Structure
Il ne s’agit pas d’un diagramme de points sur des anneaux — mais d’un échantillon de Monte-Carlo de la véritable densité de probabilité |ψ|² pour chaque sous-couche occupée. Faites glisser pour faire pivoter. Le bleu et le violet indiquent les signes opposés de la fonction d’onde, ce qui rend la liaison possible.
Valeurs mesurées
Chaque barre indique où se situe lanthane parmi les 118 éléments pour cette propriété.
Sources : masses atomiques standard de l’IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Les valeurs marquées ~ sont prédites plutôt que mesurées.
Taille, à l’échelle
Rayon de 187 pm — soit 0,187 nm ; il en faudrait donc environ 2,67 millions côte à côte pour couvrir un millimètre.
Plage thermique
Lanthane est liquide dans une plage de 2544 K, de 1193 K à 3737 K.
L’histoire
Le premier lanthanide et l’élément qui est resté caché dans le cérium pendant 36 ans avant que quiconque ne le remarque.
Carl Gustav Mosander, chimiste suédois et élève du grand Jöns Jakob Berzelius, étudiait le nitrate de cérium lorsqu’il remarqua quelque chose d’étrange. Le cérium supposé pur présentait des propriétés qui ne correspondaient pas tout à fait à ce qui était attendu.
Grâce à une cristallisation fractionnée minutieuse — un processus laborieux consistant à dissoudre et à recristalliser les composés à plusieurs reprises — Mosander réussit à séparer ce qu’il croyait être du cérium pur en deux substances distinctes.
Mosander nomma le nouvel élément « lanthane », d’après le mot grec « lanthanein », qui signifie « rester caché ». C’était incroyablement prophétique: le lanthane s’était effectivement caché dans des échantillons de cérium pendant des décennies.
La découverte de Mosander eut lieu pendant l’âge d’or de la découverte des éléments. La même année (1839), il découvrit également le terbium et l’erbium. Son approche systématique de la séparation des terres rares jeta les bases de la compréhension de toute la série des lanthanides.
« Les éléments semblaient se multiplier sous nos yeux, chaque séparation révélant de nouvelles complexités cachées dans ce que nous pensions être simple. »
— Description contemporaine des découvertes d’éléments de terres rares
La découverte du lanthane par Mosander fut révolutionnaire, car elle prouva que même des éléments « bien connus » pouvaient receler des secrets cachés. Cette découverte lança une quête de 70 ans visant à séparer et à identifier tous les éléments de terres rares, transformant fondamentalement notre compréhension de la structure atomique et de la périodicité.
Carl Mosander découvrit plus d’éléments que tout autre scientifique, à l’exception de Glenn T. Seaborg. Son approche méthodique de la séparation des terres rares influença des générations de chimistes et fit de la Suède une puissance de la chimie élémentaire des débuts.
Applications
Le lanthane est l’élément d’entrée de la série des lanthanides et joue un rôle crucial dans les technologies modernes. En tant que catalyseur exceptionnel, les composés du lanthane sont essentiels dans le raffinage du pétrole, où ils contribuent à convertir le pétrole brut lourd en essence et en carburant diesel qui alimentent notre monde.
Les objectifs photographiques haut de gamme contiennent du verre au lanthane — jusqu’à 50 % de leur masse. Ce verre spécial présente une dispersion incroyablement faible: il dévie les différentes couleurs de la lumière presque de la même manière, éliminant les franges arc-en-ciel (aberration chromatique) qui affectent les objectifs moins chers. Lorsque vous voyez ces photographies professionnelles d’une grande netteté, le lanthane travaille en coulisses.
Les batteries nickel-métal-hydrure (NiMH) — présentes dans des voitures hybrides comme la Toyota Prius — reposent sur des alliages à base de lanthane pour stocker l’hydrogène. Une batterie de voiture hybride typique contient environ 10-15 kg de lanthane, ce qui en fait l’une des utilisations industrielles les plus importantes de cet élément de terre rare.
La « pierre » des briquets à cigarette est en réalité un alliage de mischmétal contenant 25-50 % de lanthane. Lorsqu’il est frappé, le lanthane produit les étincelles brillantes qui enflamment le combustible. Cette même technologie est utilisée dans les électrodes de soudage et les pièces pyrotechniques de théâtre.
D’où il vient
39 mg/kg de la croûte terrestre · plus abondant que 77 % des éléments
Bien qu’il soit appelé « terre rare », le lanthane est en réalité trois fois plus abondant que le plomb dans la croûte terrestre. La désignation « rare » vient de l’extrême difficulté à séparer et à purifier ces éléments à partir de leur état naturel.
Formule chimique : (Ce,La)CO₃F
Teneur en La : 25-35 %
Gisements principaux : Mountain Pass (California), Bayan Obo (China)
Formule chimique : (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Teneur en La : 15-25 %
Gisements principaux : Australia, India, Brazil, South Africa
Le lanthane se forme par cristallisation fractionnée dans les roches magmatiques alcalines et les carbonatites. Il se concentre dans les processus magmatiques tardifs et les produits d’altération, souvent associé à des minéraux fluorés et carbonatés.
Manipulation
Le lanthane et ses composés sont généralement considérés comme modérément dangereux et nécessitent des précautions particulières pour être manipulés en toute sécurité.
Risque d’inhalation : la poussière de lanthane peut provoquer une irritation des voies respiratoires et des lésions pulmonaires potentielles. Une exposition prolongée à des particules fines peut entraîner une pneumoconiose (cicatrisation des poumons).
Amener immédiatement la victime à l’air frais. Si les difficultés respiratoires persistent, consulter un médecin.
Rincer à l’eau propre pendant 15 minutes. Retirer les lentilles de contact si elles peuvent l’être facilement. Consulter un médecin.
Laver la zone touchée à l’eau et au savon. Retirer les vêtements contaminés.
Rincer la bouche à l’eau. Ne pas faire vomir. Consulter immédiatement un médecin.
Les composés du lanthane ne doivent pas être rejetés dans les cours d’eau, car ils peuvent s’accumuler dans les organismes aquatiques. Éliminer les déchets par l’intermédiaire d’installations agréées pour les déchets dangereux.
Réponses rapides
Lanthane (symbole La) est l’élément 57 du tableau périodique, un lanthanide de la période 6. Le premier lanthanide et l’élément qui est resté caché dans le cérium pendant 36 ans avant que quiconque ne le remarque. À température ambiante, c’est un solide.
[Xe] 5d¹ 6s² ; elle comporte 6 couches occupées, avec la répartition 2, 8, 18, 18, 9, 2.Lanthane fond à 1193 K (919.9 °C) et bout à 3737 K (3463.9 °C).
La masse atomique standard de Lanthane est de 138.905 u. Il s’agit d’une moyenne pondérée de ses isotopes présents naturellement, ce qui explique qu’elle soit rarement un nombre entier.
Lanthane a une masse volumique de 6.162 g/cm³. L’eau a une masse volumique de 1.0 g/cm³ ; un bloc de Lanthane est donc environ 6.2× plus lourd.
Lanthane a une électronégativité de Pauling de 1.1. L’échelle va de 0.70 (le francium, le moins attiré par les électrons) à 3.98 (le fluor, le plus attiré). Une valeur aussi faible signifie qu’il cède facilement ses électrons externes, formant des ions positifs.
Lanthane a été découvert en 1839 par Carl Gustav Mosander. Il porte le nom de grec lanthanein, « rester caché ».
Lanthane constitue environ 39 mg/kg de la croûte terrestre — peu courant, mais pas rare.