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Lanthan

Autor: H. Lohninger

Ordnungszahl 57
Symbol La
CAS-Nr. 7439-91-0
Atomgewicht 138.90547 amu
Elektronenkonfiguration [Xe] 5d1 6s2
Schmelzpunkt 921 °C
Siedepunkt 3457 °C
Dichte 6.146 g/cm3
Quellen: Enghag 2004 , Wieser 2011
Geschichte
C.G. Mosander entdeckte Lanthan 1839 nach langwieriger Trennung eines Gemisches der Oxide von Cer, Neodym, Praseodym und Lanthan. Später konnte Mosander dann auch elementares Lanthan durch Reduktion von Lanthanchlorid, LnCl3, mit Kalium gewinnen. Reines Lanthan wurde allerdings erst 1923 durch Schmelzelektrolyse einer Mischung aus Lanthanchlorid und Natriumchlorid dargestellt.
Vorkommen und Gewinnung
Lanthan gehört zwar zu den Seltenen Erden, ist aber gar nicht so selten wie der Name das suggeriert. Lanthan kommt in der Erdkruste z.B. doppelt so häufig vor wie Blei. Allerdings tritt Lanthan nie in hohen Konzentrationen auf und immer vergesellschaftet mit anderen Seltenen Erden, vor allem mit den leichteren Lanthanoiden. Lanthan kommt in Monazit, Bastnäsit oder Cerit vor.

Zur Gewinnung von Lanthan wird Monazit, (Ce, La, Th, Nd, Y)PO4, mit Schwefelsäure bei 150°C aufgeschlossen, so dass sich die löslichen Sulfate bilden. Nach Anhebung des pH-Werts mit NaOH auf 3 bis 4 werden die enthaltenen Seltenen Erden als Oxalat gefällt. Die Oxalate werden durch Glühen in die entsprechenden Oxide umgewandelt. Die Oxide werden mit Fluorwasserstoff fluoriert und das enstehende LaF3 mit Calcium zu metallischem Lanthan reduziert.

Eigenschaften
Reines Lanthan unter Argon (ca. 5 g).
Foto: Hi-Res Images of the Elements.

Lanthan ist ein silbrig weißes, verformbares und dehnbares Metall, das weich genug ist, um es mit einem Messer schneiden zu können. Lanthan gehört zu den reaktiveren Seltenen Erden, es oxidiert an der Luft schnell, bildet aber eine schützende Oxidschicht aus. In heißem Wasser löst es sich unter Wasserstoffentwicklung. Lanthan reagiert direkt mit den Elementen Kohlenstoff, Stickstoff, Bor, Selen, Silizium, Phosphor, Schwefel und den Halogenen.

Unterhalb von 310°C liegt Lanthan in hexagonal dichtester Packung vor, bei 310°C geht es in die kubisch dichteste Form über, und bei 868°C erreicht es eine kubisch-raumzentrierte Atompackung.

Verwendung

Elementares Lanthan wird z.B. in pyrophoren Werkstoffen eingesetzt (Zündsteine enthalten 25-40 % Lanthan). La2O3 wird wegen seines hohen Brechungsindex in optischen Gläsern eingesetzt (z.B. für Kameralinsen). Weiters dient es als Katalysatorzusatz in der Erdölindustrie.

Lanthan wird in einer Cobalt-Legierung (LaCo5) als magnetischer Werkstoff eingesetzt, in Legierungen mit Titan findet es sich in medizinischen Instrumenten wieder. Weiters wird Lanthan-dotiertes Bariumtitanat zur Herstellung von Kaltleitern eingesetzt.

Eine Legierung aus Lanthan, Nickel und Magnesium (LaMg2Ni) kann größere Mengen Wasserstoff aufnehmen und wieder abgeben und könnte so als Wasserstoffspeicher fungieren.


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Last Update: 2013-08-08