Lanthan

Lanthan - chemisches Symbol La, Ordnungszahl 57 - ist ein silberweißes, duktiles, in drei Modifikationen auftretendes chemisches Element der Scandiumgruppe, Anfangsglied der Lanthanoide sowie ein Schwermetall aus der Gruppe der Seltenerdmetalle.

Übersicht: Allgemeine Daten zum Lanthan

Bezeichnung:Lanthan Symbol:La Ordnungszahl:57 Atommasse:138,90547(7) u Periodensystem-Stellung:3. Gruppe, Periode, f-Block. Gruppen-Zugehörigkeit:Lanthanoide, Seltene Erden, Übergangsmetalle. Entdeckung:1839 - Carl Gustaf Mosander. Bedeutung des Namens:griechisch: verborgen. Historische Bezeichnungen:Lanthanium Englischer Name:Lanthanum CAS-Nummer:7439-91-0 InChI-Key:FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N

Das Lanthan-Atom

Das La-Atom - und damit das chemische Element Lanthan - ist eindeutig durch die 57 positiv geladenen Protonen im Atomkern definiert. Für den elektrischen Ausgleich im ungeladenen Lanthan-Atom sorgt die gleiche Anzahl an Elektronen.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Lanthan-Isotope zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die irdischen Lanthan-Vorkommen bestehen aus einem Gemisch aus zwei Lanthan-Isotopen unterschiedlicher Masse; die relative Atommasse des Lanthans wird mit 138,90547(7) u angegeben.

Elektronenkonfiguration

Symbol

Kurzform

[Xe] 5d¹ 6s²

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE des Lanthans auf, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem La-Atom zu trennen.

1. IE:

5,5769 eV

2. IE:

11,059 eV

3. IE:

19,1774 eV

4. IE:

49,95 eV

5. IE:

61,6 eV

6. IE:

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Lanthan-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p_1/2	2p_3/2
38925	6266	5891	5483

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p_1/2	3p_3/2	3d_3/2	3d_5/2
1362	1209	1128	853	836

NI	NII	NIII	NIV	NV	NVI	NVII
4s	4p_1/2	4p_3/2	4d_3/2	4d_5/2	4f_5/2	4f_7/2
274,7	205,8	196,0	105,3	102,5	-	-

OI	OII	OIII	OIV	OV
5s	5p_1/2	5p_3/2	5d_3/2	5d_5/2
34,3	19,3	16,8

Weitere Daten

Atomradius:195 pm (empirisch, nach Slater) Kovalente Radien:207(8) pm (nach Cordero et al.)
180 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
139 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
139 pm (in Dreifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.) Van-der-Waals-Radius:200 pm Molvolumen:22,386 cm³ mol^-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ω_K: 0,905; ω_L1: 0,055; ω_L2: 0,103; ω_L3: 0,104 Coster-Kronig-Übergänge:F₁₂: 0,19; F₁₃: 0,25; F₂₃: 0,159

Spektrallinien des Lanthans

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Lanthans mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

Chemische Daten

Elektronegativität:1,10 nach Pauling
1,08 nach Allred-Rochow
1,09 nach Allen
0,92 nach Sanderson
3,1 eV nach PearsonElektronaffinität:0,55(2) eV bzw. 53(2) kJ mol^-1Oxidationsstufen:+ 3 (+2)

Standardpotentiale

Normalpotential des Lanthans:

E⁰ (V)	N_ox	Name Ox.	Ox.	e^-	⇔	Red.	Name Red.	N_ox
-2,9	+ III	Lanthanhydroxid	La(OH)₃	+ 3 e^-	⇔	La (s) + 3 OH^-	Lanthan	0
-2,379	+ III	Lanthan(III)-Kation	La³⁺	+ 3 e^-	⇔	La (s)	Lanthan	0

Material- und physikalische Eigenschaften des Lanthans

Die nachfolgende Tabelle führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen metallischen Lanthans auf.

