Lanthan

Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Lanthan, La, 57
Elementkategorie	Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block	3, 6, d
Aussehen	silbrig weiß
CAS-Nummer	Vorlage:CASRN
EG-Nummer	231-099-0
ECHA-InfoCard	100.028.272
Massenanteil an der Erdhülle	17 ppm (36. Rang)<ref name="Harry H. Binder">Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.</ref>
Atomar<ref>Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Lanthan) entnommen.</ref>
Atommasse	138,90547(7)<ref name="CIAAW">CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013.</ref> u
Atomradius	195 pm
Kovalenter Radius	207 pm
Elektronenkonfiguration	[Xe] 5d1 6s2
1. Ionisierungsenergie	Vorlage:ZahlExp ≈ Vorlage:ZahlExp
2. Ionisierungsenergie	Vorlage:ZahlExp ≈ Vorlage:ZahlExp
3. Ionisierungsenergie	Vorlage:ZahlExp ≈ Vorlage:ZahlExp
4. Ionisierungsenergie	Vorlage:ZahlExp ≈ Vorlage:ZahlExp
5. Ionisierungsenergie	Vorlage:ZahlExp ≈ Vorlage:ZahlExp
Physikalisch<ref>Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Lanthan) entnommen.</ref>
Aggregatzustand	fest
Modifikationen	3
Kristallstruktur	hexagonal
Dichte	6,17 g/cm3 (20 °C)<ref name="Greenwood">N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente. 1. Auflage. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1219.</ref>
Mohshärte	2,5
Magnetismus	paramagnetisch (χm = 5,4 · 10−5)<ref>Robert C. Weast (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.</ref>
Schmelzpunkt	1192 ± 1 K<ref>Rudy J. M. Konings, Ondrej Beneš: The Thermodynamic Properties of the f-Elements and Their Compounds. I. The Lanthanide and Actinide Metals. In: Journal of Physical and Chemical Reference Data. Band 39, Nr. 4, 2010, Artikel 043102, doi:10.1063/1.3474238.</ref> (919 ± 1 °C)
Siedepunkt	3743 K<ref name="Zhang">Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.</ref> (3470 °C)
Molares Volumen	22,39 · 10−6 m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie	400 kJ·mol−1<ref name="Zhang" />
Schmelzenthalpie	6,2 kJ·mol−1
Schallgeschwindigkeit	2475 m·s−1
Elektrische Leitfähigkeit	1,626 · 106 S·m−1
Wärmeleitfähigkeit	13 W·m−1·K−1
Chemisch<ref>Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Lanthan) entnommen.</ref>
Oxidationszustände	+3
Normalpotential	−2,38 V (La3+ + 3 e− → La)
Elektronegativität	1,1 (Pauling-Skala)
Isotope
Weitere Isotope siehe Vorlage:Infobox Chemisches Element/Isotope
NMR-Eigenschaften
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="GESTIS">Eintrag zu Lanthan in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref> Pulver Gefahr
H- und P-Sätze	H: 228
	EUH: 014
	P: 223‐231+232‐370+378‐422<ref name="GESTIS" />
	Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Lanthan [Die Seite Vorlage:IPA/styles.css hat keinen Inhalt.lanˈtaːn] (<phonos file="LL-Q188 (deu)-Lucas Werkmeister-Lanthan.wav">anhören</phonos>^/?) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol La und der Ordnungszahl 57. Es zählt zu den Übergangsmetallen sowie den Metallen der Seltenen Erden, im Periodensystem steht es in der 6. Periode und der 3. Nebengruppe, bzw. der 3. IUPAC-Gruppe oder Scandiumgruppe. Meist wird es auch zu den Lanthanoiden gezählt, auch wenn die f-Schale des Elementes unbesetzt ist.

