57 La ランタン 138.905
ランタノイド f-block Period 6

ランタン

La · Element 57

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

20°Cでの状態 固体
原子量 138.905 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 5d¹ 6s²

構造

ランタン原子

環の上の点を示す図ではありません。占有された各副殻の実際の確率密度|ψ|²をモンテカルロ法でサンプリングしたものです。ドラッグして回転できます。青と紫は波動関数の反対の符号を示しており、それによって結合が可能になります。

軌道雲

測定値

性質一覧

各バーは、その性質についてランタンが118元素の中でどこに位置するかを示しています。

物理的

密度 6.162 g/cm³ 35%
融点 1193 K 53%
沸点 3737 K 80%
比熱 0.195 J/g·K
熱伝導率 13.4 W/m·K 35%

原子

原子半径 187 pm 74%
共有結合半径 207 pm
ファンデルワールス半径 240 pm

電子

電気陰性度 1.1 10%
イオン化エネルギー 538.4 kJ/mol 13%
電子親和力 53.8 kJ/mol 47%

存在

地殻中の存在度 39 mg/kg 77%

同定

元素記号La
原子番号57
原子量138.9055 u
分類ランタノイド
ブロックf
結晶構造六方晶系
酸化数+2, +3
発見年1839
発見者Carl Gustav Mosander

出典:IUPAC 2021標準原子量 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST。~が付いた値は、測定値ではなく予測値です。

縮尺どおりの大きさ

How big is a ランタン atom?

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

熱範囲

Solid, liquid, gas — and when

ランタン is liquid over a 2544 K window, from 1193 K to 3737 K.

位置

表での位置

ランタン sits in the lanthanide series, printed below the main grid.

OTHER ランタノイド

All ランタノイド

物語

ランタンとは何か、そしてどのように発見されたか

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

The discovery of ランタン

発見の物語

1839年 - 最初の手がかり

スウェーデンの化学者で、偉大なイェンス・ヤコブ・ベルセリウスの弟子だったカール・グスタフ・モサンデルは、硝酸セリウムを研究しているとき、奇妙なことに気づきました。純粋なはずのセリウムが、予想された性質と完全には一致しなかったのです。

分離の成功

モサンデルは、化合物を繰り返し溶解して再結晶させる骨の折れる作業である分別結晶によって、純粋なセリウムだと考えていた物質を2つの異なる物質に分離することに成功しました。

元素の命名

モサンデルは、新元素をギリシャ語の「lanthanein」(「隠れている」という意味)に由来して「ランタン」と名付けました。これは実に予言的でした。ランタンは実際、何十年もの間セリウム試料の中に隠れていたのです。

歴史的背景

モサンデルの発見は、元素発見の黄金時代に行われました。同じ年(1839年)に、彼はテルビウムエルビウムも発見しました。希土類元素を分離する彼の体系的な方法は、ランタノイド系列全体の理解の基礎となりました。

「元素は私たちの目の前で増えていくように見えました。それぞれの分離によって、単純だと思っていたものの中に隠された新たな複雑さが明らかになったのです。」

— 希土類元素の発見に関する同時代の記述

科学的影響

モサンデルによるランタンの発見は、「よく知られた」元素でさえ隠れた秘密を持つ可能性があることを証明した点で革命的でした。この発見をきっかけに、すべての希土類元素を分離・同定する70年にわたる探究が始まり、原子構造と周期性に対する私たちの理解が根本的に変わりました。

モサンデルの功績

カール・モサンデルは、グレン・T・シーボーグを除けば、他のどの科学者よりも多くの元素を発見しました。希土類元素の分離に対する彼の体系的な取り組みは、何世代もの化学者に影響を与え、初期の元素化学におけるスウェーデンの地位を確立しました。

用途

ランタンの用途

先進的な産業用途

ランタンはランタノイド系列の入り口となる元素で、現代技術において重要な役割を果たしています。卓越した触媒として、ランタン化合物は石油精製に不可欠です。重質原油を、私たちの社会を動かすガソリンやディーゼル燃料へ分解するのに役立っています。

カメラ革命

高級カメラレンズには、重量比で最大50%ものランタンガラスが含まれています。この特殊なガラスは分散が非常に小さいため、異なる色の光をほぼ同じ量だけ曲げます。その結果、安価なレンズを悩ませる虹色の縁取り(色収差)がなくなります。非常に鮮明でプロフェッショナルな写真を見たとき、その舞台裏ではランタンが働いています。

電池技術

トヨタ・プリウスのようなハイブリッド車に使われているニッケル水素(NiMH)電池は、ランタン系合金を使って水素を貯蔵します。一般的なハイブリッド車の電池には約10-15 kgのランタンが含まれており、この希土類元素の最大級の産業用途の一つとなっています。

ライター用フリントと火花の発生

たばこライターの「フリント」は、実際には25-50%のランタンを含むミッシュメタル合金です。打ち付けると、ランタンが燃料に点火する明るい火花を生み出します。同じ技術が溶接電極や舞台用花火にも使われています。

