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2025-09-17T05:29:06Z

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{{Infobox_Chemisches_Element
| Name = Lanthan
| Symbol = La
| Ordnungszahl = 57
| Serie = Üm
| Gruppe = 3
| Periode = 6
| Block = d
| Aussehen = silbrig weiß
| CAS = {{CASRN|7439-91-0}}
| EG-Nummer = 231-099-0
| ECHA-ID = 100.028.272
| Massenanteil = 17 ppm (36. Rang)<ref name="Harry H. Binder">[[Harry H. Binder]]: ''Lexikon der chemischen Elemente.'' S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.</ref>
| Hauptquelle = <ref>Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus [https://www.webelements.com/lanthanum/ www.webelements.com (Lanthan)] entnommen.</ref>
| Atommasse = 138,90547(7)<ref name="CIAAW">[https://www.ciaaw.org/atomic-weights.htm CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013].</ref>
| Atomradius = 195
| AtomradiusBerechnet =
| KovalenterRadius = 207
| VanDerWaalsRadius =
| Elektronenkonfiguration = [[[Xenon|Xe]]] 5[[D-Orbital|d]]1 6[[S-Orbital|s]]2
| Austrittsarbeit =
| Ionisierungsenergie_1 = {{ZahlExp|5,5769|suffix=(6)|post=[[Elektronenvolt|eV]]<ref name="NIST-ASD-lanthanum">{{NIST-ASD|lanthanum|Abruf=2020-06-11}}</ref>}} ≈ {{ZahlExp|538,09|post=[[Joule|kJ]]/[[mol]]<ref name="Webelements-lanthanum">{{Webelements|lanthanum|atoms|Abruf=2020-06-11}}</ref>}}
| Ionisierungsenergie_2 = {{ZahlExp|11,18496|suffix=(6)|post=eV<ref name="NIST-ASD-lanthanum" />}} ≈ {{ZahlExp|1079,18|post=kJ/mol<ref name="Webelements-lanthanum" />}}
| Ionisierungsenergie_3 = {{ZahlExp|19,1773|suffix=(6)|post=eV<ref name="NIST-ASD-lanthanum" />}} ≈ {{ZahlExp|1850,33|post=kJ/mol<ref name="Webelements-lanthanum" />}}
| Ionisierungsenergie_4 = {{ZahlExp|49,95|suffix=(6)|post=eV<ref name="NIST-ASD-lanthanum" />}} ≈ {{ZahlExp|4820|post=kJ/mol<ref name="Webelements-lanthanum" />}}
| Ionisierungsenergie_5 = {{ZahlExp|61,6|suffix=(6)|post=eV<ref name="NIST-ASD-lanthanum" />}} ≈ {{ZahlExp|5940|post=kJ/mol<ref name="Webelements-lanthanum" />}}
| Aggregatzustand = fest
| Modifikationen = 3
| Kristallstruktur = hexagonal
| Dichte = 6,17 g/cm3 (20 [[Grad Celsius|°C]])<ref name="Greenwood">[[N. N. Greenwood]], [[A. Earnshaw]]: ''Chemie der Elemente.'' 1. Auflage. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1219.</ref>
| RefTempDichte_K =
| Mohshärte = 2,5
| Magnetismus = [[Paramagnetismus|paramagnetisch]] ([[Magnetische Suszeptibilität|''χm'']] = 5,4 · 10−5)<ref>Robert C. Weast (Hrsg.): ''CRC Handbook of Chemistry and Physics''. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.</ref>
| Schmelzpunkt_K = 1193
| Schmelzpunkt_C = 920
| Siedepunkt_K = 3743 K<ref name="Zhang">Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: ''Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks.'' In: ''[[Journal of Chemical & Engineering Data]].'' 56, 2011, S. 328–337, [[doi:10.1021/je1011086]].</ref>