Geschichte[Bearbeiten]

Datei:Mosander Carl Gustav bw.jpg

Carl Gustav Mosander

1803 entdeckten Wilhelm Hisinger und Jöns Jakob Berzelius in einem tungsten („schwerer Stein“) genannten Mineral aus Bastnäs in Schweden das Cer und nannten das Mineral Cerit.<ref>Wilhelm von Hiesinger, Jöns Jakob Berzelius: Cerium Ein neues Metall aus einer Schwedischen Steinart, Bastnäs Tungsten genannt. In: Neues allgemeines Journal der Chemie. Band 2, Heft 4, 1803, S. 397–418 (online).</ref> Carl Gustav Mosander untersuchte ab 1825 Cerit und verschiedene Cerverbindungen genauer. Er vermutet bald, dass es sich um ein Gemisch verschiedener Elemente handeln müsse, konnte sie aber zunächst nicht trennen. 1838 gelang es ihm schließlich, zwei Elemente dadurch zu trennen, indem er zunächst das gemischte Nitrat durch Erhitzen zum Oxid umwandelte. Anschließend ließ er dieses mit sehr verdünnter Salpetersäure reagieren. Dabei blieb das Ceroxid unlöslich zurück, während das Oxid des zweiten Elements sich löste. Da es sich sozusagen im Cer „versteckt“ hatte, nannte Mosander das neue Element nach einem Vorschlag von Berzelius nach dem Altgriechischen λανθάνειν [lanthanein] („verborgen sein“) Lant(h)an. Er konnte auch metallisches Lanthan in Form eines grauen Pulvers durch Reaktion von Lanthanchlorid mit Kalium gewinnen.<ref>C.G. Mosander: Lantan, ein neues Metall. In: Poggendorffs Annalen. 46, 1839, S. 648–649 (Digitalisat auf Gallica).</ref><ref name="Tansjö">Levy Tansjö: Carl Gustav Mosander and his research of rare earths. In: C.H. Evans (Hrsg.): Episodes from the History of the Rare Earth Elements. Band 15, Kluwer Academic Publishers 1996, ISBN 978-94-009-0287-9, S. 13–36.</ref>

Bei der weiteren Untersuchung von Lanthanverbindungen stellte Mosander fest, dass auch dieses eine Mischung verschiedener Elemente ist. Durch die unterschiedliche Löslichkeit der Sulfate konnte er 1840 Lanthan von einem weiteren Element trennen, das er Didym (vom griechischen δίδυμος, ‚Zwilling‘) nannte.<ref>Carl Gustav Mosander: Ueber die das Cerium begleitenden neuen Metalle Lanthanium und Didymium, sowie über die mit der Yttererde vorkommenden neuen Metalle Erbium und Terbium. In: Annalen der Physik und Chemie. Band 60, 1843, S. 297–315 (online auf Wikisource).</ref> Auch das Didym stellte sich schließlich als Mischung der Elemente Neodym und Praseodym heraus.<ref>C. Auer v. Welsbach: Die Zerlegung des Didyms in seine Elemente. In: Monatshefte für Chemie und verwandte Teile anderer Wissenschaften. 1885, Band 6, Nummer 1, S. 477–491 doi:10.1007/BF01554643.</ref><ref name="Tansjö"/>

Reines metallisches Lanthan wurde 1923 durch elektrolytische Reduktion von Lanthanchlorid gewonnen.<ref>H. C. Kremers, Roger Greenleaf Stevens: Observations on the rare earths. XIV. The preparation and properties of metallic lanthanum. In: Journal of the American Chemical Society. 1923, Band 45, Nummer 3, S. 614–617 doi:10.1021/ja01656a007.</ref><ref>David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85. Auflage. (Internet-Version: 2005), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Properties of the Elements and Inorganic Compounds, S. 4-17.</ref>

Vorkommen[Bearbeiten]

Datei:Bastnäsite-(La)-322857.jpg

Bastnäsit-(La)