Schmelzpunkt:920 °C Schmelzenthalpie (molar):6,20 kJ mol^-1 Siedepunkt:3464 °C Verdampfungsenthalpie:399,6 kJ mol^-1 Wärmekapazität:27,11 J mol^-1 K^-1 (molar)
0,195 J g^-1 K^-1 (spezifisch) Debye-Temperatur:150 K Thermische Leitfähigkeit:13,4 W m^-1 K^-1 Wärmeausdehnung:12,1 μm m^-1 K^-1 bei 25 °C Elektrische Leitfähigkeit:1,626 × 10⁶ A V^-1 m^-1 Elektrischer Widerstand:615 nOmega; × m bei 20 °C Dichte:6,162 g cm^-3
5,94 g cm^-3 (flüssig, am Schmelzpunkt) Elastizitätsmodul:36,6 GPa, α-La (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):24,3 GPa 300 K Kompressibilität (isotherm):0,0412 GPa^-1 300 K Poisson-Zahl:0,280 (Querdehnzahl, dimensionslos) Kristallstruktur:Doppelt-hexagonal dichteste Kugelpackung - dhcp Härte:nach Mohs: 2,5
nach Vickers: 0,491 GPa
nach Brinell: 0,363 GPa Magnetismus:paramagnetisch Magnetische Suszeptibilität:+118,0 × 10^-6 cm³ mol^-1 bei 25 °C Schallgeschwindigkeit:2475 m s^-1 bei 20 °C Standard-Bildungsenthalpie:0,0 kJ mol^-1 (Feststoff, Kristall)
431,0 kJ mol^-1 (gasförmig) Gibbs Freie Enthalpie:393,6 kJ mol^-1 (gasförmig) Molare Standard-Entropie:56,9 J mol^-1 K^-1 (Feststoff, Kristall)
182,4 J mol^-1 K^-1 (gasförmig)

Literatur und Quellen

[1] - C. G. Mosander:
Ueber Cer, Lanthan und Didym, sowie über Yttererde, Erbium und Terbium.
In: Justus Lebigs Annalen der Chemie, 1843, DOI 10.1002/jlac.18430480218.

[2] - C. G. Mosander:
Ueber die das Cerium begleitenden neuen Metalle Lanthanium und Didymium, so wie über die mit der Ytterede vorkommenden neuen Metalle Erbium und Terbium.
In: Annalen der Physik, 1843, DOI 10.1002/andp.18431361008.

[3] - C. G. Mosander:
Ueber Cerium, Lanthanium und Didymium.
In: Archiv der Pharmazie, 1844, DOI 10.1002/ardp.18440870127.

[4] - Jörg Wittig:
Die elektronische Struktur von Lanthan und Cer.
In: Physikalische Blätter, 1977, DOI 10.1002/phbl.19770330305, open access.

Externe Informationsangebote

Gruppenelemente - Informationen

Lanthanoid Trennung
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Lanthanoide
Vorlesungsmaterialien: Chemie der Metalle. Universität Freiburg

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Entdeckung der Lanthanoide; Besonderheiten der Lanthanoide; Elektronenkonfigurationen; Ionenaustauscherverfahren; Lanthanoidenkontraktion; Oxidationsstufen; Verwendung. Universität Bayreuth

Lanthanoide
Allgemeines, Trennung, Gewinnung, Eigenschaften, 4f-Orbitale etc.. Universität Bielefeld

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Vorlesungsskript: Chemie der Metalle. Universität Freiburg

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Lanthan und Lanthanverbindungen
Chemikalien-Datenbank: physikalische und chemische Eigenschaften, Sicherheitsdatenblätter, kommerziell verfügbaren Stoffen und Verbindungen; verschiedene Suchkriterien einschließlich Struktursuche

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... mit polyfunktionellen Ligandensystemen: Synthesen und Strukturen. Dissertation, 2002. Universität Göttingen - Format: PDF

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Synthesen und Strukturen neuer Lanthanoid- und Quecksilberkomplexe mit polyfunktionellen Ligandensystemen. Universität Göttingen, 2003

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Artikel und Berichte

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Lanthanchlorid katalysiert Wasserstoff-Chlor-Austausch zwischen chlorierten Kohlenwasserstoffen. Artikel, Juni 2008

Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 24.02.2020.

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