57 La Lanthane 138.905
Lanthanide f-block Period 6

Lanthane

La · Element 57

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

ÉTAT À 20°C solide
MASSE ATOMIQUE 138.905 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 5d¹ 6s²

Structure

L’atome de lanthane

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.

Nuage orbital

Valeurs mesurées

Fiche de propriétés

Chaque barre montre où se situe lanthane parmi les 118 éléments pour cette propriété.

Physique

Densité 6.162 g/cm³ 35%
Point de Fusion 1193 K 53%
Point d'Ébullition 3737 K 80%
Chaleur spécifique 0.195 J/g·K
Conductivité Thermique 13.4 W/m·K 35%

Atomique

Rayon Atomique 187 pm 74%
Rayon covalent 207 pm
Rayon de Van der Waals 240 pm

Électronique

Électronégativité 1.1 10%
Énergie d’ionisation 538.4 kJ/mol 13%
Affinité Électronique 53.8 kJ/mol 47%

Présence

Abondance dans la croûte 39 mg/kg 77%

Identité

SymboleLa
Numéro atomique57
Masse atomique138.9055 u
CatégorieLanthanide
Blocf
Structure cristallinehexagonal
États d’oxydation+2, +3
Découverte1839
Découvert parCarl Gustav Mosander

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

How big is a lanthane atom?

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

Plage thermique

Solid, liquid, gas — and when

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

Où il se situe

Position dans le tableau

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

OTHER LANTHANIDES

All lanthanides

L’histoire

Ce qu’est lanthane et comment nous l’avons découvert

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

The discovery of lanthane

L’histoire de la découverte

1839 — Le premier indice

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.

Le triomphe de la séparation

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.

Nommer l’élément

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.

Contexte historique

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

Impact scientifique

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.

L’héritage de Mosander

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

À quoi sert lanthane

Applications industrielles avancées

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.

Révolution photographique

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.

Technologie des batteries

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.

Pierres à briquet et production d’étincelles

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.

Matériaux avancés

  • Matériaux de stockage de l’hydrogène pour la recherche sur les piles à combustible
  • Matériaux supraconducteurs lorsqu’ils sont combinés avec le cuivre et l’oxygène
  • Matériaux phosphores pour un éclairage économe en énergie
  • Condensateurs en céramique pour les appareils électroniques

Applications quotidiennes

Automobile

  • Batteries de véhicules hybrides (Toyota Prius, Honda Insight)
  • Pots catalytiques pour le contrôle des émissions
  • Verre de phares haute performance
  • Additifs pour carburant permettant une combustion plus propre

Optique et photographie

  • Objectifs photographiques professionnels (téléobjectifs Canon, Nikon)
  • Miroirs et lentilles de télescopes
  • Optique de jumelles et de microscopes
  • Lentilles de casques de réalité virtuelle

Technologie de l’éclairage

  • Éclairage à arc de carbone pour les projecteurs de cinéma
  • Équipement d’éclairage de studio
  • Ampoules fluorescentes économes en énergie
  • Revêtements phosphores de LED

Outils et équipements

  • Briquets à cigarette jetables
  • Revêtements d’électrodes de soudage
  • Matériaux pour bougies d’allumage
  • Équipement de laboratoire

D’où il vient

Présence naturelle

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

Répartition naturelle

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.

Statistiques d’abondance

  • Croûte terrestre : 39 parties par million (ppm)
  • Classement : 28e élément le plus abondant
  • Eau océanique : 3.4 × 10⁻⁶ ppm
  • Univers : extrêmement rare, formé par nucléosynthèse stellaire

Principales sources minérales

Bastnäsite

Formule chimique : (Ce,La)CO₃F
Teneur en La : 25-35 %
Gisements principaux : Mountain Pass (Californie), Bayan Obo (Chine)

Monazite

Formule chimique : (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Teneur en La : 15-25 %
Gisements principaux : Australie, Inde, Brésil, Afrique du Sud

Répartition mondiale

  • Chine : 85 % de la production mondiale (Mongolie-Intérieure)
  • États-Unis : mine de Mountain Pass (récemment rouverte)
  • Australie : gisement de Mount Weld
  • Inde : sables de plage du Kerala et du Tamil Nadu
  • Brésil : gisements de l’État du Minas Gerais

Formation géologique

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

Sécurité

Informations de sécurité

Niveau de danger modéré

Le lanthane et ses composés sont généralement considérés comme modérément dangereux et nécessitent des précautions particulières pour être manipulés en toute sécurité.

Risques respiratoires

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).

  • Utiliser des masques antipoussière appropriés (N95 au minimum) lors de la manipulation de poudres
  • Assurer une ventilation adéquate dans les zones de travail
  • Éviter de créer des poussières en suspension lors du meulage ou de la découpe

Contact avec les yeux et la peau

  • Contact avec les yeux : Peut provoquer une irritation et d’éventuelles lésions de la cornée
  • Contact avec la peau : Peut provoquer une dermatite chez les personnes sensibles
  • EPI requis : Lunettes de sécurité et gants résistants aux produits chimiques

Gestes de premiers secours

Inhalation

Transporter immédiatement la victime à l’air libre. Si les difficultés respiratoires persistent, consulter un médecin.

Contact avec les yeux

Rincer à l’eau propre pendant 15 minutes. Retirer les lentilles de contact si elles peuvent être retirées facilement. Consulter un médecin.

Contact avec la peau

Laver la zone touchée avec de l’eau et du savon. Retirer les vêtements contaminés.

Ingestion

Rincer la bouche avec de l’eau. Ne pas faire vomir. Consulter immédiatement un médecin.

Conditions de stockage

  • Stocker dans un endroit frais et sec, à l’écart des acides forts
  • Garder les récipients hermétiquement fermés pour éviter l’oxydation
  • Conserver séparément des matériaux incompatibles (oxydants forts)
  • Utiliser des récipients résistants à la corrosion pour les composés

Considérations environnementales

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 : questions fréquentes

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.

What is the electron configuration of Lanthane?

Lanthane'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 Lanthane?

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

What is the atomic mass of Lanthane?

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.

How dense is Lanthane?

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.

What is the electronegativity of Lanthane?

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.

Who discovered Lanthane, and when?

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

How common is Lanthane on Earth?

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