Lanthan ist auf der Erde ein zwar insgesamt seltenes, mit einem Gehalt von 39 ppm in der kontinentalen Erdkruste verbreitet vorkommendes Element. Es ist nach Cer und Neodym das dritthäufigste Seltenerdmetall.<ref name="CRC">David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85. Auflage. (Internet-Version: 2005), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Geophysics, Astronomy, and Acoustics; Abundance of Elements in the Earth's Crust and in the Sea, S. 14-14.</ref> Wie die anderen Lanthanoide ist Lanthan ein lithophiles Element, das vorwiegend in der Lithosphäre der Erde zu finden ist. Geochemisch wirkt Lanthan als ein inkompatibles Element, das sich beim teilweisen Schmelzen und der fraktionierten Kristallisation von Magma bevorzugt in der Schmelze anreichert. Es ist daher stärker in der kontinentalen Erdkruste im Vergleich zum Erdmantel konzentriert.<ref name="EncyclGeochem">Catherine Chauvel: Lanthanum. In: William White (Hrsg.): Encyclopedia of Geochemistry. Springer, 2018, ISBN 978-3-319-39311-7, S. 799.</ref>

Lanthan ist vorwiegend Bestandteil von Mineralen der leichten Seltenen Erden (LREE, Ceriterden), die verschiedene Mischkristallreihen bilden. Die wichtigsten sind dabei Bastnäsit (Ce,La,Nd,Y)[(F,OH)|CO₃] und Monazit (Ce,La,Nd,Sm)(PO₄). Bastnäsit kann bis zu 38 %, Monazit bis zu 25 % Lanthan enthalten. Auch Minerale wie Fergusonit, Loparit oder Gadolinit enthalten Lanthan, jedoch in geringeren Mengen. Bastnäsit und Monazit sind auch die Erze, die überwiegend als Rohstoff für die Gewinnung von Lanthan und seinen Verbindungen dienen.<ref>Shivendra Sinha, Abhilash, Pratima Meshram, Banshi Dhar Pandey: Metallurgical processes for the recovery and recycling of lanthanum from various resources—A review. In: Hydrometallurgy. Band 160, 2016, S. 47–59, doi:10.1016/j.hydromet.2015.12.004.</ref>

In einigen Fällen wurden auch Minerale verschiedener Mischkristallreihen gefunden, in denen Lanthan das dominierende Lanthanoid ist. So sind beispielsweise Monazit-(La), Bastnäsit-(La), Agardit-(La), Davidit-(La), Allanit-(La) und Rhabdophan-(La) bekannt. Insgesamt wurden 58 verschiedene Lanthan-Minerale, insbesondere Silikate und Carbonate gefunden und von der International Mineralogical Association anerkannt (Stand 2025). Natürlich vorkommendes gediegenes Lanthan ist dagegen unbekannt.<ref>The mineralogy of Lanthanum. In: mindat.org, Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 30. Dezember 2025.</ref>

Zu den Orten mit den größten und wichtigsten Vorkommen an Ceriterden zählen Bayan Obo in der Volksrepublik China, Araxá in Brasilien, Amba Dongar in Indien, Mount Weld in Australien, Kuannersuit auf Grönland, Lowosero in Russland sowie die Bear Lodge Mountains in Wyoming und Mountain Pass in Kalifornien, Vereinigte Staaten.<ref>M.P. Smith, K. Moore, D. Kavecsánszki, A.A. Finch, J. Kynicky, F. Wall: From mantle to critical zone: A review of large and giant sized deposits of the rare earth elements. In: Geoscience Frontiers. Band 7, 2016, S. 315–334, doi:10.1016/j.gsf.2015.12.006.</ref> Insbesondere in Bayan Obo befinden sich große Mengen Lanthan. Die Gesamtreserven an Seltenerdelementen in Bayan Obo werden auf 57,1 Millionen Tonnen oder etwa 42 % der Reserven auf der ganzen Welt geschätzt. Davon ist etwa die Hälfte Cer, und 27 % Lanthan, dazu 15 % Neodym und geringere Anteile der anderen Seltenen Erden.<ref>Hong-Rui Fan, Kui-Feng Yang, Fang-Fang Hu, Shang Liu, Kai-Yi Wang: The giant Bayan Obo REE-Nb-Fe deposit, China: Controversy and ore genesis. In: Geoscience Frontiers. Band 7, Nr. 3, 2016, S. 335–344, doi:10.1016/j.gsf.2015.11.005.</ref>

