Lanthan

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Lanthan
Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Lanthan, La, 57
Serie √úbergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block 3, 6, d
Aussehen silbrig weiß
CAS-Nummer 7439-91-0
Massenanteil an der Erdh√ľlle 17 ppm[1]
Atomar [2]
Atommasse 138,9055 u
Atomradius (berechnet) 195 () pm
Kovalenter Radius 207 pm
Elektronenkonfiguration [Xe] 5d1 6s2
1. Ionisierungsenergie 538,1 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1067 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 1850,3 kJ/mol
Physikalisch [2]
Aggregatzustand fest
Modifikationen 3
Kristallstruktur hexagonal
Dichte 6,17 g/cm3 (20 ¬įC)[3]
Mohshärte 2,5
Magnetismus paramagnetisch (Ōám = 5,4 ¬∑ 10‚ąí5)[4]
Schmelzpunkt 1193 K (920 ¬įC)
Siedepunkt 3743 K (3470 ¬įC)
Molares Volumen 22,39 ¬∑ 10‚ąí6 m3/mol
Verdampfungswärme 400 kJ/mol
Schmelzwärme 6,2 kJ/mol
Schallgeschwindigkeit 2475 m/s
Elektrische Leitfähigkeit 1,626 · 106 A/(V · m)
Wärmeleitfähigkeit 13 W/(m · K)
Chemisch [2]
Oxidationszustände 3
Oxide (Basizität) La2O3 (schwach basisch)
Normalpotential ‚ąí2,38 V (La3+ + 3 e‚ąí ‚Üí La)
Elektronegativität 1,1 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE (MeV) ZP
135La

{syn.}

19,5 h őĶ 1,200 135Ba
136La

{syn.}

9,87 min őĶ 2,870 136Ba
137La

{syn.}

60.000 a őĶ 0,600 137Ba
138La

0,09 %

1,05 ¬∑ 1011 a őĶ 1,737 138Ba
ő≤‚ąí 1,044 138Ce
139La

99,91 %

Stabil
140La

{syn.}

1,6731 d ő≤‚ąí 3,762 140Ce
141La

{syn.}

3,92 h ő≤‚ąí 2,502 141Ce
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
  Spin ő≥ in
rad¬∑T‚ąí1¬∑s‚ąí1
Er(1H) fL bei
B = 4,7 T
in MHz
138La 5 3,557 · 107 0,00008 13,19
139La 7/2 3,808 · 107 0,0605 14,13
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [5]
02 ‚Äď Leicht-/Hochentz√ľndlich

Gefahr

H- und P-Sätze H: 260
EUH: keine EUH-Sätze
P: 223-‚Äč231+232-‚Äč370+378-‚Äč422 [5]
Gefahrstoffkennzeichnung [6]

Pulver

Leichtentz√ľndlich
Leicht-
entz√ľndlich
(F)
R- und S-Sätze R: 11
S: 16-33-36/37/39
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Lanthan [lanňątaňźn] ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol La und der Ordnungszahl 57. Es z√§hlt zu den √úbergangsmetallen sowie den Metallen der seltenen Erden, im Periodensystem steht es in der 6. Periode und der 3. Nebengruppe (Gruppe 3) oder Scandiumgruppe. Meist wird es auch zu den Lanthanoiden gez√§hlt, auch wenn die f-Schale des Elementes unbesetzt ist.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

Lanthan (griech. őĽőĪőĹőłő¨őĹőĶőĻőĹ, lanthanein, ‚Äěverborgen sein‚Äú) wurde 1839 vom schwedischen Chemiker und Chirurg Carl Gustav Mosander entdeckt. Aus einem vermeintlich reinen Cernitrat gewann er durch fraktionierte Kristallisation Lanthansulfat.

Vorkommen

Lanthan kommt nat√ľrlich nur in chemischen Verbindungen vergesellschaftet mit anderen Lanthanoiden in verschiedenen Mineralien vor. Haupts√§chlich sind dies:

Gewinnung und Darstellung

Nach einer aufwendigen Abtrennung der anderen Lanthanbegleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Lanthanfluorid umgesetzt. Anschließend wird dieses mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum Lanthan reduziert. Die Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgt in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.

Eigenschaften

Lanthan

Physikalische Eigenschaften

Das silberweiß glänzende Metall ist hämmerbar und plastisch verformbar (duktil). Es existieren drei metallische Modifikationen.

Chemische Eigenschaften

Lanthan ist unedel. Es √ľberzieht sich an der Luft rasch mit einer wei√üen Oxidschicht, die in feuchter Luft zum Hydroxid weiterreagiert.