| Siedepunkt_C = 3470
| MolaresVolumen = 22,39 · 10−6
| Verdampfungswärme = 400 kJ·mol−1<ref name="Zhang" />
| Schmelzwärme = 6,2
| Dampfdruck =
| RefTempDampfdruck_K =
| Schallgeschwindigkeit = 2475
| RefTempSchallgeschwindigkeit_K =
| SpezifischeWärmekapazität = 
| ElektrischeLeitfähigkeit = 1,626 · 106
| Wärmeleitfähigkeit = 13
| Oxidationszustände = +3
| Normalpotential = −2,38 [[Volt|V]] (La3+ + 3 e− → La)
| Elektronegativität = 1,1
| Quelle GHS-Kz = <ref name="GESTIS">{{GESTIS|Name=Lanthan|ZVG=7570|CAS=7439-91-0|Abruf=2025-01-10}}</ref>
| GHS-Piktogramme = Pulver{{GHS-Piktogramme|02}}
| GHS-Signalwort = Gefahr
| H = {{H-Sätze|228}}
| EUH = {{EUH-Sätze|014}}
| P = {{P-Sätze|223|231+232|370+378|422}}
| Quelle P = <ref name="GESTIS" />
| Isotope = {{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Massenzahl = 135
| Symbol = La
| NH = 0
| Halbwertszeit = 19,5 [[Stunde|h]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]]
| Zerfallstyp1ZE = 1,200
| Zerfallstyp1ZP = [[Barium|135Ba]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Massenzahl = 136
| Symbol = La
| NH = 0
| Halbwertszeit = 9,87 [[Minute|min]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]]
| Zerfallstyp1ZE = 2,870
| Zerfallstyp1ZP = [[Barium|136Ba]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Massenzahl = 137
| Symbol = La
| NH = 0
| Halbwertszeit = 60.000 [[Jahr|a]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]]
| Zerfallstyp1ZE = 0,600
| Zerfallstyp1ZP = [[Barium|137Ba]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Massenzahl = 138
| Symbol = La
| NH = 0,09
| Halbwertszeit = 1,05 · 1011 [[Jahr|a]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]]
| Zerfallstyp1ZE = 1,737
| Zerfallstyp1ZP = [[Barium|138Ba]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Betastrahlung|β−]]
| Zerfallstyp2ZE = 1,044
| Zerfallstyp2ZP = [[Cer|138Ce]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Massenzahl = 139
| Symbol = La
| NH = '''99,91'''
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Massenzahl = 140
| Symbol = La
| NH = 0
| Halbwertszeit = 1,6731 [[Tag|d]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β−]]
| Zerfallstyp1ZE = 3,762
| Zerfallstyp1ZP = [[Cer|140Ce]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Massenzahl = 141
| Symbol = La
| NH = 0
| Halbwertszeit = 3,92 [[Stunde|h]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β−]]
| Zerfallstyp1ZE = 2,502
| Zerfallstyp1ZP = [[Cer|141Ce]]
}}
| NMREigenschaften = {{Infobox Chemisches Element/NMR
| Symbol = La
| Massenzahl_1 = 138
| Kernspin_1 = 5
| Gamma_1 = 3,557 · 107
| Empfindlichkeit_1 = 0,00008
| Larmorfrequenz_1 = 26,39
| Massenzahl_2 = 139
| Kernspin_2 = 7/2
| Gamma_2 = 3,808 · 107
| Empfindlichkeit_2 = 0,0605
| Larmorfrequenz_2 = 28,18
}}
}}