Der Gehalt an Lanthan im Meerwasser ist mit 4,2 ppt gering, das Element besitzt jedoch nach Yttrium die höchste Konzentration aller Seltenen Erden in den Ozeanen.<ref>Scott M. McLennan: Lanthanide Rare Earths. In: William White (Hrsg.): Encyclopedia of Geochemistry. Springer, 2018, ISBN 978-3-319-39311-7, S. 792–799.</ref>

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

Die wichtigsten Primärquellen für die Gewinnung von Lanthan sind wie bei anderen Leichten Seltenen Erden die häufigen Erze Monazit und Bastnäsit. Je nach Erz werden verschiedene Methoden zur Gewinnung eingesetzt. Monazit ([Ce,La,Nd,Th][PO₄]) kann entweder mit Natronlauge oder Schwefelsäure aufgeschlossen werden. Beim Schwefelsäureverfahren wird eine Mischung von Monazit und Schwefelsäure auf 200 bis 800 °C über mehrere Stunden erhitzt und anschließend mit Wasser ausgelaugt. Dabei gehen die Seltenerdelemente, abhängig von der Temperatur auch Thorium und Uran in Lösung.<ref>John Demol, Elizabeth Ho, Gamini Senanayake: Sulfuric acid baking and leaching of rare earth elements, thorium and phosphate from a monazite concentrate: Effect of bake temperature from 200 to 800 °C. In: Hydrometallurgy. Band 179, 2018, S. 254–267, doi:10.1016/j.hydromet.2018.06.002.</ref> Diese können etwa mittels Extraktion oder Fällung als Pyrophosphat entfernt werden.<ref> A I L Abd El Fatah: Commercial approach for highly pure thorium from Egyptian monazite mineral acid process. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Band 975, 2020, Artikel 012022, doi:10.1088/1757-899X/975/1/012022.</ref> Die Seltenerdelemente werden mit Natriumsulfat als Doppelsalz NaSEE(SO₄)₂ gefällt und in Natronlauge gelöst und getrocknet.<ref name="Meshram">Pratima Meshram, Abhilash: Recovery and Recycling of Cerium from Primary and Secondary Resources- a Critical Review. In: Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. Band 41, Nr. 4, 2020, S. 279–310, doi:10.1080/08827508.2019.1677647.</ref> Werden Seltenerdmetallhydroxide bei 160 °C an der Luft getrocknet, oxidiert der Sauerstoff das dreiwertige Cer zum vierwertigen. Da Cer(IV)-hydroxid im Gegensatz zu den dreiwertigen Hydroxiden der anderen Lanthanoide schlecht in Salpetersäure löslich ist, kann so ein Großteil des Cers von Lanthan und den anderen Seltenerdelementen abgetrennt werden.<ref name="Allahkarami">Ebrahim Allahkarami, Bahram Rezai: A literature review of cerium recovery from different aqueous solutions. In: Journal of Environmental Chemical Engineering. Band 9, 2021, Artikel 104956, doi:10.1016/j.jece.2020.104956.</ref><ref name="Meshram"/>

Durch mechanische Verfahren wie Schwerkrafttrennung, Flotation oder Magnettrennung werden höher konzentrierte Monazitkonzentrate gewonnen. Diese können mit Natronlauge bei 140 °C mehrere Stunden lang aufgeschlossen werden. Während das Phosphat in Lösung geht, bleiben die Seltenerdelemente im Filterkuchen zurück. Dieser wird mit konzentrierter Salzsäure ausgelaugt, wobei sich eine gelbe Lösung bildet. Aus der Lösung wird mit Ammoniumhydroxid beim pH-Wert 5,8 unerwünschte Hydroxide, bei pH 11 die Seltenerdmetallhydroxide gefällt. Diese werden wie beim Schwefelsäureverfahren an der Luft getrocknet, wobei Cer oxidiert, und abgetrennt werden kann.<ref name="Allahkarami"/><ref name="Meshram"/>

Traditionell wurde der Schwefelsäureaufschluss wird schon seit Anfang des 20. Jahrhunderts verwendet und vorwiegend bei niedrig-konzentierten Monaziterzen eingesetzt. Es ist ein billiges und gut verfügbares Verfahren. Kommerziell wird das Natriumhydroxid-Verfahren bevorzugt, da dabei das Phosphat besser von den Seltenen Erden getrennt werden kann.<ref name="Meshram"/>

