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.
Struktur
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.
Gemessene Werte
Jeder Balken zeigt, wo Lanthan bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.
Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Werte mit ~ sind vorhergesagt und nicht gemessen.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 187 pm — das entspricht 0,187 nm; etwa 2,67 Millionen davon nebeneinander würden einen Millimeter überspannen.
Temperaturbereich
Lanthan ist über einen Bereich von 2544 K flüssig, von 1193 K bis 3737 K.
Die Geschichte
Das erste Lanthanoid und das Element, das sich 36 Jahre lang in Cer verbarg, bevor es jemand bemerkte.
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.
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.
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.
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
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.
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
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.
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.
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.
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.
Woher es stammt
39 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 77 % der Elemente
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.
Chemische Formel: (Ce,La)CO₃F
La-Gehalt: 25–35 %
Wichtige Vorkommen: Mountain Pass (Kalifornien), Bayan Obo (China)
Chemische Formel: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
La-Gehalt: 15–25 %
Wichtige Vorkommen: Australien, Indien, Brasilien, Südafrika
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
Lanthan und seine Verbindungen gelten im Allgemeinen als mäßig gefährlich; für eine sichere Handhabung sind bestimmte Vorsichtsmaßnahmen erforderlich.
Inhalationsrisiko: Lanthanstaub kann Reizungen der Atemwege und mögliche Lungenschäden verursachen. Feine Partikel können bei längerer Exposition eine Pneumokoniose (Vernarbung der Lunge) verursachen.
Bringen Sie die betroffene Person sofort an die frische Luft. Bei anhaltenden Atembeschwerden suchen Sie ärztliche Hilfe.
Spülen Sie die Augen 15 Minuten lang mit sauberem Wasser. Entfernen Sie Kontaktlinsen, sofern dies problemlos möglich ist. Suchen Sie ärztliche Hilfe.
Waschen Sie den betroffenen Bereich mit Wasser und Seife. Ziehen Sie kontaminierte Kleidung aus.
Spülen Sie den Mund mit Wasser aus. Kein Erbrechen herbeiführen. Suchen Sie sofort ärztliche Hilfe.
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 (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.
[Xe] 5d¹ 6s²; sie ergibt 6 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 18, 18, 9, 2.Lanthan schmilzt bei 1193 K (919.9 °C) und siedet bei 3737 K (3463.9 °C).
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.
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.
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.
Lanthan wurde 1839 von Carl Gustav Mosander entdeckt. Es ist nach griechisch lanthanein, „verborgen liegen“ benannt.
Lanthan macht Über 39 mg/kg der Erdkruste aus — nicht häufig, aber auch nicht selten.