La · Elemento 57 · Lantanoide
Il primo lantanoide e l'elemento rimasto nascosto nel cerio per 36 anni prima che qualcuno se ne accorgesse.
Struttura
Non è un diagramma di punti su gusci — è un campione Monte Carlo dell'effettiva densità di probabilità |ψ|² per ogni sottoguscio occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il violetto indicano i segni opposti della funzione d'onda, che rendono possibile la formazione dei legami.
Valori misurati
Ogni barra mostra dove si colloca lantanio tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.
Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati con ~ sono previsti anziché misurati.
Dimensioni, in scala
Raggio 187 pm — cioè 0,187 nm, quindi ne servirebbero circa 2,67 milioni affiancati per coprire un millimetro.
Intervallo termico
Lantanio è liquido in un intervallo di 2544 K, da 1193 K a 3737 K.
La storia
Il primo lantanoide e l'elemento rimasto nascosto nel cerio per 36 anni prima che qualcuno se ne accorgesse.
Carl Gustav Mosander, chimico svedese e allievo del grande Jöns Jakob Berzelius, stava studiando il nitrato di cerio quando notò qualcosa di insolito. Il cerio ritenuto puro mostrava proprietà che non corrispondevano del tutto a quelle previste.
Attraverso una meticolosa cristallizzazione frazionata - un processo laborioso di ripetuta dissoluzione e ricristallizzazione dei composti - Mosander riuscì a separare quello che riteneva cerio puro in due sostanze distinte.
Mosander chiamò il nuovo elemento "lantanio", dalla parola greca "lanthanein", che significa "giacere nascosto". Fu incredibilmente profetico: il lantanio si era infatti nascosto nei campioni di cerio per decenni.
La scoperta di Mosander avvenne durante l'età d'oro della scoperta degli elementi. Nello stesso anno (1839), scoprì anche terbio ed erbio. Il suo approccio sistematico alla separazione degli elementi delle terre rare pose le basi per la comprensione dell'intera serie dei lantanoidi.
"Gli elementi sembravano moltiplicarsi davanti ai nostri occhi, e ogni separazione rivelava nuove complessità nascoste in ciò che credevamo semplice."
— Descrizione contemporanea delle scoperte degli elementi delle terre rare
La scoperta del lantanio da parte di Mosander fu rivoluzionaria perché dimostrò che persino gli elementi "ben noti" potevano nascondere segreti. Questa scoperta diede inizio a una ricerca durata 70 anni per separare e identificare tutti gli elementi delle terre rare, cambiando radicalmente la nostra comprensione della struttura atomica e della periodicità.
Carl Mosander scoprì più elementi di qualsiasi altro scienziato, fatta eccezione per Glenn T. Seaborg. Il suo approccio metodico alla separazione delle terre rare influenzò generazioni di chimici e affermò la Svezia come una potenza della chimica degli elementi agli esordi.
Applicazioni
Il lantanio è l'elemento d'ingresso della serie dei lantanoidi e svolge ruoli cruciali nella tecnologia moderna. Come catalizzatore straordinario, i composti di lantanio sono essenziali nella raffinazione del petrolio, dove contribuiscono a scindere il petrolio greggio pesante in benzina e carburante diesel che alimentano il nostro mondo.
Gli obiettivi delle fotocamere di fascia alta contengono vetro al lantanio - fino al 50% in peso. Questo vetro speciale ha una dispersione incredibilmente bassa, il che significa che devia i diversi colori della luce quasi della stessa quantità, eliminando le frange arcobaleno (aberrazione cromatica) che affliggono gli obiettivi più economici. Quando vedete quelle fotografie professionali, nitide come cristalli, il lantanio sta lavorando dietro le quinte.
Le batterie al nichel-metallo idruro (NiMH) - presenti in auto ibride come la Toyota Prius - si basano su leghe a base di lantanio per immagazzinare idrogeno. Una tipica batteria per auto ibrida contiene circa 10-15 kg di lantanio, rendendolo uno dei maggiori usi industriali di questo elemento delle terre rare.
