Lanthan

Lanthan ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol La und der Ordnungszahl 57. Obwohl die Gruppenbezeichnung Lanthanide vom Lanthan abgeleitet ist, gehört es formal nicht zu ihnen. Gleichwohl besitzt es ähnliche Eigenschaften.

Eigenschaften und Verhalten

Das silberweiß glänzende Metall ist hämmerbar und duktil. Es existieren drei metallische Modifikationen.
An der Luft ist es recht unedel. Es überzieht sich 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 langsame, in warmen Wasser wesentlich schnellere Reaktion zum Hydroxid. In verdünnten Säuren löst sich Lanthan unter Wasserstoffentwicklung auf.
Mit vielen Elementen reagiert es in der Wärme direkt, mit Halogenen schon bei Raumtemperatur.
In Verbindungen liegt Lanthan als farbloses La³⁺ vor.

Abbildungen

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Reaktionsverhalten

• 1. Lanthan und Wasserstoff bildet schwarzes, wasserempfindliches unstöchiometrisches Hydrid:
  La + n H₂ → LaH_2n ; 1 < n < 1,5
• 2. Lanthan und Luft zum Oxid:
  2 La + 3 O₂ → La₂O₃
• 3. Lanthan und Wasser zum Hydroxid :
  2 La + 6 H₂O → 2 La(OH)₃ + 3 H₂
• 4. Lanthanoxid und Wasser zum Hydroxid:
  La₂O₃ + 3 H₂O → 2 La(OH)₃
  

  In der Wärme verschiebt sich das Gleichgewicht auf die linke Seite.

Anwendungen

• Bestandteil im Mischmetall. Pyrophore Werkstoffe für Zündsteine enthalten 25 bis 45% Lanthan
• Reduktionsmittel in der Metallurgie
• Gusseisenzusatz. Unterstützt Bildung von Kugelgrafit
• Legierungszusatz zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit
• Lanthanzusatz reduziert Härte und Temperaturempfindlichkeit von Molybdänmetall
• Katalysatoren zum Cracken von Petroleum und Benzin (rückläufig)
• Hochwertige Kathoden aus Lanthanborid LB₆ (Ersatz für Wolframdraht) zur Erzeugung von freien Elektronen
• Cobalt-Lanthan-Legierung LaCo₅ als Magentwerkstoff
• Lanthandotiertes Bariumtitanat zur Herstellung von Varistoren (temperaturabhänige Widerstände)

• "verunreinigtes" Lanthan-Nickel LaNi₅ als Wasserstoffspeicher in Nickel-Metallhydrid Akkus.
• Zusatz in Kohlen-Lichtbogenlampen zur Studiobeleuchtung und in Filmvorführanlagen (historische Anwendung?)

Als Lanthanoxid:

• Herstellung von Gläsern mit hohem Brechungsindex und geringer Disperion (Streuung) für Kamera, Teleskoplinsen und für Brillengläser
• Herstellung von Kristallglas und Porzellanglasuren. Es ersestzt giftigere Bleiverbindungen unter gleichzeitiger Verbesserung der chemischen Beständigkeit (spülmaschinenfest)
• Herstellung keramischer Kondensatormassen und silicatfreier Gläser
• Bestand von Glaspoliermitteln
• Herstellung von Elektronenröhren (auch Lanthanboride)

Geschichte

Lanthan (griechisch lanthanein für versteckt) wurde 1839 von Carl Gustav Mosander entdeckt. Aus einem vermeintlich reinem Cernitrat gewann er durch fraktionierte Kristallisation Lanthansulfat.

Vorkommen

Lanthan kommt natürlich nur in chemischen Verbindungen vergesellschaftet mit anderen Lanthaniden, vorzugsweise Mineralien vor. Hauptsächlich sind dies :

• Monazit (Ce, La, Th, Nd, Y)PO₄
• Bastnäsit (Ce, La, Y)CO₃F

Herstellung

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

Verbindungen

• Lanthanoxid (Verbesserung der Laugenbeständigkeit von Gläsern, Tiegelmaterial). Es lässt sich wie gebrannter Kalk mit Wasser zum Lanthanhydroxid La(OH)₃ umsetzten.

Physiologisches

Lanthan hat keine biologische Funktion.

Isotope

Vorsichtsmaßnahmen

Lanthan ist schwach giftig und sollte mit Vorsicht gehandhabt werden.

Weblinks

• Abbildung in der Elementansammlung von Pniok.de
• Abbildungen und Details zu Lanthan in der ELEMENTE-BÖRSE www.Seltenerden.de