'''Lanthan''' [{{IPA|lanˈtaːn}}] ({{Audio|LL-Q188 (deu)-Lucas Werkmeister-Lanthan.wav}}) ist ein [[chemisches Element]] mit dem [[Elementsymbol]] La und der [[Ordnungszahl]] 57. Es zählt zu den [[Übergangsmetalle]]n sowie den [[Metalle der Seltenen Erden|Metallen der Seltenen Erden]], im [[Periodensystem]] steht es in der [[Periode-6-Element|6. Periode]] und der 3. [[Nebengruppe]], bzw. der 3. [[Gruppe des Periodensystems|IUPAC-Gruppe]] oder [[Scandiumgruppe]]. Meist wird es auch zu den [[Lanthanoide]]n gezählt, auch wenn die f-Schale des Elementes unbesetzt ist.

== Geschichte ==
[[Datei:Mosander Carl Gustav bw.jpg|mini|links|Carl Gustav Mosander]]
1803 entdeckten [[Wilhelm Hisinger]] und [[Jöns Jakob Berzelius]] in einem ''tungsten'' („schwerer Stein“) genannten Mineral aus [[Bastnäs]] in [[Schweden]] das [[Cer]] und nannten das Mineral [[Cerit]].<ref>Wilhelm von Hiesinger, Jöns Jakob Berzelius: ''Cerium Ein neues Metall aus einer Schwedischen Steinart, Bastnäs Tungsten genannt.'' In: ''Neues allgemeines Journal der Chemie.'' Band 2, Heft 4, 1803, S. 397–418 ([https://zs.thulb.uni-jena.de/rsc/viewer/jportal_derivate_00164070/NAJCh_1803_Bd02_%200425.tif online]).</ref> [[Carl Gustav Mosander]] untersuchte ab 1825 Cerit und verschiedene Cerverbindungen genauer. Er vermutet bald, dass es sich um ein Gemisch verschiedener Elemente handeln müsse, konnte sie aber zunächst nicht trennen. 1838 gelang es ihm schließlich, zwei Elemente dadurch zu trennen, indem er zunächst das gemischte Nitrat durch Erhitzen zum Oxid umwandelte. Anschließend ließ er dieses mit sehr verdünnter [[Salpetersäure]] reagieren. Dabei blieb das Ceroxid unlöslich zurück, während das Oxid des zweiten Elements sich löste. Da es sich sozusagen im Cer „versteckt“ hatte, nannte Mosander das neue Element nach einem Vorschlag von Berzelius nach dem Altgriechischen λανθάνειν [lanthanein] („verborgen sein“) ''Lant(h)an''. Er konnte auch metallisches Lanthan in Form eines grauen Pulvers durch Reaktion von [[Lanthanchlorid]] mit [[Kalium]] gewinnen.<ref>C.G. Mosander: ''Lantan, ein neues Metall.'' In: ''Poggendorffs Annalen.'' 46, 1839, S. 648–649 ({{Gallica|ID=bpt6k15131x|Seite=664}}).</ref><ref name="Tansjö">Levy Tansjö: ''Carl Gustav Mosander and his research of rare earths.'' In: C.H. Evans (Hrsg.): ''Episodes from the History of the Rare Earth Elements.'' Band 15, Kluwer Academic Publishers 1996, ISBN 978-94-009-0287-9, S. 13–36.</ref>

Bei der weiteren Untersuchung von Lanthanverbindungen stellte Mosander fest, dass auch dieses eine Mischung verschiedener Elemente ist. Durch die unterschiedliche Löslichkeit der Sulfate konnte er 1840 Lanthan von einem weiteren Element trennen, das er ''[[Didym]]'' (vom griechischen δίδυμος, ‚Zwilling‘) nannte.<ref>Carl Gustav Mosander: ''Ueber die das Cerium begleitenden neuen Metalle Lanthanium und Didymium, sowie über die mit der Yttererde vorkommenden neuen Metalle Erbium und Terbium.'' In: ''Annalen der Physik und Chemie.'' Band 60, 1843, S. 297–315 ([[s:Ueber die das Cerium begleitenden neuen Metalle Lanthanium und Didymium, sowie über die mit der Yttererde vorkommenden neuen Metalle Erbium und Terbium|online auf Wikisource]]).</ref> Auch das Didym stellte sich schließlich als Mischung der Elemente [[Neodym]] und [[Praseodym]] heraus.<ref>C. Auer v. Welsbach: ''Die Zerlegung des Didyms in seine Elemente.'' In: ''Monatshefte für Chemie und verwandte Teile anderer Wissenschaften.'' 1885, Band 6, Nummer 1, S. 477–491 {{DOI|10.1007/BF01554643}}.</ref><ref name="Tansjö"/>

Reines metallisches Lanthan wurde 1923 durch [[Elektrolyse|elektrolytische]] [[Reduktion (Chemie)|Reduktion]] von Lanthanchlorid gewonnen.<ref>H. C. Kremers, Roger Greenleaf Stevens: ''Observations on the rare earths. XIV. The preparation and properties of metallic lanthanum.'' In: ''[[Journal of the American Chemical Society]].'' 1923, Band 45, Nummer 3, S. 614–617 {{DOI|10.1021/ja01656a007}}.</ref><ref>{{CRC Handbook |Auflage=85 |Kapitel= 4|Startseite=17}}</ref>

== Vorkommen ==
Lanthan kommt natürlich nur in chemischen Verbindungen vergesellschaftet mit anderen Lanthanoiden in verschiedenen Mineralien vor. Hauptsächlich sind dies:
* [[Monazit]]: (Ce,La,Th,Nd,Y)PO4
* [[Bastnäsit]]: (Ce,La,Y)CO3F

== Gewinnung und Darstellung ==
Nach einer aufwendigen Abtrennung der anderen Lanthanbegleiter wird das [[Oxide|Oxid]] mit [[Fluorwasserstoff]] zum [[Lanthanfluorid]] umgesetzt. Anschließend wird dieses mit [[Calcium]] unter Bildung von [[Calciumfluorid]] zum Lanthan [[Reduktion (Chemie)|reduziert]]. Die Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgt in einer zusätzlichen Umschmelzung im [[Vakuum]].

== Eigenschaften ==
[[Datei:Lanthan 1.jpg|mini|links|Lanthan]]

=== Physikalische Eigenschaften ===
Das silberweiß glänzende [[Metalle|Metall]] ist hämmerbar und plastisch verformbar ([[duktil]]). Es existieren drei metallische [[Polymorphie (Stoffeigenschaft)|Modifikationen]].

