Lanthaan (La), chemisch element, een zeldzaam aardmetaal van groep 3 van het periodiek systeem, dat is het prototype van de lanthanide-reeks van elementen.
Lanthaan is een taai en kneedbaar zilverwit metaal dat zacht genoeg is om met een mes te worden gesneden. Het is na europium de meest reactieve van de zeldzame aardmetalen. Lanthaan oxideert in lucht bij kamertemperatuur om La2O3 te vormen. Het reageert langzaam met water en lost snel op in verdunde zuren, behalve fluorwaterstofzuur (HF) vanwege de vorming van een beschermende fluoride (LaF3) laag op het oppervlak van het metaal. Het metaal is paramagnetisch van 6 K (-267 ° C of -449 ° F) tot het smeltpunt bij 1191 K (918 ° C of 1684 ° F) met een bijna temperatuuronafhankelijke magnetische susceptibiliteit tussen 4 en 300 K ( −269 en 27 ° C, of −452 en 80 ° F). Lanthaan wordt supergeleidend bij atmosferische druk onder 6,0 K (-267,2 ° C of -448,9 ° F) in de vlakgecentreerde kubische β-fase of 5,1 K (-268,1 ° C of -450,5 ° F) in de dubbele afsluiting. gepakte hexagonale α-fase.
Het element werd in 1839 ontdekt als het oxide (lanthana) door Carl Gustaf Mosander, die het onderscheidde van ceriumoxide (ceriumoxide). De naam is afgeleid van het Griekse lanthaneïne, wat verbergen betekent, wat aangeeft dat het moeilijk te isoleren is. Lanthaan komt voor in de zeldzame aardmetalen monaziet en bastnasiet. Het is net zo overvloedig als kobalt in de bovenste continentale aardkorst.
Twee isotopen komen in de natuur voor: stabiel lanthaan-139 (99,9119 procent) en zeer langlevend radioactief lanthaan-138 (0,0888 procent). In totaal zijn 38 radioactieve isotopen van lanthaan (exclusief nucleaire isomeren) gekarakteriseerd, variërend in massa van 117 tot 155 en in halveringstijd van 23,5 milliseconden (lanthaan-117) tot 1,02 x 1011 jaar (lanthaan-138) De isotoop lanthaan-140 is gedetecteerd als een splijtingsproduct in sneeuw na nucleaire testexplosies.
Lanthaan wordt commercieel geconcentreerd door kristallisatie van ammoniumlanthaannitraat. Ionenuitwisseling en extractiemethoden met oplosmiddel worden gebruikt bij hoge zuiverheid is gewenst. Het metaal wordt bereid door elektrolyse van gesmolten watervrije halogeniden of door metallothermische reductie van zijn halogeniden door alkali- of aardalkalimetalen (bijv. Reductie van het fluoride met calcium).
Sterk gezuiverd lanthaanoxide is een ingrediënt in de fabricage van brillen met lage dispersie en hoge refractie voor lenscomponenten. Lanthaan wordt vaak gebruikt als op LaNi5 gebaseerde waterstofopslaglegeringen en als oplaadbare nikkel-metaalhydride-batterijen in hybride autos. Lanthaan wordt toegevoegd aan ferrolegeringen (om zuurstof, zwavel en andere onzuiverheden op te vangen) en aan non-ferro legeringen zoals superlegeringen, magnesiumlegeringen en aluminiumlegeringen. Lanthaanverbindingen worden gebruikt als gastheren voor fosforen in fluorescentieverlichting en röntgendetectoren en in katalysatoren voor het kraken van aardolie, een van de belangrijkste toepassingen ervan. Misch-metaal (typisch 50 procent cerium, 25 procent lanthaan, 18 procent neodymium, 5 procent praseodymium en 2 procent andere zeldzame aarden) wordt voornamelijk gebruikt voor lichtere vuurstenen en legeringstoevoegingen. In combinatie met ijzer en silicium vormt lanthaan kubische intermetallische verbindingen met een algemene chemische formule La (Fe1 − xSix) 13 die het gigantische magnetocalorische effect vertonen. Wanneer die verbindingen worden gehydrogeneerd tot ongeveer 1,2–1,5 waterstofatomen per formule-eenheid, hebben ze magnetische ordeningstemperaturen in de buurt van kamertemperatuur en zijn ze daarom bruikbaar als magnetische koelmaterialen voor toepassingen bij kamertemperatuur.
In verbindingen vertoont lanthaan slechts één oxidatietoestand, +3. De ionenstraal is de grootste van de zeldzame-aardmetalen R3 + -ionen, en als gevolg daarvan is het witte oxide La2O3 het meest alkalische zeldzame-aarde-oxide.
918 ° C (1.684 ° F)
3.464 ° C (6.267 ° F)
6.146 ( 24 ° C, of 75 ° F)
+3
5d16s2