Una forma ideal de representar els elements químics seria situar-los ordenadament d’acord amb el nombre atòmic ascendents (1, 2, 3, etc.), de tal manera que cada casella d’un element fos a la dreta del precedents, però que alhora fos just a sota de l’element del període precedent del seu mateix grup. Això és el que cerca, per exemple, la taula periòdica dissenyada per Theodor Benfey en el 1964. En el disseny habitual de la taula periòdica, aquesta ideal es trenca. Com que cada període es representa en una filera diferent, es perd la connexió entre el darrer element de cada període i el primer element del període següent. D’altra banda, hem de recordar que per a cada període el nombre d’elements creix: en el primer període, n’hi ha 2; en el segon i tercer períodes, n’hi 8; en el quart i cinquè períodes n’hi ha 18; en el sisè i setè períodes n’hi ha 32; en el vuitè i novè períodes n’hi hauria (teòricament), 50. Per fer cabuda a aquest nombre creixent ho fa un salt entre el l’hidrogen i l’heli, entre el beril•li i el bor i entre el magnesi i l’alumini. Si seguim aquesta lògica, també hauríem de separar el calci de l’escandi, l’estronci de l’itri, etc. Però el que se sol fer en aquest cas es deixar una casella buida entre el bari i el hafni, i entre el radi i el ruterfordi, posar-hi a dins signes de referència (p. ex.: *, **) que crida a un bloc separat que és col•locat a sota. El problema de fer-ho així és que hom pot confondre les assignacions de grups d’elements que es fan per a la taula general amb la que es deixa sense fer per aquests elements. S’entén que aquest bloc separat, el bloc f, queda fora de la divisió en grups d’elements, i que cal entendre’l com un bloc format per lantànids (els elements del bloc f del sisè període) i per actínids (els elements del bloc f del setè període). La taula periòdica de Charles Janet, del 1928, resolia aquest problema, distribuint els diferents blocs d’elements. A la dreta del tot, el bloc s, seguit del bloc p, del bloc d i del bloc f. Però aquest disseny té el desavantatge de separar l’heli dels altres gasos nobles, i de fer que els períodes quedin encavalcats entre filera i filera. Pot ser seria més senzill adoptar la distribució actual, però deixant el bloc f entre el bloc s i el bloc d, de la mateixa manera que el bloc d es col•loca entre els blocs s i p. Si ho fem, però, tindrem per als primers set períodes (que són els que contenen tots els elements coneguts) un total de 32 columnes. Cada columna correspon a un grup d’elements, i seria una mica traumàtic torna a renumerar-los tal com es va fer per encabir els grups corresponents al bloc d. Una alternativa seria introduir una nova numeració exclusivament per al grup f (f1, f2, f3, etc.). Però si ho fem així, podríem tirar per la coherència, i renumerar els grups d’elements com a s1, s2; d1, d2, d3, etc.; p1, p2, p3, p4, p5 i p6. Sigui com sigui nosaltres entrem, en arribar al nombre 7, en el bloc f.
Disposició habitual de la taula periòdica dels elements
Carl Gustaf Mosander i la descoberta del lantà
Carl Gusfat Mosander
Carl Gustaf Mosander va nàixer a Kalmar el 10 de setembre del 1797, on va estudiar a l’escola primària. A 12 anys, amb la mare, es van traslladar a Estocolm. Aviat entraria com a aprenent en l’apoteca Ugglan. Aprovà l’exam de farmàcia el 1817, però ja amb la idea d’estudiar de medicina. Començà a preparar-se el 1819, i l’any següent inicià estudis a l’Institut Karolinska. Fou en l’Institut on, de la mà de Jöns Jakob Berzelius, s’interessà per la química. Compaginà els estudis de química amb els de medicina i, el 1824, obtingué el mestratge de cirurgia.
El 1829, Mosander ocupà una plaça d’adjunt al Karolinska. A partir del 1832, ja era professor interí i, el 1836, obtingué ja la plaça ordinària de química i farmàcia.
