La

Anode metaalhydride batterijen

De meest gebruikte batterijen in hybride auto's zijn van het nikkel-metaalhydride 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 vam 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 corrosiebestendig­heid.

Katalysator uitlaatgas

LaPbMnO₃ is een goede katalysator voor de omzetting van CO in CO₂ en van NO_x 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                                                                            LaCrO_3, LaCoO₃
• keramiek voor ovens met zeer hoog temperatuurbereik                   La­CrO₃
• kristal voor lasers                                                                             3La₂O₃.3Fe₂O₃
• lampen voor de filmindustrie                                                             LaB₆
• Fosfaatverwijdering bij nierdialyse                                                    Lanthaancarbonaat
• supergeleiding                                                                                  La_2-xSr_xCuO_4, LaBa₂Cu₃O₇

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

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. 

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 vloeistofextrac­tie 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.