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Physikalisch-chemische Eigenschaften |
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Lanthan
ist ein weiches Schwermetall, das in reiner Form silbergrau glänzt.
An der Luft läuft das Lanthanid
infolge einer Oxidation grau an. Mit der Luftfeuchtigkeit bildet sich weißes
Lanthanhydroxid. Bewahrt man Lanthan in einer Flasche ohne Schutzflüssigkeit
auf, entsteht dieses als weißes Pulver.
Bei 350-450°C entzündet es sich an der Luft. In feinem Zustand ist es pyrophor, es entzündet sich von selbst. Mit kaltem Wasser reagiert es schwach, mit heißem Wasser und mit verdünnten Säuren heftig unter Wasserstoffbildung. Alle auf Lanthan folgenden Elemente, von Cer bis Lutetium (Lanthanide), ähneln sich sehr in ihren Eigenschaften. Mit Zunahme der Ordnungszahl steigt jedoch 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 Potential. 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. |
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Vorkommen |
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| Lanthan
steht mit einem Anteil von 0,0017% an 36. Stelle der Elementhäufigkeit
zwischen Blei und Bor. Die Seltenerden-Mineralien,
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 2.) Die Ytter-Erden enthalten neben Yttrium und Scandium vorwiegend Erze der schwereren Lanthanide von Terbium bis Ytterbium, sowie Lutetium 3.) Die "komplexen Erze" enthalten beide Arten in etwa gleichem Verhältnis. Die wichtigsten Erze zur Lanthanherstellung sind die Mineralien der Monazit-Gruppe, die auch zu den Cerit-Erden gezählt werden.
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Geschichte |
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Das
Element wurde im Jahre 1839 von dem schwedischen Chemiker Carl Gustav Mosander
in Stockholm entdeckt. Er untersuchte eine Ceriterde, die man bis dahin
für reines Ceroxid gehalten hatte. Da sich das neue Element in dieser
Erde "versteckt" hatte, benannte er es in Anlehnung an das griechische
Wort lanthánein ("sich verstecken"). Der deutsche Chemiker
Martin H. Klaproth hatte bereits im Jahre 1803 das Element Cer
in der gelblich braunen Erde entdeckt. Nach der Entdeckung von Mosander
konnten mehrere Chemiker weitere Elementoxide aus der Ceriterde nachweisen.
So wurden die Elemente Samarium, Gadolinium,
Peaseodym, Neodym
und Europium entdeckt.
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Herstellung |
| Der
wichtigste Rohstoff zur Lanthanherstellung ist der Monazitsand. Aus einem
Kilogramm können ca. 220g Cer, 120g Lanthan, 100g Neodym, 30g 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 Seltenerdenmetallen angewandt (siehe Yttrium). |
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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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| Copyright: Thomas Seilnacht |
Gefahr
