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ランタン
La 57

ランタン Lanthanum

ランタン(ランタン)は化学元素であり、元素記号 La、原子番号 57 である。銀白色の柔らかい稀土金属で、融点は 920°C である。ランタンは地殻の第 2 位の豊富さの稀土類(約 0.003%)で、主にバストナサイトとモナザイトから採掘される。歴史的にランタンの最大の用途はニッケル水素電池負極——ランタンニッケル合金(LaNi₅)は水素吸蔵活物質である。現在はリチウムイオン電池に段階的に代替されている。新興用途には慢性腎臓病患者のリン酸結合剤(炭酸ランタン)や PET スキャナのシンチレータがある。

ランタン系(希土類) USGS 2025 銀白色
原子番号 57Z
原子量 138.905u
価電子 2
電子配置 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 5d1
密度
6.16g/cm³
融点
920°C
地殻存在量
32.0ppm
年間生産量
12000tonnes REO
リサイクル率
1%(低いリサイクル率;希土類磁石・電池スクラップから回収

なぜ使われるか

ランタンは3番目に豊富な希土類であり、最も豊富なランタニドである(地球の地殻の0.0032%)。その主要な産業的価値はランタン系高ニッケルNMC電池カソード(2020年発売)における役割と、ニッケル水素(NiMH)電池のためのランタン水素化物における歴史的な役割に由来する——現在はNMCに置き換えられつつある。

用途

CatalystsHydrogen storage alloysFlint

用途の詳細単体と化合物の用途

元素単体の主な用途

ランタンはランタノイド希土類の最初の元素であり、地殻中で最も豊富な希土類元素の一つである。化学的反応性が高いため、ほぼ常に酸化物または合金として働き、純金属が消費財に直接現れることは稀である。最初の主要現代用途は触媒である。ゼオライトに担持されたランタン(しばしばセリウムと共に)は流動接触分解触媒の重要成分であり、重油をガソリン・ディーゼル留分に分解し、ガソリン収率とオクタン価を高める。世界の製油所が毎年消費する希土類触媒のうち、ランタンとセリウムが大部分を占める。第二の主要用途はニッケル水素蓄電池の水素吸蔵合金負極である。ランタノイド金属とニッケル、アルミニウム、コバルトが形成するAB5型合金(LaNi5が最も典型)は室温で可逆的に水素を吸蔵・放出する。ハイブリッド車のニッケル水素電池負極、さらに初期のノートパソコンや電動工具用電池がこの水素吸蔵合金を用いている。フリント(セリウム-鉄混合希土合金で、しばしばランタンを含む)はライターや信号用火種の伝統的火花材であり、使い捨てライターや屋外着火具の主成分であり続けている。光学ガラスでは、酸化ランタンの添加が屈折率を大きく高め、カメラ、スマートフォン、プロジェクターレンズに使われる高屈折率・低分散のランタンガラスを生み出す。鉄鋼や非鉄金属では、微量希土類添加剤としてのランタンが脱硫、脱酸、結晶粒微細化を行い、鋼の靭性と耐食性を著しく改善する。

主な化合物とその用途

酸化ランタン(La2O3)は最も基礎的なランタン化合物で白色粉末であり、高屈折率・低分散の光学ガラスやレンズ素子の作製、セラミックコンデンサの触媒助触媒や誘電体材料に用いられる。ランタン金属やランタン合金の原料でもある。六ホウ化ランタン(LaB6)は極めて低い仕事関数を持つ暗赤色のセラミック結晶で、高性能熱電子放出陰極材料である。走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、電子ビームリソグラフィ、電子ビーム溶接装置の電子銃フィラメントとして広く使われ、従来のタングステンフィラメントより長寿命で高輝度である。ランタンペンタニッケル金属間化合物LaNi5は古典的な室温水素吸蔵合金である。常温で水素と反応してLaNi5H6を形成し、自らの体積の約100倍の水素を吸蔵する。ニッケル水素蓄電池の負極材料であり、初期水素吸蔵研究のモデル系である。市販の水素吸蔵合金は通常、ランタンとニッケルの一部をセリウム、ネオジム、アルミニウム、コバルトで置換してサイクル寿命を改善している。

元素小史

1839年にカール・グスタフ・モサンデルが、1803年に「セライト」鉱物から得たセリウム製剤を分留中に発見した。1923年に純金属として単離された。生産は完全に軽希土類鉱石:バストネース石(フルオロ炭酸塩)とモナザイト(リン酸塩)から来ており、主に中国のバヤンオボとマウンテンパス(カリフォルニア)の鉱床から産出される。

この元素を基にした合金 (1)

すべての合金を見る → LaNi5

関連元素

Ce · セリウム Pr · プラセオジム Nd · ネオジム Pm · プロメチウム Sm · サマリウム Eu · ユウロピウム Gd · ガドリニウム Tb · テルビウム

よくある質問ロングテールQ&A・データ駆動

ランタンの融点は何度ですか?
920 °C
ランタンの沸点は何度ですか?
3464 °C
ランタンの密度はどのくらいですか?
6.16 g/cm³
ランタンの原子番号と分類は何ですか?
57 · ランタン系(希土類)
ランタンは主にどの鉱物から採取されますか?
モナザイト、バストネサイト
ランタンの世界埋蔵量はどのくらいですか?
6000000 tonnes REO
ランタンの年間生産量はどのくらいですか?
12000 tonnes REO
ランタンは主に何に使われますか?
ランタンは3番目に豊富な希土類であり、最も豊富なランタニドである(地球の地殻の0.0032%)。その主要な産業的価値はランタン系高ニッケルNMC電池カソード(2020年発売)における役割と、ニッケル水素(NiMH)電池のためのランタン水素化物における歴史的な役割に由来する——現在はNMCに置き換えられつつある。
ランタンは誰がいつ発見しましたか?
カール・グスタフ・モサンデル · 1839