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.
Struktur
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.
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. Mit ~ gekennzeichnete Werte sind vorhergesagt und nicht gemessen.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 187 pm — that is 0.187 nm, so about 2674 million of them side by side would span a millimetre.
Temperaturbereich
Lanthan is liquid over a 2544 K window, from 1193 K to 3737 K.
Die Geschichte
The first lanthanide and the element that hid inside cerium for 36 years before anyone noticed.
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.
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 „Lanthan“ nach dem griechischen Wort „lanthanein“, das „verborgen liegen“ bedeutet. Dies war äußerst treffend – Lanthan hatte sich tatsächlich jahrzehntelang in Cerproben verborgen.
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
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.
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
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.
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.
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.
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.
Woher es stammt
39 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 77% of elements
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.
Chemische Formel: (Ce,La)CO₃F
La-Anteil: 25–35 %
Wichtige Lagerstätten: Mountain Pass (Kalifornien), Bayan Obo (China)
Chemische Formel: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
La-Anteil: 15–25 %
Wichtige Lagerstätten: 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.
Einatmungsgefahr: Lanthanstaub kann die Atemwege reizen und möglicherweise Lungenschäden verursachen. Feine Partikel können bei längerer Exposition eine Pneumokoniose (Vernarbung der Lunge) hervorrufen.
Bringen Sie die betroffene Person sofort an die frische Luft. Suchen Sie ärztliche Hilfe, wenn die Atembeschwerden anhalten.
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) 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.
[Xe] 5d¹ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 18, 9, 2 electrons respectively.Lanthan melts at 1193 K (919.9 °C) and boils at 3737 K (3463.9 °C).
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.
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.
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.
Lanthan was discovered in 1839 by Carl Gustav Mosander. It is named after greek lanthanein, "to lie hidden".
Lanthan makes up about 39 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.