En el 1838, Mosander treballava amb nitrat de ceri. En escalfar la mostra i fer-la reaccionar amb àcid nítric, sospità que darrera de la cèria (òxid de ceri) hi havia d’haver una altra terra rara minoritària, però substancialment diferent de la cèria originària que havien descrit Klaproth, Berzelous i Hisinger 35 anys abans. En el 1839 comunicà la descoberta com una nova terra rara, a la que denomina lantana, d’acord amb el verb grec λανθανω, que vol dir amagar-se, passar inadvertit, romandre ocult. La “lantana”, efectivament, havia passat desapercebuda “sota” la cèria. D’acord amb l’ús habitual de la nomenclatura, el mot “lantana” (també transcrit com “lanthana”) s’havia de reservar a la substància tèrria, mentre que la forma masculina “lantanum/lanthanum” era la que es faria servir per al metall elemental. La “lantana”, doncs, seria l’òxid de lantà. Mosander tan sols aconseguia mostres imperfectament pures de lantà, i fou sobretot a partir de l’estudi de l’òxid de lantà i de diverses sals lantàniques que sostingué aquesta proposta.
Les anomenades “terres rares” s’havien guanyat aquest nom per la forta raresa dels minerals que la contenien. Amb l’aportació de Mosander a la cèria i a l’ítria, calia afegir la lantana. Mosander hi havia treballat en aquest camp de la química des de feia tretze anys i, així, en 1839, quan hom va descriure un nou mineral de terres rares, particularment ric en lantana, se l’homenatjà donant el nom de mosandrita a aquest mineral.
Les tècniques d’anàlisi química basades en la precipitació fraccional permeteren Mosander d’aprofundir en la composició elemental de les terres rares. En el 1842, trobava que mostres de lantana contenien, addicionalment, una altra terra rara, a la que denominà didímia, del grec δίδυμος, en tant que aquesta terra era “bessona” de la lantana. De manera similar, en el 1843, Mosander distingia en l’ítria, dues terres rares addicionals, de colors característics, a les que denominà d’acord amb el topònim Ytterby, com a èrbia i tèrbia.
Els elements posats de manifest per Mosander van ser paulatinament acceptats. El lantà fou simbolitzat amb les inicials “La”. Amb les adaptacions gràfiques i fonològiques corresponents, el mot “lanthanum” fou adoptat per pràcticament totes les llengües. En català, trobem diverses adaptacions: lantani, lantan o lantà. La derivació normal de “lanthanum” és lantà (lantan és la forma recollida en el Diccionari Alcover Moll). Lantani deriva de “lanthanium”, que potser hauria estat la forma més coherent si atenem tots els altres metalls de terres rares acaben en “-ium”. El Diccionari de l’Institut d’Estudis Catalans s’estimà més “lantani”, però no serem nosaltres els qui ara esmenarem la plana a Mosander i, de retruc, a la IUPAC.
En el 1845, Mosander esdevingué curador del Museu Nacional de Mineralogia. Alhora, feia de professor i inspector a l’Institut Farmacèutic. Hi faria de professor fins el 1857. Mosander es va morir a Lovö (Comtat d’Estocolm) el 15 d’octubre del 1858.
Mosander havia contribuït en una mesura gens modesta a la multiplicació d’elements químics. Pels volts del 1865, hom reconeixia ja un total de 62 elements químics. John Newlands fou un dels pioners en la sistematització d’aquests elements. Per fer-ho proposà una llei d’octaus, que reconeixia set grups i vuit sèries. Això deixava un total de 56 caselles. Per cobrir la diferència Newlands situava plegats alguns elements químics similars. Era el cas del lantà (La) que era col•locat al costat del ceri (Ce) en la casella 33, és a dir en la del grup del bor (Bo), on figuraven diversos elements que solien fer compostos trivalents.
En aquells anys es feren altres intents similars, però qui guanyà aviat en popularitat fou la taula periòdica de Dmitri Mendeleev. En la taula del 1869, el lantà (“La = 94”) és col•locat en el quart període, dins del grup putatiu de l’erbi (?Er = 56).
En el redisseny de la taula del 1871, Mendeleev assigna un pes químic molt més elevat al lantà i, sense gaire convenciment (escriu “??La = 180”) el col•loca en el desè període, dins del grup IV (el grup del carboni).
La química del lantà, en relació a la d’altres terres rares, era més ben coneguda. La major electronegativitat del lantà, feia més fàcil separar-lo en solucions nítriques de minerals de terres rares. Amb l’addició d’òxid de magnesi o de gas amoni diluït hom podia fer una precipitació diferencial que deixés els cations La3+ en dissolució.
Mendeleev va introduir en els anys 1870 una tècnica alternativa de cristal•lització fraccional, basada en l’addició del tetrahidrat d’amoni-nitrat, que permetia una bona separació de les sals de lantà i les sals de didimi. L’aprofundiment en la química de les terres rares, però, deixà Mendeleev amb més dubtes que respostes sobre la seva posició en la taula periòdica.
