| Lanthan 57La | ||||||
| engl. Lanthanum; griech. lanthánein („verstecken“) | ||||||
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| Physikalisch-chemische Eigenschaften |
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Lanthan glänzt
in reiner Form silbrig, an der Luft läuft es durch Oxidation
relativ schnell blaugrau oder gelbgrau an. Mit Luftfeuchtigkeit bildet
sich Lanthanhydroxid. Bewahrt man Lanthan ohne Schutzflüssigkeit
auf, zerfällt es zu einem grauweißen oder
gelblichen Pulver. An der Luft
entzündet sich Lanthan bei etwa 400 °C. In fein verteilten
Zustand ist das Metall pyrophor und entzündet
sich von selbst. Abfälle mit Lanthaniden und ihren
Verbindungen müssen daher immer in einem brandsicheren
Behälter entsorgt werden. Mit kaltem Wasser reagiert Lanthan nur
schwach, mit heißem
Wasser und mit verdünnten Säuren erfolgt eine heftige Reaktion unter Wärmeentwicklung und Wasserstoffbildung. Alle Lanthanide, von Lanthan über Cer bis Lutetium, besitzen ähnliche Eigenschaften. Mit Zunahme der Ordnungszahl steigt ihre Dichte und ihre Tendenz zur Komplexbildung.
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| Toxikologie |
Das
elementare Lanthan und auch das Lanthan(III)-oxid haben nur ein geringes
toxisches Potenzial. Das Freisetzen und Einatmen von Stäuben ist aber
auf jeden Fall zu vermeiden. Die Stäube sind sehr reaktionsfähig
und reagieren mit der Feuchtigkeit in den Schleimhäuten zu dem ätzenden
und giftigen Lanthanhydroxid. Aufgrund der chemischen Ähnlichkeit
ist vermutlich die Wirkung der Lanthanide und deren Verbindungen auf den Menschen ähnlich. Das feinverteilte
Metall, die Oxide und Hydroxide reizen Augen und Schleimhäute. Die
löslichen Verbindungen reichern sich in der Leber und in den Knochen
an. Da die Lanthanide meist nur in geringen Mengen inhaliert werden – beispielsweise
über Rauch von Lichtbogenlampen – liegen für eine toxikologische
Beurteilung zu wenig Daten vor. |
| Vorkommen |
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Häufigkeit weniger häufig
Lanthan ist ein Lanthanid, das in der Erdhülle nicht ganz so häufig wie Cer oder Neodym vorkommt. Die Mineralien der Seltenen Erden, die alle auch Lanthanerze enthalten, werden in drei große Gruppen eingeteilt: 1.) Die Cerit-Erden enthalten vorwiegend Erze der leichteren Lanthanide von Lanthan bis Gadolinium. Im Mineralienreich gehören die Bastnäsite, die Cerite und die Monazite dazu. 2.) Die Ytter-Erden enthalten neben Yttrium und Scandium vorwiegend Erze der schwereren Lanthanide von Terbium bis Ytterbium, sowie Lutetium. Die Euxenite, Gadolinite und Xenotime werden hierzu gezählt. 3.) Die komplexen Erze enthalten beide Arten in etwa gleichem Verhältnis. Bedeutende
Lagerstätten finden sich in Kalifornien, Russland, Indien,
Südafrika und im Kongo. Zunehmend kommen die Seltenen Erden auch
aus China. Die wichtigsten Erze
zur Lanthanherstellung sind die Monazite,
die zu den Cerit-Erden gezählt werden.
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| Geschichte |
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Der schwedische Chemiker Carl Gustav Mosander
(1797–1858) untersuchte im Jahre 1839 in Stockholm eine Cerit-Erde
und fand darin ein bis dahin unbekanntes Oxid, das nicht die chemischen
Eigenschaften des schon bekannten Ceroxids aufwies. Mosander benannte
das im entdeckten Lanthanoxid vermutete Element nach dem griechischen
Wort lanthánein („verborgen“). Der deutsche Chemiker
Martin H. Klaproth hatte bereits im Jahre 1803 das Element Cer in der gelbbraunen Erde entdeckt. Nach der Entdeckung von Mosander
konnten mehrere Chemiker weitere bis dahin unbekannte Metalloxide aus der Cerit-Erde nachweisen.
So wurden die Elemente Samarium, Gadolinium, Praseodym, Neodym und Europium entdeckt.
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| Herstellung |
Der
wichtigste Rohstoff zur Lanthanherstellung ist der Monazitsand. Aus einem
Kilogramm können etwa 220 Gramm Cer, 120 Gramm Lanthan, 100 Gramm Neodym, 30 Gramm Praseodym
und eine ganze Reihe weiterer Lanthanide gewonnen werden. Das Erz wird
zunächst angereichert und mit konzentrierter Schwefelsäure aufgeschlossen. Die erhaltenen Sulfate werden in Eiswasser mit Oxalsäure
als Oxalate ausgefällt und durch Glühen in die Oxide umgewandelt.
Die Abtrennung des Lanthan(III)-oxids erfolgt durch Ionenaustausch und
Komplexbildung. Mit steigender Ordnungszahl, vom Lanthan bis zum Ytterbium,
nimmt die Tendenz zur Komplexbildung ständig zu. Diese Eigenschaft kann bei der Abtrennung ausgenutzt werden. Durch eine Reaktion mit Hydrogenfluorid erhält man Lanthan(III)-fluorid, das durch eine Schmelzflusselektrolyse oder durch eine Reduktion mit Calcium oder Magnesium zu Lanthan umgewandelt wird. Dieses Verfahrensprinzip wird bei allen Seltenerden-Metallen angewandt, so auch beim Yttrium. |
| Verwendung |
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Aufgrund
seiner hohen Reaktionsfähigkeit mit Schwefel und nichtmetallischen Verunreinigungen wird das Lanthan als Legierungshilfsmittel
zur Beseitigung dieser Verunreinigungen verwendet. Lanthantrioxid dient zur Herstellung hochwertiger Gläser bei optischen Geräten. Es verringert die chromatische Aberration und erhöht die Brechwerte. Cer-Eisen in Zündsteinen kann bis zu 40 % Lanthan enthalten.
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| Lanthanminerale |
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Gefahr
