Lanthaan

24 mei 2021 Chemiepedia

Inhoudsopgave

Wat is Lanthanum?

Lanthaan heeft atoomnummer 27 en symbool La. Het is een kneedbaar en buigzaam zilverwit element dat in de lucht snel oxideert. Het behoort tot de lanthaniden en het wordt meestal gevonden samen met andere zeldzame aardmetalen zoals cerium. Lanthaan wordt geproduceerd uit de mineralen bastnasiet en monaziet.

Het element is in 1832 door Carl Mosander ontdekt toen hij ceriumnitraat verhitte en het zout behandelde met salpeterzuur. Mosander isoleerde een nieuw element uit de ontstane oplossing en noemde dit lantana. In 1932 werd lanthaan in zijn zuivere vorm geïsoleerd.

Gegevens

Tabel 1 – gegevens element Lanthaan
Symbool	La
Volledige naam	Lanthaan – Lanthanum
Atoomnummer	57
Atoommassa (g.mol^-1 )	138,9055
Groep	Lanthaniden
Elektronegativiteit (Pauling)	1,1
Dichtheid (g.cm^-3 bij 20 °C)	6,18
Smeltpunt (°C)	920
Kookpunt (°C)	3464
Vanderwaalstraal (nm)	0,104 (+3)
Ionstraal (nm)
Isotopen	7
Elektronenconfiguratie	[Xe]5d¹ 6s²
Eerste ionisatiepotentiaal (kJ.mol^-1 )	539
Tweede ionisatie potentiaal (kJ.mol^-1 )	1098
Derder ionisatiepotentiaal (kJ.mol^-1 )	1840
Standaard potentiaal (V)	-2,52 (La⁺³ / La)
Ontdekt door	Carl Mosander in 1839

Lanthaan behoort tot de zeldzame aardmetalen maar dit betekent niet dat lanthaan zeldzaam is, het komt in grote hoeveelheden voor. Lanthaan wordt voornamelijk gewonnen uit bastaniet en monaziet. Er bevindt zich minder lanthaan in monaziet dan in bastnasiet. Die laatste was tot 1949 een zeldzaam mineraal dat niet als bron voor lanthaan werd beschouwd. Echter er werd een grote afzetting gevonden in Mountain Pass in de Verenigde Staten. Dit attendeerde wetenschappers op de aanwezigheid van carbonatiet, een mineraal dat zeldzame aarden bevat en een nieuwe klasse bleek te zijn van afzettingen van zeldzame aardmetalen. Kort hierna werden er ook dergelijke afzettingen gevonden in Afrika en in China.

Bohr-Rutherford diagram

*elektronenschilconfiguratie van 57 Lanthaan*

Isotopen

Tabel 2 – natuurlijke isotopen en abundanties
Nummer	Naam	Symbool	Atoommassa (u)	Abundantie (%)
57	Lanthaan	¹³⁸ La	137,907107	0,090
		¹³⁹ La	138,906348	99,910

radioisotopen

Tabel 3 – radioisotopen element lanthaan
Nuclide	Isotopische massa (u)	Halveringstijd
¹¹⁷La	116,95007	23,5 ms
¹¹⁸La	117,94673	200 ms
¹¹⁹La	118,94099	1 s
¹²⁰La	119,93807	2,8 s
¹²¹La	120,93301	5,3 s
¹²²La	121,93071	8,6 s
¹²³La	122,92624	17 s
¹²⁴La	123,92457	29,21 s
¹²⁵La	124,92081	64,8 s
¹²⁶La	125,91951	54 s
¹²⁷La	126,91637	5,1 min
¹²⁸La	127,91559	5,18 min
¹²⁹La	128,91269	11,6 min
¹³⁰La	129,91236	8,7 min
¹³¹La	130,91007	59 min
¹³²La	131,91010	4,8 uur
¹³³La	132,90822	3,912 uur
¹³⁴La	133,90851	6,45 min
¹³⁵La	134,90697	19,5 uur
¹³⁶La	135,90764	9,87 min
¹³⁷La	136,90649	6 × 10⁴ jaar
¹³⁸La	137,90711	1,02 × 10¹¹ jaar
¹⁴⁰La	139,90947	1,6781 dagen
¹⁴¹La	140,91096	3,92 uur
¹⁴²La	141,91407	91,1 min
¹⁴³La	142,91606	14,2 min
¹⁴⁴La	143,91960	40,8 s
¹⁴⁵La	144,92165	24,8 s
¹⁴⁶La	145,92579	6,27 s
¹⁴⁷La	146,92824	4,01 s
¹⁴⁸La	147,93223	1,26 s
¹⁴⁹La	148,93473	1,05 s
¹⁵⁰La	149,93877	510 ms
¹⁵¹La	150,94172	300 ms
¹⁵²La	151,94625	200 ms
¹⁵³La	152,94962	150 ms
¹⁵⁴La	153,95450	100 ms
¹⁵⁵La	154,95835	60 ms

Toepassingen

Wat commerciële toepassingen betreft wordt het element gebruikt om koolstofbooglampen te produceren voor projectorlampen en studiolicht in de filmindustrie.

Lanthaan wordt ook gebruikt bij de productie van speciale brillen en cameralenzen. Thuis vinden we lanthaan terug in huishoudelijke apparatuur zoals spaarlampen, fluorescentielampen, kleurentelevisies en brillen. Lanthaanoxide (La₂ O₂) wordt gebruikt bij de fabricage van optiek zoals telescoop- en cameralenzen en infrarood absorberend glas.
Als lanthaan in kleine hoeveelheden aan staal wordt toegevoegd dan verbetert het de vervormbaarheid. De zouten van lanthaan worden gebruikt bij de raffinage van aardolie en zeolietkatalysatoren omdat ze bij hoge temperaturen zeoliet kunnen stabiliseren.

Lanthaan wordt ook toegevoegd aan sponsachtige legeringen die tot 400 keer hun eigen volume aan waterstof op kunnen nemen als onderdeel van een omkeerbaar absorptieproces. Elke keer als dit gebeurt komt er warmte-energie vrij. Dit betekent dat dergelijke legeringen kunnen worden gebruikt in toepassingen voor energieomzetting. Verschillende lanthaanverbindingen, zoals chlorides, oxides en andere zeldzame aardmetalen worden gebruikt in diverse katalysatoren. Lanthaanoxide, toegevoegd aan wolfraam wordt gebruikt in elektrodes voor booglassen.

Het element komt zelden voor in de natuur en slechts in kleine hoeveelheden, hoewel het een van de meer voorkomende zeldzame aardmetalen is. In een werkomgeving kan lanthaan gevaarlijk zijn omdat dampen ingeademd kunnen worden. Langdurige blootstelling veroorzaakt longembolie. Bij mensen kan blootstelling aan lanthaan leiden tot kanker, vooral bij inademing. Grote hoeveelheden lanthaan in het lichaam vormen ene bedreiging voor de goede werking van de lever. Lanthaan wordt op verschillende plekken gebruikt, vooral in de petrochemische industrie. Weggegooide huishoudelijke apparatuur is een andere manier waarop lanthaan in het milieu terechtkomt. Het hoopt zich op in waterbodems en bodems, wat leidt dot hogere concentraties in bodemdeeltjes, dieren en mensen. Bij waterdieren veroorzaakt lanthaan schade aan de celmembranen. Dit beïnvloedt de werking van het zenuwstelsel en de voortplanting.