57
La/Lanthaan
Het zilverwitte, gemakkelijk vervormbare lanthaan is een van de meest reactieve zeldzame aardmetalen. Het oxideert gemakkelijk in lucht en wordt ook door water aangetast. De reeks elementen vanaf lanthaan tot en met lutetium (element 71) wordt de lanthaniden genoemd. Het wordt onder andere gebruikt in de anodes van nikkel-metaal hydride batterijen; in een hybride-auto is al gauw meer dan tien kilo lanthaan verwerkt.
Symbool
La
Protonen/elektronen
Groep
Isotopen
139 La
Periode
6
Elektronenconfiguratie
[Xe] 6s2 4f1
Blok
d
Elektronencofiguratie Bohr
2,8,18,18,9,2
Bij kamertemperatuur
vast
Elektronegativiteit
1,1 (Pauling)
Dichtheid
6150 kg m-3
Atoomstraal
188 10-12m
Smeltpunt
920 oC (1193 K)
Relatieve atoommassa
138.91
Kookpunt
3455 oC (3728 K)
Soortelijke warmte
190 J kg-1K-1
Warmtegeleidingscoëfficiënt
13,5 W m-1K-1
Selecteer
Toepassingen
Naam & ontdekking
Voorkomen
Bereiding
Beeld en audio
Toepassingen
Toepassingen
Anode metaalhydride batterijen
De meest gebruikte batterijen in hybride auto’s zijn van het nikkel-metaal hydride type. Dat metaal is doorgaans lanthaan, het is te vinden in de anode. Een auto als de Toyota Prius heeft al gauw meer dan tien kilo lanthaan aan boord.
Vuursteentjes
De vuur ‘steentjes’ in wegwerpaanstekers en klassieke benzineaanstekers (Zippo’s) zijn gemaakt van mischmetaal. Dat is een legering van zeldzame aardmetalen met pyrofore eigenschappen. Bij het draaien van het aanstekerwieltje komen zeer kleine deeltjes van het mischmetaal los, die spontaan verbranden. Daardoor ontbrandt het gas of de benzinedamp uit het aanstekerreservoir.
De samenstelling van mischmetaal hangt af van de mineralen die bij de productie voorhanden zijn. Bij benadering bevat mischmetaal 45-60% cerium, 15-30% lanthaan, 10-20% neodymium, 4-6% praseodymium, 1-2% samarium en 0,5-1% yttrium.
Waterstofopslag
Een aantal lanthaanlegeringen kan veel waterstofgas opnemen. LaNi5, een schuimachtige legering van lanthaan en nikkel, zelfs ongeveer vierhonderd maal het eigen volume. De opgenomen waterstof kan ook weer gemakkelijk worden onttrokken. Deze legering is daardoor geschikt als medium voor waterstofopslag.
Batterij-elektrode
De toevoeging van lanthaan aan het metaal voor de elektroden van batterijen verhoogt de hardheid en de corrosie bestendigheid.
Katalysator uitlaatgas
LaPbMnO3 is een goede katalysator voor de omzetting van CO in CO2 en van NOx in N2. Deze verbinding, aangebracht op lanthaanoxide, is een goedkoop alternatief voor platina en palladium in autokatalysatoren.
(Camera)lens
In glas zorgt lanthaanoxide (La2O3) of lanthaancarbonaat (La2(CO3)3) voor een verhoging van de brekingsindex en vermindering van de aberratie (vervaging). Bovendien verhoogt het de chemische weerstand van het glas en de doorlaatbaarheid voor ultraviolet licht. Het glas is daardoor zeer geschikt voor lenzen van camera’s en andere optische apparatuur.
Remmer aderverkalking
Lanthaanchloride, LaCl3, wordt gebruikt om aderverkalking (arteriosclerose) te remmen.
Meer toepassingen
Als element en in legeringen
- keramiek (LaNi5)
- metallurgie
- permanente magneten (LaCo5 en La2Co17)
In verbindingen
| elektrode voor brandstofcel | La2O3 |
| elektrode voor elektronenmicroscoop | LaB6 |
| elektrodemateriaal | LaCrO3, LaCoO3 |
| keramiek voor ovens met zeer hoog temperatuurbereik | LaCrO3 |
| kristal voor lasers | 3La2O3.3Fe2O3 |
| lampen voor de filmindustrie | LaB6 |
| Fosfaatverwijdering bij nierdialyse | Lanthaancarbonaat |
| supergeleiding | La2-xSrxCuO4, LaBa2Cu3O7 |
Naam & ontdekking
Naam
De naam lanthaan is afgeleid van het Griekse woord lanthanein voor verborgen zijn. Het element was in eerste instantie verborgen in ceriumoxide: het allereerste geïsoleerde ceriumoxide bleek bij nader onderzoek een mengsel van oxiden te zijn, waaronder lanthaanoxide.
Ontdekking
De Zweedse chemicus Carl Gustaf Mosander (foto) isoleerde het eerste lanthaanoxide in 1839 uit ceriumoxide. In 1923 werd voor het eerst redelijk zuiver metallisch lanthaan bereid door elektrolyse van gesmolten lanthaanhalogeniden.
Voorkomen
Voorkomen
Het aandeel van lanthaan in de aardkorst bedraagt 3,9.10-3 % (op basis van gewicht). Daarmee staat het op plaats 28 in de ranglijst van meest voorkomende elementen.