La taula de Mendeleev del 1871, patiria un canvi substancial en col•locar-se en un bloc a banda els metalls “de transició”. De manera similar, els metalls “de terres rares” passarien a un bloc també separat. En el darrer terç del segle XIX, el nombre d’elements de terres rares va créixer notablement, amb descobertes, algunes d’elles després retractades o refutades. El lantà quedà situat en el sisè període, i hom denominà “lantànids” tots els altres elements que el seguien en nombre atòmic fins arribar al luteci (descobert el 1907).
Un dels que havia participat activament en el coneixement d’aquests elements fou Carl Auer von Welsbach (1858-1929). En el 1885 també fou pioner en la seva aplicació pràctica, amb la patent de l’Actinophor, una manta incandescent, feta amb una barreja d’òxid de magnesi (60%), òxid de lantà (20%) i òxid d’itri (20%). L’empresa que les comercialitzà, però, va fer fallida en el 1889.
En el 1923, hom obtingué lantà metàl•lic d’una puresa acceptable.
En el 1949, hom descobrí un gran dipòsit de bastnäsita, una carbonatita de terres rares, en Mountain Pass (Califòrnia). Fins llavors, els dipòsits de minerals de terres rares havien fet honor al seu nom. Després hom trobà dipòsits similars a Àfrica i a Àsia.
Pel que fa a la producció de compostos de lantà, hom encara depengué, a grans trets, de les tècniques de cristal•lització fraccional de l’època de Mendeleev fins els anys 1950. De mica en mica foren substituïts per mètodes d’extracció amb solvents. Tot i amb tot, la cristal•lització fraccional encara era millorada l’any 1967 per R. J. Callow, que la utilitzà per aconseguir per primera vegada lantà metàl•lic d’una puresa del 99,99%. D’altra banda, la cristal•lització fraccional oferia compostos de lantà a un preu assequible.
Una aplicació habitual dels lantànids, que gairebé arribà a suposar un 25% del consum mundial, fou com a additius en làmpades d’arc de carboni, per millorar-ne la qualitat de la llum.
A partir dels anys 1970, la recerca en el desenvolupament de bateries níquel-hidrogen (NiMH), feta en els Philips Laboratories i el CNRS, incorporà l’ús de metalls de terres rares en l’elèctrode negatiu. La inestabilitat de l’aliatge, però, limitava la seva perdurabilitat. En el 1987, Willems i Buschow empraren una barreja de La0,8Nd0,2Ni2,5Co2,4Si0,1 que conferia a la bateria la capacitat de resistir 4000 cicles de càrrega-descàrrega amb una pèrdua modesta de capacitat (del 16%). En el 1989 ja es comercialitzen les primeres bateries NiMH.
El lantà: isòtops i abundància
La massa atòmica estàndard del lantà és de 138,90547 uma, valor que resulta de la mitjana ponderada dels seus dos isòtops naturals, 139La i 138La. Un llistat complet dels isòtops coneguts fa:
– lantà-117 (117La; 116,95007 uma). Nucli format per 57 protons i 60 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,0235 s. Decau alternativament a bari-117 (amb emissió d’un positró) o a bari-116 (amb emissió d’un protó). Posseeix un estat metastable (117mLa) a 151 keV, que té una semivida de 0,01 s.
– lantà-118 (118La; 117,94673 uma). Nucli format per 57 protons i 61 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,2 s. Decau a bari-118, amb emissió d’un positró.
– lantà-119 (119La; 118,94099 uma). Nucli format per 57 protons i 62 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1 s. Decau a bari-119, amb emissió d’un positró.
– lantà-120 (120La; 119,93807 uma). Nucli format per 57 protons i 63 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 2,8 s. Decau bé a bari-120 (amb emissió d’un positró) o a cesi-119 (amb emissió d’un protó i d’un positró).
– lantà-121 (121La; 120,93301 uma). Nucli format per 57 protons i 64 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 5,3 s. Decau bé a bari-121 (amb emissió d’un positró) o a cesi-120 (amb emissió d’un protó i d’un positró).
– lantà-122 (122La; 121,93071 uma). Nucli format per 57 protons i 65 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 8,6 s. Decau a bari-122 (amb emissió d’un positró) o a cesi-121 (amb emissió d’un protó i d’un positró).
– lantà-123 (123La; 122,92624 uma). Nucli format per 57 protons i 66 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 17 s. Decau a bari-123, amb emissió d’un positró.