La "pietrina" degli accendini per sigarette è in realtà una lega mischmetal contenente il 25-50% di lantanio. Quando viene percorsa da un colpo, il lantanio crea le scintille luminose che accendono il combustibile. La stessa tecnologia viene utilizzata negli elettrodi per saldatura e negli effetti pirotecnici teatrali.
Da dove proviene
39 mg/kg della crosta terrestre · più abbondante del 77% degli elementi
Nonostante venga chiamato "terra rara", il lantanio è in realtà tre volte più abbondante del piombo nella crosta terrestre. La denominazione "rara" deriva dall'estrema difficoltà di separare e purificare questi elementi dal loro stato naturale.
Formula chimica: (Ce,La)CO₃F
Contenuto di La: 25-35%
Principali giacimenti: Mountain Pass (California), Bayan Obo (Cina)
Formula chimica: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Contenuto di La: 15-25%
Principali giacimenti: Australia, India, Brasile, Sudafrica
Il lantanio si forma attraverso la cristallizzazione frazionata nelle rocce ignee alcaline e nelle carbonatiti. Si concentra nei processi magmatici tardivi e nei prodotti dell'alterazione meteorica, spesso associato a minerali di fluoro e carbonato.
Manipolazione
Il lantanio e i suoi composti sono generalmente considerati moderatamente pericolosi e richiedono precauzioni specifiche per una manipolazione sicura.
Rischio di inalazione: La polvere di lantanio può causare irritazione respiratoria e potenziali danni ai polmoni. Le particelle fini possono provocare pneumoconiosi (cicatrizzazione dei polmoni) in caso di esposizione prolungata.
Portate immediatamente la persona colpita all'aria aperta. Se le difficoltà respiratorie persistono, rivolgetevi a un medico.
Sciacquate con acqua pulita per 15 minuti. Rimuovete le lenti a contatto se possono essere tolte facilmente. Rivolgetevi a un medico.
Lavate l'area interessata con acqua e sapone. Rimuovete gli indumenti contaminati.
Sciacquate la bocca con acqua. Non provocate il vomito. Rivolgetevi immediatamente a un medico.
I composti di lantanio non devono essere rilasciati nei corsi d'acqua, poiché possono bioaccumularsi negli organismi acquatici. Smaltite i rifiuti tramite strutture autorizzate per rifiuti pericolosi.
Risposte rapide
Lantanio (simbolo La) è l'elemento 57 nella tavola periodica, appartenente a Lantanoide nel periodo 6. Il primo lantanoide e l'elemento rimasto nascosto nel cerio per 36 anni prima che qualcuno se ne accorgesse. A temperatura ambiente è un solido.
[Xe] 5d¹ 6s², con 6 gusci occupati e la distribuzione 2, 8, 18, 18, 9, 2.Lantanio fonde a 1193 K (919.9 °C) ed entra in ebollizione a 3737 K (3463.9 °C).
La massa atomica standard di Lantanio è 138.905 u. Si tratta di una media ponderata dei suoi isotopi presenti in natura, per questo raramente è un numero intero.
Lantanio ha una densità di 6.162 g/cm³. L'acqua ha una densità di 1.0 g/cm³, quindi un blocco di Lantanio è circa 6.2× più pesante.
Lantanio ha un'elettronegatività di Pauling pari a 1.1. La scala va da 0.70 (francio, il meno incline ad attirare elettroni) a 3.98 (fluoro, il più incline). Un valore così basso significa che cede facilmente i suoi elettroni esterni, formando ioni positivi.
Lantanio è stato scoperto nel 1839 da Carl Gustav Mosander. Prende il nome da greco lanthanein, "giacere nascosto".
Lantanio costituisce informazioni 39 mg/kg della crosta terrestre: è poco comune, ma non raro.