\mathrm{2\,La + 1,5\,O_2 \rightarrow \,La_2O_3\ _{\overrightarrow{\mathrm{3\,H_2O}}}\ 2\,La(OH)_3}
Lanthan reagiert mit dem Sauerstoff der Luft zu Lanthanoxid, mit Wasser weiter zu Lanthanhydroxid.

Bei Temperaturen oberhalb von 440 ¬įC verbrennt Lanthan zu Lanthanoxid (La2O3). Unter Bildung von Wasserstoff erfolgt in kaltem Wasser eine langsame, in warmen Wasser eine rasche Reaktion zum Hydroxid.

\mathrm{2\,La + 6\,H_2O \rightarrow 2\,La(OH)_3 + 3\,H_2}
Lanthan in Wasser erzeugt Lanthanhydroxid und Wasserstoff.

In verd√ľnnten S√§uren l√∂st sich Lanthan unter Wasserstoffentwicklung auf.

\mathrm{2\,La + 3\,H_2SO_4 \rightarrow La_2(SO_4)_3 + 3\,H_2}
Lanthan und Schwefelsäure reagieren zu Lanthansulfat und Wasserstoff.

Mit vielen Elementen reagiert es in der Wärme direkt, mit Halogenen schon bei Raumtemperatur. Lanthan und Wasserstoff bilden ein schwarzes, wasserempfindliches unstöchiometrisches Hydrid.

\mathrm{La + n\,H_2 \rightarrow LaH_{2n}; 1 < n < 1,5}

Verwendung

Lanthan ist Bestandteil im Mischmetall. Pyrophore Werkstoffe f√ľr Z√ľndsteine enthalten 25 bis 45 Gewichtsprozent Lanthan. Dar√ľber hinaus findet es Verwendung als Reduktionsmittel in der Metallurgie. Als Gusseisenzusatz unterst√ľtzt es die Bildung von Kugelgraphit, als Legierungszusatz bewirkt es eine Verbesserung der Oxidationsbest√§ndigkeit. Lanthanbeimengungen reduzieren die H√§rte und Temperaturempfindlichkeit von Molybd√§n.

Hochwertige Kathoden zur Erzeugung von freien Elektronen bestehen aus Lanthanhexaborid als Ersatz f√ľr Wolframdraht. Hochreines Lanthanoxid wird in der Glasindustrie zur Herstellung hochwertiger Gl√§ser mit hohem Brechungsindex f√ľr die Optik z. B. f√ľr Kameralinsen benutzt.

Als Legierung

Die Cobalt-Lanthan-Legierung LaCo5 wird als Magnetwerkstoff, lanthandotiertes Bariumtitanat zur Herstellung von Kaltleitern (temperaturabh√§ngige Widerst√§nde) verwendet. In Verbindung mit Cobalt, Eisen, Mangan, Strontium u. a. dient es als Kathode f√ľr Hochtemperatur-Brennstoffzellen (SOFC). ‚ÄěVerunreinigtes‚Äú Lanthan-Nickel (LaNi5) findet als Wasserstoffspeicher in Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren Verwendung. Als Zusatz kommt es in Kohlelichtbogenlampen zur Studiobeleuchtung und in Filmvorf√ľhranlagen (historische Anwendung?) vor.

Einem Legierungsmetall mit Materialzusammensetzungen aus Lanthan und Titan wird die Wirkung zugeschrieben, dass bei spanbildender Verarbeitung die Spanlänge reduziert wird. Dadurch soll die Bearbeitung des Metalls erleichtert werden.

Im Bereich der Medizin werden aus dem Legierungsmetall korrosionsbest√§ndige und gut sterilisierbare Instrumente hergestellt. Diese Metalllegierung mit Titan soll f√ľr Werkzeuge und Apparate f√ľr chirurgische Eingriffe besonders gut geeignet sein, da die Allergie-Neigung bei Verwendung derartiger Metalllegierung mit Titan im Verh√§ltnis zu anderen Legierungen gering sein soll.

Als Lanthanoxid

  • Herstellung von Gl√§sern (Lanthanglas) mit vergleichsweise hoher Brechzahl, die sich wiederum nur wenig mit der Wellenl√§nge √§ndert (geringe Dispersion), f√ľr Kameras, Teleskoplinsen und f√ľr Brillengl√§ser
  • Herstellung von Kristallglas und Porzellanglasuren. Es ersetzt giftigere Bleiverbindungen unter gleichzeitiger Verbesserung der chemischen Best√§ndigkeit (Verbesserung der Laugenbest√§ndigkeit, ‚Äěsp√ľlmaschinenfest‚Äú)
  • Katalysatorzusatz an Zeolithen beim Fluid Catalytic Cracking in der Raffinerie zur Erd√∂lverarbeitung
  • Herstellung keramischer Kondensatormassen und silikatfreier Gl√§ser
  • Bestandteil von Glaspoliermitteln
  • Herstellung von Gl√ľhkathoden f√ľr Elektronenr√∂hren (auch Lanthanboride)

