Das Element Lanthan

Auf dieser Seite erfahren Sie mehr über die Seltene Erde

Name:  Lanthan

Symbol:  La

Ordnungszahl:  57

Dichte:   6,15 g/cm3

Schmelzpunkt:  921 °C

Siedetemperatur:  3.457 °C

Lanthan zählt zu den LanthanoidenEine Gruppe von 15 Elementen mit chemisch sehr ähnlichen Eigenschaften. im Periodensystem.

Einleitung

Möglicher Supraleiter für elektrischen Strom ohne Energieverlust

Lanthan mit der Ordnungszahl 57 im Periodensystem gehört zu den Lanthanoiden und ist gleichzeitig Namensgeber der Gruppe. Zu den wichtigsten Einsatzgebieten des Metalls zählen Katalysatoren und Legierungen.

Lanthan

Katalysatoren erhöhen die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion. Der bekannteste Vertreter ist der Autokatalysator.

Lanthan, KI-Darstellung

Lanthan, ein lange verborgenes Element

1841 extrahierte der schwedische Chemiker Carl Gustav Mosander Lanthan aus Ceriterde, einem Anfang des 19. Jahrhunderts entdeckten Gemisch von Oxiden verschiedener Seltener Erden. Daher stammt auch der Name des Elements: Mosander gab ihm den Namen Lanthanum (aus dem Lateinischen „lanthanein“ = verborgen), da es sich in der Ceriterde „versteckt“ hatte.

Hauptanwendungsgebiete von Lanthan

  • Leuchtmittel
  • Katalysatoren
  • Metall-Legierungen
  • Wasserelektrolyse
Mosander
Carl Gustav Mosander, KI-Darstellung

Der Entdecker von Lanthan

Carl Gustav Mosander erblickte 1797 im schwedischen Kalmar das Licht der Welt. Der als Arzt ausgebildete Schwede gelangte als Assistent von Jöns Jakob Berzelius in die Forschung. Als Professor für Chemie und Mineralogie entdeckte Mosander bei seinen Forschungen schließlich mehrere Lanthanoide.

Eigenschaften

Supraleiter: Lanthan kann Strom bei tiefen Temperaturen ohne Energieverlust leiten

Das silberweiß glänzende Metall ist hämmerbar, plastisch verformbar (duktil) und bildet an der Luft eine weiße Oxidschicht. Lanthan gehört zu den Supraleitern. Das sind Materialien, die elektrischen Strom ohne jeglichen Energieverlust leiten können, allerdings nur bei extrem tiefen Temperaturen. Da diese sogenannte Sprungtemperatur bei Experimenten mit Lanthan vergleichsweise hoch zu sein scheint, könnte es eine bedeutende Rolle in der Erforschung von Supraleitern und ihrem Einsatz in Technologien spielen.

Anwendungsgebiete

Gefragtes Seltenerdelement für Mischmetall und Legierungen

Rund 25 Jahre nach seiner Entdeckung fand Lanthan seine erste große industrielle Anwendung als Bestandteil des sogenannten Glühstrumpfs, einer Lichtquelle für gasbetriebene Leuchten. Der Erfinder, der österreichische Chemiker Carl Auer von Welsbach, war zugleich ein Entdecker weiterer Seltenerdelemente. In späteren Jahrzehnten kam die Verwendung von Lanthan zur Herstellung optischer Linsen und als Katalysator hauptsächlich für die Petrochemie hinzu.

Ein weiteres Einsatzfeld ist Mischmetall, eine Legierung aus Cer, Lanthan, Praseodym und weiteren Seltenen Erden, die als Zusatzstoff bei der Aluminium- und Stahlherstellung dient. Auch ohne andere Seltenerdelemente ist Lanthan ein gefragter Legierungszusatz, zum Beispiel zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Superlegierungen bei Hochtemperaturen und zusammen mit Nickel in Speichertechnologien für Wasserstoff. Lanthan dient zudem zur Herstellung von Festelektrolyten, die sich optimal für Zukunftstechnologien wie Feststoffbatterien, stationäre Brennstoffzellen und Wasserelektrolyse eignen.

Leuchtmittel

Leuchtstoffröhren waren lange Zeit Standard in der Beleuchtung. Moderne Energiesparlampen und LED-Leuchten nutzen ähnliche Technologien zur Weißlichterzeugung. Tablets, Smartphones und Bildröhren verwenden ähnliche Komponenten für die Farbdarstellung.

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Katalysatoren

Katalysatoren erhöhen die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion und sind in vielen Industrien unverzichtbar. Im Autokatalysator werden Verbrennungsschadstoffe durch Katalyse in ungiftige Rückstände umgewandelt.

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Metall-Legierungen

Metall-Legierungen sind Verbindungen metallischer Werkstoffe. Moderne Mischmetalle enthalten Seltene Erden und verbessern beispielsweise die Stahlfestigkeit und sind in Flugzeugmotoren sowie Zündsteinen entscheidend.

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Wasserelektrolyse

Grüner Wasserstoff gilt als Hoffnungsträger für klimafreundliche Industrien und den Schwerlastverkehr. Durch Wasserelektrolyse entsteht dieser mit Ökostrom. Die steigende Wasserstoffwirtschaft könnte die Nachfrage nach Seltenen Erden für Elektrolyseure erhöhen.

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Vorkommen

Kritischer Rohstoff mit starker Konzentration

Sowohl die Vereinigten Staaten als auch die Europäische Union stufen Seltene Erden als kritische Rohstoffe ein. Da Lanthan in den Lagerstätten anteilsmäßig häufiger vorkommt, ist die Versorgungssituation bislang als eher wenig kritisch zu bewerten. Es bleibt jedoch die starke Konzentration der Förderung und Weiterverarbeitung auf nur wenige Länder, allen voran China.

Ausbau der Brennstoffzellentechnologie könnte Nachfrage antreiben

Ein zu bedenkender Faktor wäre zudem, ob und wie schnell sich Zukunftstechnologien wie Wasserelektrolyse, Festkörperbatterien und Brennstoffzellen durchsetzen. Der Deutschen Rohstoffagentur DERA zufolge könnte der Bedarf an Lanthan allein für diese Anwendungen bis 2040 leicht über der Bergwerksproduktion von 2018 liegen.

  • Brennstoffzellen: Auf grünem Wasserstoff ruhen viele Hoffnungen für den klimafreundlichen Umbau energieintensiver Industrien
  • Mit dem Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft könnte die Nachfrage nach Lanthan zunehmen

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