De belangrijkste lanthaanhoudende mineralen zijn:
| bastnaesiet-(Ce) | (Ce,La)CO3F |
| bastnaesiet-(Y) | (Y,La)CO3F |
| fergusoniet-(Ce) | (Ce,La,Nd)NbO4 |
| gadoliniet-(Ce) (foto) | (Ce,La,Nd,Y)2Fe,+2Be2Si2O10 |
| lanthaniet-(Ce) | (Ce,La,Nd)2(CO3)3.8H2O |
| lanthaniet-(La) | (La,Ce)2(CO3)3.8H2O |
| lanthaniet-(Ni) | (Nd,La)2(CO3)3.8H2O |
| monaziet-(Ce) | (Ce,La,Nd,Th)PO4 |
| monaziet-(La) | (La,Ce,Nd)PO4 |
| monaziet-(Nd) | (Nd,La,Ce)PO4 |
| samarskiet-(Y) | (Y,Ce,U,Fe+2)3(Nb,Ta,Ti)5O16 |
Winning
De belangrijkste wingebieden liggen in Australië, China, Mongolië, India, Brazilië, de Verenigde Staten van Amerika, Maleisië, Rusland, Tanzania, Burundi, Madagaskar, Noorwegen en Zweden.
Bereiding
Bereiding
Vroeger
Lanthaan behoort (vanzelfsprekend) tot de lanthaniden en de zeldzame aarden. Oorspronkelijk werden deze gescheiden op grond van (uiterst kleine) verschillen in oplosbaarheid van (hydr)oxiden in loog of van die van hun zouten, voornamelijk de oxalaten en sulfaten (met name de oplosbaarheid van Ln2(SO4)3.Na2SO4.xH2O, waarin Ln één van de zeldzame aardmetalen voorstelt). De oplosbaarheid neemt licht toe naarmate de atoommassa van het lanthanide toeneemt. De verschillen zijn zo klein dat vele malen herkristalliseren (1.000 x was geen uitzondering) noodzakelijk was voor een redelijke scheiding.
Zuiver lanthaan werd bereid door reductie van het chloride of fluoride met natrium of calcium.
Tegenwoordig
Pas toen moderne scheidingsmethoden als vloeistof extractie en ionenwisseling werden ontwikkeld (ca. 1950), werd het mogelijk de zouten van de zeldzame aarden in redelijke hoeveelheden te scheiden. Hierbij wordt dikwijls gebruik gemaakt van een waterige oplossing, die wordt geëxtraheerd met tri-n-butylfosfaat. Deze bewerking kan als continuproces worden uitgevoerd.
Om de lanthaniden te verkrijgen wordt monaziet behandeld met geconcentreerd zwavelzuur (bij 200° C), waarbij oplossingen ontstaan van de sulfaten van lanthaan, thorium en aanwezige lanthaniden. Na toevoegen van ammonia slaat eerst het thoriumzout neer. Na toevoegen van natriumsulfaat slaan vervolgens de zouten van de lichtere lanthaniden neer, die na scheiding verder worden gezuiverd.
Vrij zuiver (99 %) lanthaan wordt bereid door reductie van fluoride met calcium of door elektrolyse van gesmolten lanthaanfluoride of -chloride.
Studie
Ik voelde mij snel thuis in deze studie
Beroep
Als chemisch analist moet je kritisch zijn
Studie
Goed persoonlijk contact met docenten
Beroep
Vicky vond de bèta vakken leuk
Studie
Hoe is dat eigenlijk, chemie studeren?
Studie
Praktijklessen vind ik leuk om te doen
Beroep
Een stromend, staalhard materiaal
Beroep
Als chemisch technoloog blijf je je ontwikkelen
Beroep
Opzoek naar de Ronaldo onder de nanodeeltjes
Beroep
Een chemische gereedschapskist voor de toekomst
Beroep
Aanval door ons eigen immuunsysteem
Beroep
Levend materiaal op basis van de natuur
Studie
Medicijnen maken van rotte appels
Beroep
Chemie is altijd mijn passie geweest
Beroep
Oersoep en afvalwater
Studie
Je bent bij deze studie geen nummer!
Studie
Diploma (bijna) gehaald en nu!?
Beroep
Kunnen we een implantaat 3D printen?
Beroep
Op de mavo wilde ik al scheikunde studeren
Beroep
Slim membranen maken; in water
Beroep
Een duurzame coating
Studie
Jij en chemie? Dat geloof ik niet
Beroep
Een huid voor robots
Studie
We hebben hier een geweldig lab
Beroep
Verliefd op moleculen
Studie
Chemie is meer dan alleen maar deeltjes
Beroep
Katalysatoren tegen klimaatverandering
Studie
Chemische Technologie studeren in Groningen
Beroep
Voorsprong met een chemische achtergrond
Beroep
Waarom ik moleculen opsluit in een kooi?
Studie
Bo koos voor Chemische Technologie
Bedrijf | Beroep
Timo is chemisch technoloog en projectmanager
Studie
Je bent wel met serieus werk bezig
Studie
Werken aan nieuwe technieken voor windenergie
Bedrijf | Stage
Tom loopt stage bij Teijin Aramid
Beroep
Orgaanschade omkeren
Beroep
Op kleine schaal grote problemen oplossen
Studie
Het mooie aan deze studie zijn de grote labs
Studie
Ik haalde vroeger zesjes voor scheikunde
Beroep
De wereld voeden met licht
Beroep
Ik ben echt een spin in het web
Beroep
Van het laboratorium naar Pinkpop
Beroep
Als chemisch technoloog is elke dag anders
Bedrijf | Beroep
Positief bijdragen aan het leven van mensen
Beroep
Spioneren met je immuunsysteem
