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Lanthane
La 57

Lanthane Lanthanum

Le lanthane est un élément chimique de symbole La et de numéro atomique 57. C'est un métal de terre rare blanc argenté et mou, avec un point de fusion de 920 °C. Le lanthane est le deuxième élément de terre rare le plus abondant dans la croûte terrestre (environ 0,003%) et est principalement extrait de la bastnaésite et de la monazite. Historiquement, l'application la plus importante du lanthane était les batteries nickel-hydrure – l'alliage lanthane-nickel (LaNi₅) est le matériau actif de stockage. Actuellement, il est progressivement remplacé par les batteries lithium-ion. Des applications émergentes incluent le chlorure de lanthane comme liant phosphaté pour les maladies rénales et l'oxychlorure de lanthane comme scintillateur dans les scanners PET.

Lanthanide (terre rare) USGS 2025 blanc argenté
Numéro atomique 57Z
Masse atomique 138.905u
Électrons de valence 2
Configuration électronique 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 5d1
Densité
6.16g/cm³
Point de fusion
920°C
Abondance dans la croûte
32.0ppm
Production annuelle
12000tonnes REO
Taux de recyclage
1%(Faible taux de recyclage ; récupéré depuis les aimants de terres rares et la ferraille de batterie

Pourquoi l'utiliser

Le lanthane est la 3e terre rare la plus abondante et le lanthanide le plus abondant (0,0032 % de la croûte terrestre). Sa principale valeur industrielle découle des cathodes de batterie NMC à haute teneur en nickel à base de lanthane (lancées en 2020) et de son rôle historique dans l'hydrure de lanthane pour les batteries nickel-hydrure métallique (NiMH) — maintenant supplantées par les chimies NMC.

Applications

CatalystsHydrogen storage alloysFlint

Applications en détailUtilisations de l'élément et de ses composés

Principaux usages de l'élément

Le lanthane est la première des terres rares lanthanides et l'un des éléments de terre rare les plus abondants dans la croûte. En raison de sa réactivité chimique, il fait presque toujours son travail sous forme d'oxydes ou d'alliages, et le métal pur apparaît rarement directement dans les produits de consommation. Sa première grande application moderne est la catalyse : le lanthane supporté sur zéolithe (souvent avec le cérium) est un composant clé des catalyseurs de craquage catalytique fluide, craquant l'huile lourde en fractions d'essence et de gazole et augmentant le rendement en essence et l'indice d'octane — parmi les catalyseurs de terres rares consommés annuellement par les raffineries du monde, le lanthane et le cérium en constituent l'essentiel. Sa deuxième grande application est l'électrode négative en alliage de stockage d'hydrogène des batteries nickel-hydrure métallique : les alliages de type AB5 formés par les métaux lanthanides avec le nickel, l'aluminium et le cobalt — LaNi5 étant le plus typique — absorbent et libèrent réversiblement l'hydrogène à température ambiante ; les électrodes négatives des batteries NiMH dans les véhicules hybrides, ainsi que les premières batteries d'ordinateur portable et d'outil électrique, utilisent cet alliage de stockage d'hydrogène. Le pierre à briquet (un alliage mixte de terres rares cérium-fer, contenant souvent du lanthane) est le matériau traditionnel de laiton pour les briquets et les sources de feu de signalisation, et reste le composant principal des briquets jetables et des allume-feu de plein air. Dans le verre optique, l'ajout d'oxyde de lanthane élève grandement l'indice de réfraction, donnant les verres de lanthane à haut indice et faible dispersion utilisés dans les objectifs d'appareils photo, de téléphones et de projecteurs. Dans l'acier et les métaux non ferreux, le lanthane comme additif trace de terre rare désulfure, désoxyde et affine la taille de grain, améliorant nettement la ténacité et la résistance à la corrosion des aciers.

Principaux composés et leurs usages

L'oxyde de lanthane (La2O3) est le composé de lanthane le plus basique, une poudre blanche utilisée pour fabriquer des verres optiques à haut indice de réfraction et faible dispersion et des éléments de lentilles, ainsi que comme promoteur de catalyseur et matériau diélectrique dans les condensateurs céramiques ; c'est aussi la matière première pour le métal de lanthane et les alliages de lanthane. L'hexaborure de lanthane (LaB6) est un cristal céramique rouge foncé à fonction de travail extrêmement basse, ce qui en fait un matériau cathodique à émission thermoélectronique haute performance. Il est largement utilisé comme filament de canon à électrons dans les microscopes électroniques à balayage, les microscopes électroniques à transmission, la lithographie par faisceau d'électrons et les équipements de soudage par faisceau d'électrons, offrant une durée de vie plus longue et une luminosité plus élevée que les filaments de tungstène traditionnels. LaNi5, le composé intermétallique de lanthane-pentanickel, est un alliage classique de stockage d'hydrogène à température ambiante ; à température ambiante il réagit avec l'hydrogène pour former LaNi5H6, absorbant environ cent fois son propre volume d'hydrogène. C'est le matériau d'électrode négative des batteries nickel-hydrure métallique et un système modèle pour les premières recherches sur le stockage de l'hydrogène ; les alliages commerciaux de stockage d'hydrogène substituent habituellement partiellement le cérium, le néodyme, l'aluminium et le cobalt au lanthane et au nickel pour améliorer la durée de vie en cyclage.

Histoire de l'élément

Découvert en 1839 par Carl Gustaf Mosander lors du fractionnement de préparations de cérium qu'il avait obtenues à partir du minéral 'cérite' en 1803. Isolé en tant que métal pur en 1923. La production est entièrement issue de minerais de terres rares légères : bastnäsite (fluorocarbonate) et monazite (phosphate), principalement des gisements de Bayan Obo en Chine et de Mountain Pass (Californie).

Alliages à base de cet élément (1)

Voir tous les alliages → LaNi5

Éléments apparentés

Ce · Cérium Pr · Praséodyme Nd · Néodyme Pm · Prométhium Sm · Samarium Eu · Europium Gd · Gadolinium Tb · Terbium

Questions fréquentesQuestions longue traîne · basées sur les données

Quel est le point de fusion de Lanthane ?
920 °C
Quel est le point d'ébullition de Lanthane ?
3464 °C
Quelle est la densité de Lanthane ?
6.16 g/cm³
Quels sont le numéro atomique et la catégorie de Lanthane ?
57 · Lanthanide (terre rare)
De quel minerai Lanthane est-il principalement extrait ?
monazite, bastnäsite
Quelles sont les réserves mondiales de Lanthane ?
6000000 tonnes REO
Quelle est la production annuelle de Lanthane ?
12000 tonnes REO
Quels sont les principaux usages de Lanthane ?
Le lanthane est la 3e terre rare la plus abondante et le lanthanide le plus abondant (0,0032 % de la croûte terrestre). Sa principale valeur industrielle découle des cathodes de batterie NMC à haute teneur en nickel à ba
Qui a découvert Lanthane et quand ?
Carl Gustaf Mosander · 1839