=== Chemische Eigenschaften ===
Lanthan ist unedel. Es überzieht sich an der Luft rasch mit einer weißen Oxidschicht, die in feuchter Luft zum [[Hydroxide|Hydroxid]] weiterreagiert.

:<math>\mathrm{2\,La + 1{,}5\,O_2 \rightarrow \,La_2O_3\ _{\overrightarrow{\mathrm{3\,H_2O}}}\ 2\,La(OH)_3}</math>
: Lanthan reagiert mit dem [[Sauerstoff]] der Luft zu [[Lanthanoxid]], mit [[Wasser]] weiter zu [[Lanthanhydroxid]].

Bei Temperaturen oberhalb von 440 [[Grad Celsius|°C]] verbrennt Lanthan zu [[Lanthanoxid]] (La2O3). Unter Bildung von [[Wasserstoff]] erfolgt in kaltem Wasser eine langsame, in warmem Wasser eine rasche [[Chemische Reaktion|Reaktion]] zum Hydroxid.

:<math>\mathrm{2\,La + 6\,H_2O \rightarrow 2\,La(OH)_3 + 3\,H_2}</math>
: Lanthan in Wasser erzeugt Lanthanhydroxid und Wasserstoff.

In verdünnten Säuren löst sich Lanthan unter Wasserstoffentwicklung auf.

:<math>\mathrm{2\,La + 3\,H_2SO_4 \rightarrow La_2(SO_4)_3 + 3\,H_2}</math>
: Lanthan und [[Schwefelsäure]] reagieren zu [[Lanthansulfat]] und Wasserstoff.

Mit vielen Elementen reagiert es in der Wärme direkt, mit [[Halogene]]n schon bei Raumtemperatur. Lanthan und Wasserstoff bilden ein schwarzes, wasserempfindliches unstöchiometrisches Hydrid.

:<math>\mathrm{La + n\,H_2 \rightarrow LaH_{2n}; 1 < n < 1{,}5}</math>

== Verwendung ==
Lanthan ist Bestandteil im [[Mischmetall]]. Pyrophore Werkstoffe für [[Zündstein]]e enthalten 25 bis 45 Gewichtsprozent Lanthan. Darüber hinaus findet es Verwendung als [[Reduktionsmittel]] in der Metallurgie. Als [[Gusseisen]]zusatz unterstützt es die Bildung von [[Kugelgraphit]], als [[Legierung]]szusatz bewirkt es eine Verbesserung der [[Oxidation]]sbeständigkeit. Lanthanbeimengungen reduzieren die Härte und Temperaturempfindlichkeit von [[Molybdän]].

Hochwertige [[Kathode]]n zur Erzeugung von freien [[Elektron]]en bestehen aus [[Lanthanhexaborid]] als Ersatz für [[Wolfram]]draht. Hochreines [[Lanthanoxid]] wird in der [[Glasindustrie]] zur Herstellung hochwertiger Gläser mit hohem [[Brechungsindex]] für die [[Optik]] genutzt, z. B. für [[Objektiv (Optik)|Fotoobjektive]].

=== Als Legierung ===
* mit [[Cobalt]]:
Die [[Cobalt]]-Lanthan-Legierung LaCo5 wird als Magnetwerkstoff, lanthandotiertes [[Bariumtitanat]] zur Herstellung von [[Kaltleiter]]n (temperaturabhängige Widerstände) verwendet. In Verbindung mit Cobalt, [[Eisen]], [[Mangan]], [[Strontium]] u. a. dient es als Kathode für Hochtemperatur-[[Brennstoffzelle]]n ([[SOFC]]). „Verunreinigtes“ Lanthan-[[Nickel]] (LaNi5) findet als Wasserstoffspeicher in [[Nickel-Metallhydrid-Akkumulator]]en Verwendung. Als Zusatz kommt es in Kohlelichtbogenlampen zur Studiobeleuchtung und in Filmvorführanlagen vor.

* mit [[Titan (Element)|Titan]]:

Einem Legierungsmetall mit Materialzusammensetzungen aus Lanthan und [[Titan (Element)|Titan]] wird die Wirkung zugeschrieben, dass bei spanbildender Verarbeitung die Spanlänge reduziert wird. Dadurch soll die Bearbeitung des Metalls erleichtert werden.