Auch Bastnäsit [Ce,La,Nd,Y][(F,OH)|CO₃] wird zunächst durch Zerkleinerung, Flotation, Schwerkrafttrennung und weitere Verfahren auffbereitet und von Begleiterzen getennt. Um lösliche Verbindungen zu erhalten, wurden verschiedene Verfahren entwickelt. Weit verbreitet ist das oxidative Rösten, bei dem Bastnäsit an der Luft auf 400–800 °C erhitzt wird, wobei sich Oxide und Oxyfluoride bilden, das umweltschädliche Fluor aber auch durch den Zusatz von Calciumoxid als Calciumfluorid abgetrennt werden kann. Beim oxidativen Rösten wird das Cer zum vierwertigen Ion oxidiert, was eine spätere Abtrennung erleichtert. Neben diesem Verfahren existiert auch ein nicht-oxidatives Rösten unter einem Inertgas, was die Oxidation des Cers verhindert und Vorteile beim späteren Lösen der Seltenerdelemente in Salzsäure bietet. Zudem kann das Erz mit auch mit Schwefelsäure oder Natronlauge aufgeschlossen werden. Nach dem Aufschluss erfolgt ein Auslaugen mit Säuren, wobei häufig Salzsäure, aber auch Schwefelsäure oder Salpetersäure genutzt werden können.<ref>Jihye Kim, Junhyun Choi, Sugyeong Lee: A Review of Rare Earth Elements Recovery from Bastnaesite Ore: From Beneficiation to Metallurgical Processing. In: Journal of Sustainable Metallurgy. Band 11, 2025, S. 773–798, doi:10.1007/s40831-025-01019-0.</ref> Das entstandene vierwertige Cer kann durch Extraktion mit geeigneten Extraktionsmitteln (insbesondere Phosphanoxide und Phosphorsäureester) abgetrennt werden.<ref>Zou Dan, Chen Ji, Li Deqian: Separation chemistry and clean technique of cerium(IV): A review. In: Journal of the rare earths. Band 32, Nr. 8, 2014, S. 681–685, doi:10.1016/S1002-0721(14)60125-3.</ref>

Neben diesen Primärrohstoffen kann Lanthan auch aus verschiedenen Sekundärquellen gewonnen werden. Hierzu zählen Rotschlamm, Phosphorgips, gebrauchte Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren, deren Anode aus Mischmetall hergestellt wird, Abfälle von optischem Glas aus Lanthanoxid und seltenerdmetallhaltige Schlacken, die beispielsweise beim Schmelzen von Monazit-haltigem Magnetiterz entstehen.<ref>Shivendra Sinha, Abhilash, Pratima Meshram, Banshi Dhar Pandey: Metallurgical processes for the recovery and recycling of lanthanum from various resources—A review. In: Hydrometallurgy. Band 160, 2016, S. 47–59, doi:10.1016/j.hydromet.2015.12.004.</ref>

Um reines Lanthan zu gewinnen, müssen nun die verschiedenen Lanthanoide voneinander getrennt werden. Hierzu wird vor allem Extraktionsverfahren mit verschiedenen Lösungsmitteln eingesetzt. Mögliche Extraktionsmittel sind etwa Phosphorsäureester wie Bis(2-ethylhexyl)phosphat oder Tri-n-butyl-phosphat, Naphthensäuren sowie Quartäre Ammoniumverbindungen wie Aliquat 336. Für die Herstellung kleinerer Mengen sehr reiner Stoffe werden zudem Ionenaustausch-Verfahren genutzt.<ref>Feng Xie, Ting An Zhang, David Dreisinger, Fiona Doyle: A critical review on solvent extraction of rare earths from aqueous solutions. In: Minerals Engineering. Band 56, 2014, S. 10–28, doi:10.1016/j.mineng.2013.10.021.</ref>

