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Lanthan
La 57

Lanthan Lanthanum

Lanthan ist ein chemisches Element mit dem Symbol La und der Ordnungszahl 57. Es ist ein silberweißes, weiches Metall der Seltenen Erden mit einem Schmelzpunkt von 920 °C. Lanthan ist das zweithäufigste Seltene-Erden-Element in der Erdkruste (ca. 0,003%) und wird hauptsächlich aus Bastnäsit und Monazit gewonnen. Historisch liegt die wichtigste Anwendung von Lanthan in Nickelwasserstoff-Batterien – Lanthan-Nickel-Legierungen (LaNi₅) sind die aktiven Speichermaterialien. Derzeit werden sie durch Lithium-Ionen-Batterien ersetzt. Aufstrebende Anwendungen umfassen Lanthanchlorid als Phosphatbinder bei Nierenerkrankungen und Lanthanoxychlorid als Szintillator in PET-Scannern.

Lanthanid (Seltenerde) USGS 2025 silbrig weiß
Ordnungszahl 57Z
Atommasse 138.905u
Valenzelektronen 2
Elektronenkonfiguration 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 5d1
Dichte
6.16g/cm³
Schmelzpunkt
920°C
Häufigkeit in der Erdkruste
32.0ppm
Jahresproduktion
12000tonnes REO
Recyclingrate
1%(Niedrige Recyclingrate; Rückgewinnung aus Selten-Erd-Magneten und Batterieschrott

Warum es verwendet wird

Lanthan ist die 3. häufigste Seltenerde und das häufigste Lanthanid (0,0032 % der Erdkruste). Sein primärer industrieller Wert ergibt sich aus lanthanbasierten Hochnickel-NMC-Batteriekathoden (Markteinführung 2020) und seiner historischen Rolle in Lanthanhydrid für Nickel-Metallhydrid(NiMH)-Batterien – die jetzt von NMC abgelöst werden.

Anwendungen

CatalystsHydrogen storage alloysFlint

Anwendungen im DetailVerwendung des Elements und seiner Verbindungen

Hauptverwendungen des Elements

Lanthan ist das erste der Lanthanoid-Seltenen Erden und eines der häufigsten Selten-Erd-Elemente in der Erdkruste. Wegen seiner chemischen Reaktivität tut es seine Arbeit fast immer als Oxide oder Legierungen, und das reine Metall erscheint selten direkt in Konsumgütern. Seine erste große moderne Anwendung ist die Katalyse: Lanthan, auf Zeolith geträgert (oft zusammen mit Cer), ist eine Schlüsselkomponente von fluiden katalytischen Crackkatalysatoren, die Schweröl in Benzin- und Diesel-Fraktionen cracken und die Benzinausbeute und Oktanzahl erhöhen – unter den Selten-Erd-Katalysatoren, die Raffinerien weltweit jährlich verbrauchen, machen Lanthan und Cer den Großteil aus. Seine zweite große Anwendung ist die Wasserstoffspeicher-Legierungs-Negativelektrode von Nickel-Metallhydrid-Batterien: AB5-Typ-Legierungen, gebildet von Lanthanidenmetallen mit Nickel, Aluminium und Kobalt – LaNi5 ist das typischste – nehmen bei Raumtemperatur reversibel Wasserstoff auf und geben es ab; die Negativelektroden von NiMH-Batterien in Hybridfahrzeugen sowie frühe Laptop- und Elektrowerkzeugbatterien verwenden diese Wasserstoffspeicherlegierung. Feuerstein (eine Cer-Eisen-Misch-Selten-Erd-Legierung, oft Lanthan enthaltend) ist das traditionelle Funkenmaterial für Feuerzeuge und Signalfeuerquellen und bleibt der Hauptbestandteil von Einwegfeuerzeugen und Outdoor-Feuerstartern. In Optikgläsern erhöht der Zusatz von Lanthanoxid den Brechungsindex stark, was die hochbrechende, niedrig dispersive Lanthangläser ergibt, die in Kamera-, Telefon- und Projektorobjektiven verwendet werden. In Stahl und Nichteisenmetallen desulfuriert, desoxidiert und körnt Lanthan als Spuren-Selten-Erd-Zusatz und verbessert merklich die Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Stählen.

Wichtige Verbindungen und ihre Verwendung

Lanthanoxid (La2O3) ist die grundlegendste Lanthanverbindung, ein weißes Pulver, das zur Herstellung hochbrechender, niedrig disperser Optikgläser und Linsenelemente verwendet wird, sowie als Katalysator-Promotor und dielektrisches Material in Keramikkondensatoren; es ist zudem das Ausgangsmaterial für Lanthanmetall und Lanthanlegierungen. Lanthanhexaborid (LaB6) ist ein dunkelroter Keramikkristall mit extrem niedriger Austrittsarbeit, was es zu einem Hochleistungs-Thermoemissionskathodenmaterial macht. Es wird weithin als Elektronenkanonenfilament in Rasterelektronenmikroskopen, Transmissionselektronenmikroskopen, Elektronenstrahllithografie und Elektronenstrahlschweißgeräten verwendet und bietet längere Lebensdauer und höhere Helligkeit als traditionelle Wolframfilamente. LaNi5, die intermetallische Lanthanpentanickel-Verbindung, ist eine klassische Raumtemperatur-Wasserstoffspeicherlegierung; bei Umgebungstemperatur reagiert sie mit Wasserstoff zu LaNi5H6 und absorbiert etwa das Hundertfache ihres eigenen Wasserstoffvolumens. Es ist das Negativelektrodenmaterial von Nickel-Metallhydrid-Batterien und ein Modellsystem für frühe Wasserstoffspeicherforschung; kommerzielle Wasserstoffspeicherlegierungen substituieren üblicherweise teilweise Cer, Neodym, Aluminium und Kobalt für Lanthan und Nickel, um die Zyklenlebensdauer zu verbessern.

Elementgeschichte

Entdeckt 1839 von Mosander in Ceroxid. Kommt natürlich nur gebunden vor, hauptsächlich als Bastnäsit und Monazit.

Legierungen auf Basis dieses Elements (1)

Alle Legierungen anzeigen → LaNi5

Verwandte Elemente

Ce · Cer Pr · Praseodym Nd · Neodym Pm · Promethium Sm · Samarium Eu · Europium Gd · Gadolinium Tb · Terbium

Häufige FragenLong-Tail-Fragen · datenbasiert

Wie hoch ist der Schmelzpunkt von Lanthan?
920 °C
Wie hoch ist der Siedepunkt von Lanthan?
3464 °C
Wie hoch ist die Dichte von Lanthan?
6.16 g/cm³
Welche Ordnungszahl und Kategorie hat Lanthan?
57 · Lanthanid (Seltenerde)
Aus welchem Mineral wird Lanthan hauptsächlich gewonnen?
Monazit, Bastnäsit
Wie hoch sind die Weltreserven von Lanthan?
6000000 tonnes REO
Wie hoch ist die Jahresproduktion von Lanthan?
12000 tonnes REO
Wofür wird Lanthan hauptsächlich verwendet?
Lanthan ist die 3. häufigste Seltenerde und das häufigste Lanthanid (0,0032 % der Erdkruste). Sein primärer industrieller Wert ergibt sich aus lanthanbasierten Hochnickel-NMC-Batteriekathoden (Markteinführung 2020) und s
Wer hat Lanthan wann entdeckt?
Carl Gustaf Mosander · 1839