Lanthan, La, Ordnungszahl 57

Allgemeines

Lanthan [lanˈtaːn] ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol La und der Ordnungszahl 57. Es zĂ€hlt zu den Übergangsmetallen 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 gezĂ€hlt, auch wenn die f-Schale des Elementes unbesetzt ist.

Lanthan (griech. Î»Î±ÎœÎžÎŹÎœÎ”ÎčÎœ, lanthanein, „verborgen sein“) wurde 1839 vom schwedischen Chemiker und Chirurg Carl Gustav Mosander entdeckt. Aus einem vermeintlich reinen Cernitrat gewann er durch fraktionierte Kristallisation Lanthansulfat.

Lanthan kommt natĂŒrlich nur in chemischen Verbindungen vergesellschaftet mit anderen Lanthanoiden in verschiedenen Mineralien vor. HauptsĂ€chlich sind dies:

Monazit ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4)
BastnÀsit ((Ce, La, Y)CO3F)

Gewinnung

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 zusĂ€tzlichen Umschmelzung im Vakuum.

Besonderheiten

Das silberweiß glĂ€nzende Metall ist hĂ€mmerbar und duktil. Es existieren drei metallische Modifikationen.

Lanthan ist unedel. Es ĂŒberzieht sich an der Luft rasch mit einer weißen Oxidschicht, die in feuchter Luft zum Hydroxid weiterreagiert.

Bei Temperaturen oberhalb von 440 °C verbrennt Lanthan zu Lanthanoxid (La2O3). Unter Bildung von Wasserstoff erfolgt in kaltem Wasser eine langsame, in warmen Wasser eine rasche Reaktion zum Hydroxid.In verdĂŒnnten SĂ€uren löst sich Lanthan unter Wasserstoffentwicklung auf.Mit vielen Elementen reagiert es in der WĂ€rme direkt, mit Halogenen schon bei Raumtemperatur. Lanthan und Wasserstoff bilden ein schwarzes, wasserempfindliches unstöchiometrisches Hydrid.

Verwendung

Lanthan ist Bestandteil im Mischmetall. Pyrophore Werkstoffe fĂŒr ZĂŒndsteine enthalten 25 bis 45 Gewichtsprozent Lanthan. DarĂŒber hinaus findet es Verwendung als Reduktionsmittel in der Metallurgie. Als Gusseisenzusatz unterstĂŒtzt es die Bildung von Kugelgraphit, als Legierungszusatz bewirkt es eine Verbesserung der OxidationsbestĂ€ndigkeit. Lanthanbeimengungen reduzieren die HĂ€rte und Temperaturempfindlichkeit von MolybdĂ€n.

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

mit Cobalt:

Die Cobalt-Lanthan-Legierung LaCo5 wird als Magnetwerkstoff, lanthandotiertes Bariumtitanat zur Herstellung von Kaltleitern (temperaturabhĂ€ngige WiderstĂ€nde) verwendet. In Verbindung mit Cobalt, Eisen, Mangan, Strontium u. a. dient es als Kathode fĂŒr Hochtemperatur-Brennstoffzellen (SOFC). „Verunreinigtes“ Lanthan-Nickel (LaNi5) findet als Wasserstoffspeicher in Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren Verwendung. Als Zusatz kommt es in Kohlelichtbogenlampen zur Studiobeleuchtung und in FilmvorfĂŒhranlagen (historische Anwendung?) vor.

mit Titan:

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

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

Als Lanthanoxid

Herstellung von GlĂ€sern (Lanthanglas) mit vergleichsweise hoher Brechzahl, die sich wiederum nur wenig mit der WellenlĂ€nge Ă€ndert (geringe Dispersion), fĂŒr Kameras, Teleskoplinsen und fĂŒr BrillenglĂ€ser
Herstellung von Kristallglas und Porzellanglasuren. Es ersetzt giftigere Bleiverbindungen unter gleichzeitiger Verbesserung der chemischen BestĂ€ndigkeit (Verbesserung der LaugenbestĂ€ndigkeit, „spĂŒlmaschinenfest“)
Katalysatorzusatz an Zeolithen beim Fluid Catalytic Cracking in der Raffinerie zur Erdölverarbeitung
Herstellung keramischer Kondensatormassen und silikatfreier GlÀser
Bestandteil von Glaspoliermitteln
Herstellung von GlĂŒhkathoden fĂŒr Elektronenröhren (auch Lanthanboride)

Als Lanthancarbonat

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

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

Allgemein
Name, SymbolOrdnungszahl Lanthan, La, 57
Serie Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block 3, 6, d
Aussehen silbrig weiß
CAS-Nummer 7439-91-0
Massenanteil an der ErdhĂŒlle 17 ppm
Atomar
Atommasse 138,9055 u
Atomradius 195 pm
Kovalenter Radius 207 pm
Elektronenkonf. [Xe] 5d(1) 6s2
1. Ionisierungsenergie 538,1 KJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1067 KJ/mol
3. Ionisierungsenergie 1850 KJ/mol
Physikalisch
Aggregatszustand fest
Kristallstruktur hexagonal
Dichte 6,17 g/cm3 (20 °C)
Magnetismus paramagnetisch (χm = 5,4 * 10(-5))
Schmelzpunkt 1193 K (920 C)
Siedepunkt 3743 K (3470 C)
Molares Volumen 22,39 * 10(-6)m(3)/mol
VerdampfungswÀrme 400 KJ/mol
SchmelzwÀrme 6,2 KJ/mol
Elektrische LeitfÀhigkeit 1,626*10(6) A/(V*m)
WÀrmeleitfÀhigkeit 13 W/(m*K)
Dieser Beitrag wurde unter Seltene Erden abgelegt und mit , , , , , , , , , , , , verschlagwortet. Setze ein Lesezeichen auf den Permalink.

Schreibe einen Kommentar