– lantà-124 (124La; 123,92457 uma). Nucli format per 57 protons i 67 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 29,21 s. Decau a bari-124, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (124mLa) a 100 keV, que té una semivida de 21 s.
– lantà-125 (125La; 124,920816 uma). Nucli format per 57 protons i 68 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 64,8 s. Decau a bari-125, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (125mLa) a 107,0 keV, que té una semivida de 0,39 s.
– lantà-126 (126La; 125,91951 uma). Nucli format per 57 protons i 69 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 54 s. Decau a bari-126, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (126mLa) a 210 keV, que té una semivida de 20 s.
– lantà-127 (127La; 126,916375 uma). Nucli format per 57 protons i 70 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 310 s (5 minuts). Decau a bari-127, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (127mLa) a 14,8 keV, que té una semivida de 220 s i que decau bé a l’estat basal o directament a bari-127.
– lantà-128 (128La; 127,91559 uma). Nucli format per 57 protons i 71 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 311 s (5 minuts). Decau a bari-128, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (128mLa) a 100 keV, que té una semivida inferior a 84 s i que decau a l’estat basal.
– lantà-129 (129La; 128,912693 uma). Nucli format per 57 protons i 72 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 696 s (12 minuts). Decau a bari-129, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (129mLa) a 172,1 keV, que té una semivida de 0,56 s, i que decau a l’estat basal.
– lantà-130 (130La; 129,912369 uma). Nucli format per 57 protons i 73 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 520 s (9 minuts). Decau a bari-130, amb emissió d’un positró.
– lantà-131 (131La; 130,91007 uma). Nucli format per 57 protons i 74 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 3500 s (59 minuts). Decau a bari-131, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (131mLa) a 304,52 keV, que té una semivida de 1,7•10-4 s.
– lantà-132 (132La; 131,91010 uma). Nucli format per 57 protons i 75 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,7•104 s (5 hores). Decau a bari-132, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (132mLa) a 188,18 keV, que té una semivida de 1460 s, i que decau bé a l’estat basal (76%) o directament a bari-132 (24%).
– lantà-133 (133La; 132,90822 uma). Nucli format per 57 protons i 76 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,408•104 s (4 hores). Decau a bari-133, amb emissió d’un positró.
– lantà-134 (134La; 133,908514 uma). Nucli format per 57 protons i 77 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 387 s (6 minuts). Decau a bari-134, amb emissió d’un positró.
– lantà-135 (135La; 134,906977 uma). Nucli format per 57 protons i 78 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 7,02•104 s (20 hores). Decau a bari-135 (amb emissió d’un positró).
– lantà-136 (136La; 135,90764 uma). Nucli format per 57 protons i 79 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 592 s (10 minuts). Decau a bari-136, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (136mLa) a 255 keV, que té una semivida de 0,114 s, i que decau a l’estat basal.
– lantà-137 (137La; 136,906494 uma). Nucli format per 57 protons i 80 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 2•1012 s (60 mil anys). Decau a bari-137, amb per captura electrònica.
– lantà-138 (138La; 137,907112 uma). Nucli format per 57 protons i 81 neutrons. És un isòtop inestable, però amb una semivida considerablement llarga, de 3,22•1018 s (102 mil milions d’anys). Decau majoritàriament (66,4%) a bari-138 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (33,6%), a ceri-138 (amb emissió d’un electró). Amb una semivida tan llarga, la major part de la dotació primordial de la Terra és mantinguda, amb una freqüència relativa de 0,09%. Posseeix un estat metastable (138mLa) a 72,57 keV, que té una semivida de 1,16•10-7 s.
– lantà-139 (139La; 138,9063533 uma). Nucli format per 57 protons i 82 neutrons. És un isòtop estable, per bé que teòricament susceptible de fissió espontània. És, de llarg, l’isòtop majoritari (amb una freqüència de 99,91% en mostres terrestres). Part de la dotació terrestre resulta de la fissió de radioisòtops més pesants.
– lantà-140 (140La; 139,9094776 uma). Nucli format per 57 protons i 83 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,4499•105 s (2 dies). Decau a ceri-140, amb emissió d’un electró. És producte de la fissió de radioisòtops més pesants.
– lantà-141 (141La; 140,910962 uma). Nucli format per 57 protons i 84 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,41•104 s (4 hores). Decau a ceri-141, amb emissió d’un electró.