Als Lanthancarbonat

  • Medikament zur Senkung des Phosphatspiegels bei Dialysepatienten (sog. Phosphatbinder)

Sicherheitshinweise

Lanthan wird als wenig toxisch eingestuft. Eine toxische Dosis ist bisher unbekannt. Jedoch gilt Lanthan-Pulver als stark ätzend, weil es sehr leicht durch z.B. Hautfeuchtigkeit zu basischem Lanthanhydroxid reagiert (ähnlich den Elementen Calcium und Strontium). Die letale Dosis beträgt bei Ratten 720 mg.[7]

Verbindungen

In Verbindungen liegt Lanthan als farbloses La3+ vor.

Einzelnachweise

  1. ‚ÜĎ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
  2. ‚ÜĎ Die Werte f√ľr die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Lanthan) entnommen.
  3. ‚ÜĎ N. N. Greenwood und A. Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1219.
  4. ‚ÜĎ Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990. Seiten E-129 bis E-145. ISBN 0-8493-0470-9. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete ma√üeinheitslose SI-Wert.
  5. ‚ÜĎ a b Datenblatt Lanthanum bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 7. April 2011.
  6. ‚ÜĎ Eintrag zu Lanthan in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 29. August 2007 (JavaScript erforderlich).
  7. ‚ÜĎ Lucien F. Trueb: Die chemischen Elemente, Ein Streifzug durch das Periodensystem, S. Hirzel Verlag, Stuttgart/Leipzig 1996, ISBN 3-7776-0674-X.

Weblinks

 Commons: Lanthan ‚Äď Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien
Wiktionary Wiktionary: Lanthan ‚Äď Bedeutungserkl√§rungen, Wortherkunft, Synonyme, √úbersetzungen

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Synonyme:

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  • Lanthan ‚ÄĒ (v. gr.), chemisches Zeichen: La; Atomgewicht: 47 (H=1), 588 (O=100), ein von Mosander 1839 im Cerit entdecktes Metall, das man so benannte, weil es den Chemikern wegen seiner √Ąhnlichkeit mit dem Cer so lange verborgen geblieben war. Bald darauf… ‚Ķ   Pierer's Universal-Lexikon

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  • Lanthan ‚ÄĒ LanthńĀn (chem. Zeichen La), metallisches Element, 1839 von Mosander im Cerit entdeckt, worin es von Cer und Didym begleitet ist. Atomgewicht 138,9. Das Lanthanoxyd geh√∂rt zu den seltenen Erden, gibt farblose Salze ‚Ķ   Kleines Konversations-Lexikon

  • Lanthan ‚ÄĒ Lanthan, von Mosander 1839 im Cerit entdecktes Metall, mit wei√üem Oxyd, farblosen Salzen ‚Ķ   Herders Conversations-Lexikon

  • Lanthan ‚ÄĒ Lanthanum; La (Symbol) * * * Lan|than ‚Ć©n.; s; unz.; chem. ‚Ć™ zu den Metallen der seltenen Erden geh√∂rendes chem. Element, Ordnungszahl 57 [zu grch. lanthanein ‚Äěverborgen sein‚Äú] * * * Lan|than [griech. lanth√°nein = verborgen sein], das; s; chem.… ‚Ķ   Universal-Lexikon

  • Lanthan ‚ÄĒ lantanas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. lanthanum vok. Lanthan, n rus. –Ľ–į–Ĺ—ā–į–Ĺ, m pranc. lanthane, m ‚Ķ   Fizikos terminŇ≥ Ňĺodynas

  • Lanthan ‚ÄĒ Lan|than ‚Ć©n.; Gen.: s; Pl.: unz.; chem. Zeichen: La‚Ć™ zur Gruppe der Metalle der Seltenen Erden geh√∂rendes Element, Ordnungszahl 57 [Etym.: <grch. lanthanein ¬Ľverborgen sein¬ę] ‚Ķ   Lexikalische Deutsches W√∂rterbuch

  • Lanthan ‚ÄĒ Lan|thaŐĪn [zu gr. őĽőĪőĹŌĎőĪőĹőĶőĻőĹ = verborgen sein] s; s: chem. Grundstoff, seltene Erde; Zeichen: La ‚Ķ   Das W√∂rterbuch medizinischer Fachausdr√ľcke

  • Lanthan ‚ÄĒ Lan|than das; [s] <zu gr. lanth√°nein ¬Ľverborgen sein¬ę (weil das Element nur schwer auffindbar u. analysierbar war)> chem. Element, Metall; Zeichen La ‚Ķ   Das gro√üe Fremdw√∂rterbuch


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