Die Gewinnung von metallischem Lanthan erfolgt entweder durch Schmelzflusselektrolyse oder metallothermische Reduktion. Beim elektrolytischen Verfahren wird entweder eine Schmelzmischung aus Lanthanchlorid und Kaliumchlorid oder aus Lanthanfluorid, Lithiumfluorid und Lanthanoxid eingesetzt. Bei der Chlorid-Variante entsteht neben metallischem Lanthan auch Chlor. Sie hat dabei die Nachteile einer größeren Hygroskopizität und Flüchtigkeit der Salze sowie einer geringeren Stromausbeute. Bei der überwiegend genutzten Fluorid-Oxid-Elektrolyse bilden sich neben dem Metall durch Reaktion mit Kohlenstoff der Anode auch Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid.<ref>Hongmin Zhu: Rare Earth Metal Production by Molten Salt Electrolysis. In: Gerhard Kreysa, Ken-ichiro Ota, Robert F. Savinell (Hrsg.): Encyclopedia of Applied Electrochemistry. Springer, 2014, ISBN 978-1-4419-6996-5, S. 1765–1772.</ref>

Metallothermisch kann Lanthan durch die Reaktion von Lanthanchlorid, Lanthanfluorid oder Lanthanoxid mit Calcium, Magnesium oder Zink hergestellt werden.<ref>Patrick R. Taylor, Matthew Earlam, and Sridhar Seetharaman: Reduction of Rare Earth Elements Through Electrochemical and Metallothermic Methods. In: Yellapu V. Murty, Mary Anne Alvin, Jack P. Lifton (Hrsg.): Rare Earth Metals and Minerals Industries. Springer, 2024, ISBN 978-3-031-31867-2, S. 240.</ref>

Metallisches Lanthan kann mit Zonenschmelzverfahren gereinigt werden. Andere Verfahren sind dagegen weniger geeignet, so ist eine Vakuumdestillation wegen des geringen Dampfdrucks von Lanthan nicht möglich, Elektromigration kann zwar Verunreinigungen mit Sauerstoff oder Stickstoff reduzieren, hat aber keine Effekte auf Metalle wie Eisen oder Aluminium.<ref>Chuang Yu, Bo Pan, Zhiqiang Wang, Dehong Chen, Xiaowei Zhang, Wensheng Yang, Dongwei Zhang, Wenli Lu: Research of High-Purity Lanthanum Prepared by Zone Refining. In: Materials. Band 15, 2022, Artikel 4603, doi:10.3390/ma15134603.</ref>

Eigenschaften[Bearbeiten]

Datei:Lanthan 1.jpg

Lanthan

Physikalische Eigenschaften[Bearbeiten]

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

Chemische Eigenschaften[Bearbeiten]

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

<math>\mathrm{2\,La + 1{,}5\,O_2 \rightarrow \,La_2O_3\ _{\overrightarrow{\mathrm{3\,H_2O}}}\ 2\,La(OH)_3}</math>

Lanthan reagiert mit dem Sauerstoff der Luft zu Lanthanoxid, mit Wasser weiter zu Lanthanhydroxid.

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

<math>\mathrm{2\,La + 6\,H_2O \rightarrow 2\,La(OH)_3 + 3\,H_2}</math>

Lanthan in Wasser erzeugt Lanthanhydroxid und Wasserstoff.

In verdünnten Säuren löst sich Lanthan unter Wasserstoffentwicklung auf.

<math>\mathrm{2\,La + 3\,H_2SO_4 \rightarrow La_2(SO_4)_3 + 3\,H_2}</math>

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.

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

Verwendung[Bearbeiten]

Lanthan ist Bestandteil im Mischmetall. Pyrophore Werkstoffe für Zündsteine enthalten 25 bis 45 Gewichtsprozent Lanthan. Darüber hinaus findet es Verwendung als Reduktionsmittel in der Metallurgie. Als Gusseisenzusatz unterstützt es die Bildung von Kugelgraphit, als Legierungszusatz bewirkt es eine Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit. Lanthanbeimengungen reduzieren die Härte und Temperaturempfindlichkeit von Molybdän.

Hochwertige Kathoden zur Erzeugung von freien Elektronen bestehen aus Lanthanhexaborid als Ersatz für Wolframdraht. Hochreines Lanthanoxid wird in der Glasindustrie zur Herstellung hochwertiger Gläser mit hohem Brechungsindex für die Optik genutzt, z. B. für Fotoobjektive.