先進材料

  • 燃料電池研究用の水素貯蔵材料
  • 銅と酸素を組み合わせた超伝導材料
  • 省エネルギー照明用の蛍光体材料
  • 電子機器用のセラミックコンデンサー

日常での用途

自動車

  • ハイブリッド車用電池(トヨタ・プリウス、ホンダ・インサイト)
  • 排出ガス制御用の触媒コンバーター
  • 高性能ヘッドライト用ガラス
  • よりきれいな燃焼を実現する燃料添加剤

光学・写真

  • プロ用カメラレンズ(キヤノン、ニコンの望遠レンズ)
  • 望遠鏡の鏡とレンズ
  • 双眼鏡と顕微鏡の光学系
  • 仮想現実ヘッドセットのレンズ

照明技術

  • 映画用映写機のカーボンアーク照明
  • スタジオ照明機器
  • 省エネルギー蛍光電球
  • LED蛍光体コーティング

ツール・機器

  • 使い捨てたばこライター
  • 溶接電極のコーティング
  • 点火プラグ用材料
  • 実験室用機器

由来

天然での存在

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

自然界での分布

「希土類」と呼ばれているにもかかわらず、ランタンは地殻中に鉛の3倍多く存在します。「希少」という呼び名は、これらの元素を天然の状態から分離・精製することが非常に難しいことに由来します。

存在度の統計

  • 地殻:100万分の39(ppm)
  • 順位:存在度が28番目に高い元素
  • 海水:3.4 × 10⁻⁶ ppm
  • 宇宙:非常に希少で、恒星内元素合成によって形成されます

主な鉱物資源

バストネサイト

化学式:(Ce,La)CO₃F
La含有率:25-35%
主な鉱床:マウンテンパス(カリフォルニア)、バヤンオボ(中国)

モナザイト

化学式:(Ce,La,Nd,Th)PO₄
La含有率:15-25%
主な鉱床:オーストラリア、インド、ブラジル、南アフリカ

世界的な分布

  • 中国:世界生産量の85%(内モンゴル)
  • アメリカ合衆国:マウンテンパス鉱山(最近再開)
  • オーストラリア:マウント・ウェルド鉱床
  • インド:ケーララ州とタミル・ナードゥ州の海浜砂
  • ブラジル:ミナスジェライス州の鉱床

地質学的形成

ランタンは、アルカリ性火成岩やカーボナタイト中での分別結晶作用によって形成されます。マグマ活動の後期過程や風化生成物に濃集し、フッ素鉱物や炭酸塩鉱物と共存することがよくあります。

取り扱い

安全性

安全性に関する情報

中程度の危険性

ランタンとその化合物は一般に中程度の危険性があると考えられており、安全に取り扱うには特別な注意が必要です。

呼吸器への懸念

吸入リスク:ランタンの粉じんは呼吸器を刺激し、肺に損傷を与える可能性があります。微細な粒子に長期間さらされると、じん肺(肺の瘢痕化)を引き起こすことがあります。

  • 粉末を扱う際は適切な防じんマスク(最低N95)を使用してください
  • 作業区域を十分に換気してください
  • 研磨や切断によって空気中に粉じんを発生させないでください

眼や皮膚との接触

  • 眼への接触:刺激や角膜損傷を引き起こす可能性があります
  • 皮膚への接触:敏感な人では皮膚炎を引き起こすことがあります
  • 必要な個人用保護具:安全眼鏡と耐薬品性手袋

応急処置

吸入

直ちに新鮮な空気の場所へ移してください。呼吸困難が続く場合は、医師の診察を受けてください。

眼への接触

15分間、清浄な水で洗い流してください。簡単に外せる場合はコンタクトレンズを外してください。医師の診察を受けてください。

皮膚への接触

影響を受けた部分を石けんと水で洗ってください。汚染された衣服を脱いでください。

飲み込み

水で口をすすいでください。無理に吐かせないでください。直ちに医師の診察を受けてください。

保管要件

  • 強酸から離れた、涼しく乾燥した場所に保管してください
  • 酸化を防ぐため、容器をしっかり密閉してください
  • 不適合物質(強い酸化剤)とは分けてください
  • 化合物には耐食性容器を使用してください

環境への配慮

ランタン化合物は水生生物に生物濃縮する可能性があるため、水路に放出してはいけません。廃棄物は、認可を受けた有害廃棄物処理施設を通じて処分してください。

簡単な回答

ランタン:よくある質問

What is ランタン?

ランタン (symbol La) is element 57 on the periodic table, a ランタノイド 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 ランタン?

ランタン'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 ランタン?

ランタン melts at 1193 K (919.9 °C) and boils at 3737 K (3463.9 °C).

What is the atomic mass of ランタン?

The standard atomic weight of ランタン 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 ランタン?

ランタン has a density of 6.162 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of ランタン is about 6.2× heavier.

What is the electronegativity of ランタン?

ランタン 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 ランタン, and when?

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

How common is ランタン on Earth?

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