Qu’est-ce que le lanthane ?
Le lanthane est un élément dont le symbole élémentaire est La.
Il a été découvert en 1839 par le chimiste suédois Carl Gustaf Mosander en tant qu’impureté dans le nitrate de cérium. Il appartient au groupe 3 du tableau périodique et est également l’homonyme des lanthanides, un groupe de 15 molécules allant du lanthane au lutécium (Lu).
Bien qu’il s’agisse d’un élément terrestre rare, il est présent dans la croûte terrestre environ trois fois plus que le plomb et se trouve dans des minéraux tels que les phosphates, les carbonates et les silicates.
Utilisations du lanthane
La2O3, un oxyde de lanthane, est utilisé comme matériau pour les condensateurs céramiques et les lentilles optiques ; LaNi5 est étudié en tant qu’alliage capable de stocker l’hydrogène et est l’un des matériaux utilisés dans l’anode des batteries rechargeables nickel-hydrogène.
De plus, le coût de l’isolement et du raffinage du lanthane est prohibitif par rapport aux autres métaux lanthanides. C’est pourquoi il est développé sous forme de métal misch (E : métal misch) contenant plus de 50 % de lanthane au lieu du lanthane pur.
En somme, le carbonate de lanthane est utilisé comme inhibiteur de l’absorption du phosphore chez les patients souffrant d’insuffisance rénale. Dans le tractus intestinal, les inhibiteurs de l’absorption du phosphore forment des composés de phosphore qui peuvent inhiber l’absorption.
Propriétés du lanthane
Le lanthane est un métal blanc argenté aux propriétés d’étalement. Il rouille lentement lorsqu’il est exposé à l’air et est suffisamment mou pour être coupé avec un couteau.
Lorsque le lanthane réagit avec des halogènes à température ambiante, il se forme des trihalides. Lorsqu’il est chauffé, des composés binaires sont obtenus avec des non-métaux tels que le bore, le carbone, l’azote, le phosphore, le soufre, le silicium, le sélénium et l’arsenic. La réaction avec l’eau peut produire de l’hydroxyde de lanthane (III) dont la formule chimique est La(OH)3. L’acide sulfurique dilué produit l’ion tripositif hydraté [La(H2O)9]3+, qui est une solution aqueuse incolore car La3+ n’a pas d’électrons f. C’est le moins volatile des ions de lanthane.
C’est le moins volatil des lanthanides, avec un point de fusion de 920°C et un point d’ébullition de 3 464°C.
Structure du lanthane
Le lanthane a un poids atomique de 138,91, une densité de 6,162 g/cm3 à température ambiante et une densité liquide de 5,94 g/cm3 au point de fusion. Son rayon atomique est le plus grand de tous les lanthanides. La configuration électronique est [Xe] 5d1 6s2 et il possède trois électrons de valence. Le nombre d’oxydation normal dans les réactions chimiques est donc de +3.
Comme la plupart des lanthanides, il forme une structure hexagonale à température ambiante, devenant cubique à face centrée à 310°C et cubique à corps centré à 865°C.
Autres informations sur les lanthanides
1. Production de lanthane
Le lanthane est le troisième plus abondant des lanthanides. Il est présent dans la croûte terrestre à raison d’environ 39 mg/kg, juste derrière le cérium (66,5 mg/kg) et le néodyme (41,5 mg/kg).
Lorsque l’acide fluorhydrique et l’oxyde de lanthane sont chauffés avec du chlorure d’ammonium ou du fluorure d’ammonium à 300-400°C, des chlorures et des fluorures se forment. Une réduction ultérieure avec des métaux alcalins ou des métaux alcalino-terreux dans le vide ou l’argon peut produire du lanthane métal.
Le lanthane pur peut également être obtenu par électrolyse de mélanges fondus de LaCl3, NaCl ou KCl à des températures élevées.
2. Isotopes du lanthane
Il existe 117 à 155 isotopes du lanthane en poids atomique. Les isotopes stables naturels sont 139La et 138La. Avec une abondance naturelle de 99,91 %, le 139La est l’isotope le plus abondant. Le 138La est un isotope radioactif dont la demi-vie est de 105 x 109 ans.
Trente-huit isotopes radioactifs ont été identifiés : 137La a une demi-vie de 60 000 ans et 140La a une demi-vie de 1,6781 jour. La plupart des autres isotopes ont des demi-vies inférieures à 24 heures, et la plupart ont des demi-vies inférieures à une minute. Trois isomères nucléaires sont également connus pour le lanthane.
3. Risques liés au lanthane
Le lanthane est faiblement à modérément toxique et doit être manipulé avec précaution. L’injection de solutions de lanthane peut entraîner une hypotension et une hyperglycémie, ainsi que des modifications du foie et une dégénérescence de la rate.
Il peut également affecter le métabolisme humain. Plus précisément, il réduit le taux de cholestérol, l’appétit, la tension artérielle et le risque de coagulation du sang. Lorsqu’il est injecté dans le cerveau, il fonctionne comme un analgésique, similaire à la morphine et aux opiacés.