologie

Nickel-Metallhydrid-Batterien (NiMH) – wie sie in Hybridfahrzeugen wie dem Toyota Prius verwendet werden – nutzen Lanthanlegierungen zur Speicherung von Wasserstoff. Die Batterie eines typischen Hybridfahrzeugs enthält etwa 10–15 kg Lanthan, womit dies eine der größten industriellen Verwendungen dieses Seltenerdelements ist.

Feuersteine für Feuerzeuge und Funkenerzeugung

Der „Feuerstein“ in Zigarettenfeuerzeugen ist tatsächlich eine Mischmetalllegierung mit einem Lanthananteil von 25–50 %. Beim Reiben erzeugt Lanthan die hellen Funken, die den Brennstoff entzünden. Dieselbe Technologie wird in Schweißelektroden und bei pyrotechnischen Bühneneffekten eingesetzt.

Fortschrittliche Materialien

  • Wasserstoffspeichermaterialien für die Brennstoffzellenforschung
  • Supraleitende Materialien in Verbindung mit Kupfer und Sauerstoff
  • Phosphormaterialien für energieeffiziente Beleuchtung
  • Keramikkondensatoren für elektronische Geräte

Anwendungen im Alltag

Automobiltechnik

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

Optik und Fotografie

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

Beleuchtungstechnik

  • Kohlebogenbeleuchtung für Filmprojektoren
  • Studio-Beleuchtungsausrüstung
  • Energieeffiziente Leuchtstofflampen
  • Phosphorbeschichtungen für LEDs

Werkzeuge und Ausrüstung

  • Einwegfeuerzeuge
  • Beschichtungen für Schweißelektroden
  • Materialien für Zündkerzen
  • Laborausrüstung

Woher es stammt

Natürliches Vorkommen

39 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 77% of elements

Natürliches Vorkommen

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

Häufigkeitsstatistiken

  • Erdkruste: 39 Teile pro Million (ppm)
  • Rang: 28. häufigstes Element
  • Meerwasser: 3,4 × 10⁻⁶ ppm
  • Universum: äußerst selten, entsteht bei der stellaren Nukleosynthese

Wichtige Mineralquellen

Bastnäsit

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

Monazit

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

Globale Verteilung

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

Geologische Entstehung

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.

Gefahren für die Atemwege

Einatmungsgefahr: Lanthanstaub kann die Atemwege reizen und möglicherweise Lungenschäden verursachen. Feine Partikel können bei längerer Exposition eine Pneumokoniose (Vernarbung der Lunge) hervorrufen.

  • Verwenden Sie beim Umgang mit Pulvern geeignete Staubmasken (mindestens N95)
  • Sorgen Sie für ausreichende Belüftung in Arbeitsbereichen
  • 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

Einatmung

Bringen Sie die betroffene Person sofort an die frische Luft. Suchen Sie ärztliche Hilfe, wenn die Atembeschwerden anhalten.

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.

Lagerungsanforderungen

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

What is Lanthan?

Lanthan (symbol La) is element 57 on the periodic table, a lanthanoid in period 6. The first lanthanide and the element that hid inside cerium for 36 years before anyone noticed. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of Lanthan?

Lanthan's ground-state electron configuration is [Xe] 5d¹ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 18, 9, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of Lanthan?

Lanthan melts at 1193 K (919.9 °C) and boils at 3737 K (3463.9 °C).

What is the atomic mass of Lanthan?

The standard atomic weight of Lanthan is 138.905 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is Lanthan?

Lanthan has a density of 6.162 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of lanthan is about 6.2× heavier.

What is the electronegativity of Lanthan?

Lanthan has a Pauling electronegativity of 1.1. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.

Who discovered Lanthan, and when?

Lanthan was discovered in 1839 by Carl Gustav Mosander. It is named after greek lanthanein, "to lie hidden".

How common is Lanthan on Earth?

Lanthan makes up about 39 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.