Als Legierung[Bearbeiten]

mit Cobalt:

Die Cobalt-Lanthan-Legierung LaCo₅ wird als Magnetwerkstoff, lanthandotiertes Bariumtitanat zur Herstellung von Kaltleitern (temperaturabhängige Widerstände) verwendet. In Verbindung mit Cobalt, Eisen, Mangan, Strontium u. a. dient es als Kathode für 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 Filmvorführanlagen vor.

mit Titan:

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 korrosionsbeständige und gut sterilisierbare Instrumente hergestellt. Diese Metalllegierung mit Titan soll für Werkzeuge und Apparate für chirurgische Eingriffe besonders gut geeignet sein, da die Allergie-Neigung bei Verwendung derartiger Metalllegierung mit Titan im Verhältnis zu anderen Legierungen gering sein soll.

Als Lanthanoxid[Bearbeiten]

In optischem Glas bewirkt Lanthanoxid einen hohen Brechungsindex bei geringer Dispersion (Hochbrechendes Glas). Diese Gläser kommen in optischen Geräten, wie Kameras, Teleskopen, oder Brillen zum Einsatz.
In Essgeschirr, etwa Weingläsern und in der Glasur von Porzellan ersetzt Lanthanoxid giftigere Bleiverbindungen. Außerdem verbessert es die chemische Beständigkeit gegen Laugen. Das Geschirr wird „spülmaschinenfest“.
Katalysatorzusatz an Zeolithen beim Fluid Catalytic Cracking in der Raffinerie zur Erdölverarbeitung
Herstellung keramischer Kondensatormassen und silikatfreier Gläser
Bestandteil von Glaspoliermitteln
Herstellung von Glühkathoden für Elektronenröhren (auch Lanthanboride)

Als Lanthancarbonat[Bearbeiten]

Medikament zur Senkung des Phosphatspiegels bei Dialysepatienten (sogenannte Phosphatbinder, Ausfällung als schwerlösliches Lanthanphosphat)

Sicherheitshinweise[Bearbeiten]

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.<ref name="Lucien F. Trueb">Lucien F. Trueb: Die chemischen Elemente, Ein Streifzug durch das Periodensystem. S. Hirzel Verlag, Stuttgart/Leipzig 1996, ISBN 3-7776-0674-X.</ref>

Verbindungen[Bearbeiten]

In Verbindungen kann Lanthan als farbloses La³⁺ vorliegen.

Lanthanfluorid LaF₃
Lanthanchlorid LaCl₃
Lanthanbromid LaBr₃
Lanthaniodid LaI₃
Lanthanhexaborid LaB₆
Lanthanoxid La₂O₃
Lanthannitrat La(NO₃)₃
Lanthancarbonat La₂(CO₃)₃
Lanthansulfat La₂(SO₄)₃
Lanthanvanadat La(VO₄)
Lanthanoxidfluorid LaOF
Lanthansulfidfluorid LaSF
Lanthansulfidchlorid LaSCl
Lanthanfluoridcarbonat LaF[CO₃]
Lanthanhydrid (LaH₁₀)

Supraleitung des Hydrids[Bearbeiten]

Lanthanhydrid (LaH₁₀) ist ein Supraleiter mit einer Sprungtemperatur von 250 K (−23° C) bei einem Druck von ungefähr 170 Gigapascal.<ref>A. P. Drozdov, P. P. Kong, V. S. Minkov, S. P. Besedin, M. A. Kuzovnikov, M. I. Eremets: Superconductivity at 250 K in lanthanum hydride under high pressures. In: Nature. Band 569, Nr. 7757, Mai 2019, S. 528–531, doi:10.1038/s41586-019-1201-8. </ref>

Weblinks[Bearbeiten]

Commons: Lanthan – Sammlung von Bildern und Audiodateien

Wiktionary: Lanthan – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Wikisource: Ueber die das Cerium begleitenden neuen Metalle Lanthanium und Didymium, sowie über die mit der Yttererde vorkommenden neuen Metalle Erbium und Terbium – Quellen und Volltexte