What is Lanthane?
Lanthane (symbol La) is element 57 on the periodic table, a lanthanide 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.
Structure
Ce n’est pas un diagramme de points sur des anneaux — c’est un échantillon de Monte-Carlo de la masse volumique de probabilité réelle |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 montre 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 et non mesurées.
Taille, à l’échelle
Radius 187 pm — that is 0.187 nm, so about 2674 million of them side by side would span a millimetre.
Plage thermique
Lanthane is liquid over a 2544 K window, from 1193 K to 3737 K.
L’histoire
The first lanthanide and the element that hid inside cerium for 36 years before anyone noticed.
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 méticuleuse — un processus laborieux consistant à dissoudre et à recristalliser les composés à plusieurs reprises — Mosander parvint 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 remarquablement 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 éléments 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 des 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 des 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 établit la Suède comme une puissance de la chimie élémentaire à ses débuts.
Applications
Le lanthane est l’élément à l’origine 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 décomposer le pétrole brut lourd en essence et en carburant diesel qui font fonctionner notre monde.
Les objectifs photographiques haut de gamme contiennent du verre au lanthane — jusqu’à 50 % en masse. Ce verre spécial présente une dispersion extrêmement 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 agit en coulisses.
Les batteries nickel-métal-hydrure (NiMH) — présentes dans les voitures hybrides comme la Toyota Prius — utilisent 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 plus grandes utilisations industrielles de cet élément des terres rares.
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 of Earth's crust · more abundant than 77% of elements
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 (Californie), Bayan Obo (Chine)
Formule chimique : (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Teneur en La : 15-25 %
Gisements principaux : Australie, Inde, Brésil, Afrique du Sud
Le lanthane se forme par cristallisation fractionnée dans les roches ignées alcalines et les carbonatites. Il se concentre lors des processus magmatiques tardifs et dans 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 respiratoire et des lésions pulmonaires potentielles. Une exposition prolongée aux particules fines peut causer une pneumoconiose (cicatrisation des poumons).
Transporter immédiatement la victime à l’air libre. Si les difficultés respiratoires persistent, consulter un médecin.
Rincer à l’eau propre pendant 15 minutes. Retirer les lentilles de contact si elles peuvent être retirées facilement. Consulter un médecin.
Laver la zone touchée avec de l’eau et du savon. Retirer les vêtements contaminés.
Rincer la bouche avec de 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 (symbol La) is element 57 on the periodic table, a lanthanide 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.Lanthane melts at 1193 K (919.9 °C) and boils at 3737 K (3463.9 °C).
The standard atomic weight of Lanthane is 138.905 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Lanthane has a density of 6.162 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of lanthane is about 6.2× heavier.
Lanthane 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.
Lanthane was discovered in 1839 by Carl Gustav Mosander. It is named after greek lanthanein, "to lie hidden".
Lanthane makes up about 39 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.