Im Bereich der Medizin werden aus dem Legierungsmetall korrosionsbeständige und gut sterilisierbare Instrumente hergestellt. Diese Metalllegierung mit [[Titan (Element)|Titan]] soll für Werkzeuge und Apparate für chirurgische Eingriffe besonders gut geeignet sein, da die Allergie-Neigung bei Verwendung derartiger Metalllegierung mit Titan im Verhältnis zu anderen Legierungen gering sein soll.

=== Als Lanthanoxid ===
* In [[Optisches Glas|optischem Glas]] bewirkt [[Lanthanoxid]] einen hohen Brechungsindex bei geringer [[Dispersion (Physik)|Dispersion]] ([[Hochbrechendes Glas]]). Diese Gläser kommen in optischen Geräten, wie Kameras, Teleskopen, oder Brillen zum Einsatz.
* In [[Essgeschirr]], etwa Weingläsern und in der Glasur von Porzellan ersetzt Lanthanoxid giftigere Bleiverbindungen. Außerdem verbessert es die chemische Beständigkeit gegen [[Alkalische Lösung|Laugen]]. Das Geschirr wird „spülmaschinenfest“.
* Katalysatorzusatz an [[Zeolith Y|Zeolithen]] beim [[Fluid Catalytic Cracking]] in der Raffinerie zur Erdölverarbeitung
* Herstellung keramischer Kondensatormassen und [[Silikate|silikatfreier]] [[Glas|Gläser]]
* Bestandteil von Glaspoliermitteln
* Herstellung von Glühkathoden für Elektronenröhren (auch Lanthanboride)

=== Als Lanthancarbonat ===
* Medikament zur Senkung des Phosphatspiegels bei Dialysepatienten (sogenannte [[Phosphatbinder]], Ausfällung als schwerlösliches [[Lanthanphosphat]])

== Sicherheitshinweise ==
Lanthan wird als wenig toxisch eingestuft. Eine [[toxische Dosis]] ist bisher unbekannt. Jedoch gilt Lanthan-Pulver als stark ätzend, weil es sehr leicht durch z. B. Hautfeuchtigkeit zu basischem Lanthanhydroxid reagiert (ähnlich den Elementen [[Calcium]] und [[Strontium]]). Die letale Dosis beträgt bei Ratten 720 mg.<ref name="Lucien F. Trueb">[[Lucien Trueb|Lucien F. Trueb]]: ''Die chemischen Elemente, Ein Streifzug durch das Periodensystem.'' S. Hirzel Verlag, Stuttgart/Leipzig 1996, ISBN 3-7776-0674-X.</ref>

== Verbindungen ==
In Verbindungen kann Lanthan als farbloses La3+ vorliegen.
* [[Lanthanfluorid]] LaF3
* [[Lanthanchlorid]] LaCl3
* [[Lanthanbromid]] LaBr3
* [[Lanthaniodid]] LaI3
* [[Lanthanhexaborid]] LaB6
* [[Lanthanoxid]] La2O3
* [[Lanthannitrat]] La(NO3)3
* [[Lanthancarbonat]] La2(CO3)3
* [[Lanthansulfat]] La2(SO4)3
* [[Lanthanvanadat]] La(VO4)
* Lanthanoxidfluorid LaOF
* Lanthansulfidfluorid LaSF
* Lanthansulfidchlorid LaSCl
* Lanthanfluoridcarbonat LaF[CO3]
* Lanthanhydrid (LaH10)

== Supraleitung des Hydrids ==
Lanthanhydrid (LaH10) ist ein [[Supraleiter]] mit einer Sprungtemperatur von 250 K (−23° C) bei einem Druck von ungefähr 170 Gigapascal.<ref>{{Literatur |Autor=A. P. Drozdov, P. P. Kong, V. S. Minkov, S. P. Besedin, M. A. Kuzovnikov, M. I. Eremets |Titel=Superconductivity at 250 K in lanthanum hydride under high pressures |Hrsg= |Sammelwerk=[[Nature]] |Band=569 |Nummer=7757 |Auflage= |Verlag= |Ort= |Datum=2019-05 |DOI=10.1038/s41586-019-1201-8 |Seiten=528–531}}</ref>

== Weblinks ==
{{Commonscat|Lanthanum|Lanthan|audio=1|video=0}}
{{Wiktionary}}
{{Wikisource|Ueber die das Cerium begleitenden neuen Metalle Lanthanium und Didymium, sowie über die mit der Yttererde vorkommenden neuen Metalle Erbium und Terbium}}
* {{RömppOnline|ID=RD-12-00388|Name=Lanthan|Abruf=2015-01-03}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Periodensystem}}

{{Normdaten|TYP=s|GND=4034557-9|LCCN=sh85074635}}

Lanthan - Versionsgeschichte

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