– lantà-142 (142La; 141,914079 uma). Nucli format per 57 protons i 85 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 5470 s (91 minuts). Decau a ceri-142, amb emissió d’un electró.
– lantà-143 (143La; 142,916063 uma). Nucli format per 57 protons i 86 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 852 s (14 minuts). Decau a ceri-143, amb emissió d’un electró.
– lantà-144 (144La; 143,91960 uma). Nucli format per 57 protons i 87 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 40,8 s. Decau a ceri-144, amb emissió d’un electró.
– lantà-145 (145La; 144,92165 uma). Nucli format per 57 protons i 88 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 24,8 s. Decau a ceri-145, amb emissió d’un electró.
– lantà-146 (146La; 145,92579 uma). Nucli format per 57 protons i 89 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 6,27 s. Decau normalment (99,99%) a ceri-146 (amb emissió d’un electró) o, alternativament (0,007%), a ceri-145 (amb emissió d’un neutró i d’un electró). Posseeix un estat metastable (146mLa) a 130 keV, que té una semivida de 10,0 s, i que decau directament a ceri-146.
– lantà-147 (147La; 146,92824 uma). Nucli format per 57 protons i 90 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 4,015 s. Decau normalment (99,96%) a ceri-147 (amb emissió d’un electró) o, alternativament (0,04%), a ceri-146 (amb emissió d’un neutró i d’un electró).
– lantà-148 (148La; 147,93223 uma). Nucli format per 57 protons i 91 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,26 s. Decau normalment (99,85%) a ceri-148 (amb emissió d’un electró) o, alternativament (0,15%), a ceri-147 (amb emissió d’un neutró i d’un electró).
– lantà-149 (149La; 148,93473 uma). Nucli format per 57 protons i 92 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,05 s. Decau majoritàriament (98,6%), a ceri-149 (amb emissió d’un electró) o, alternativament (1,4%), a ceri-148 (amb emissió d’un neutró i d’un electró).
– lantà-150 (150La; 149,93877 uma). Nucli format per 57 protons i 93 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,51 s. Decau majoritàriament (97,3%) a ceri-150 (amb emissió d’un electró) o, alternativament (2,7%), a ceri-149 (amb emissió d’un neutró i d’un electró).
– lantà-151 (151La; 150,94172 uma). Nucli format per 57 protons i 94 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,3 s. Decau a ceri-151, amb emissió d’un electró.
– lantà-152 (152La; 151,94625 uma). Nucli format per 57 protons i 95 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,2 s. Decau a ceri-152, amb emissió d’un electró.
– lantà-153 (153La; 152,94962 uma). Nucli format per 57 protons i 96 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,15 s. Decau a ceri-153, amb emissió d’un electró.
– lantà-154 (154La; 153,95450 uma). Nucli format per 57 protons i 97 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,1 s. Decau a ceri-154, amb emissió d’un electró.
– lantà-155 (155La; 154,95835 uma). Nucli format per 57 protons i 98 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,06 s. Decau a ceri-155, amb emissió d’un electró.
L’àtom neutre de lantà conté 57 electrons, amb una configuració basal d’escorça de 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p65d16s2. És, doncs, un element de període 6. Si atenem a la configuració electrònica, donaríem la raó als qui el classifiquen en el bloc d, dins del grup 3 (el grup de l’escandi). Ja vam veure com els elements del grup 3 dels període 4 i 5 (l’escandi i l’itri) són comptats entre els metalls de terres rares, i també és aquest el cas del lantà. El més habitual, però, és l’assignació del lantà al bloc f i, de fet, tots els elements del sisè període del bloc f, són designats amb el nom comú de “lantànids”. Forçant les definicions, podríem parlar d’un grup f1, i encabir-hi el lantà i l’actini. L’estat d’oxidació més habitual del lantà és +3 (La3+, corresponent a la ionització dels electrons dels nivells 5d i 6s). També el podem trobar amb +2 i 0. El radi atòmic empíric és de 1,87•10-10 m.
Peça de lantà metàl•lic
En condicions estàndards de pressió i de temperatura, el lantà elemental es presenta com un sòlid metàl•lic de color blanc argentí, tou (2,5 en l’escala de Mohs), dúctil. L’al•lòtrop estable en aquestes condicions segueix una estructura cristal•lina hexagonal, amb una densitat de 6162 kg•m-3. A pressió estàndard, si elevem la temperatura a 583 K, transiciona a una estructura cúbica centrada en les cares i, a 1138 K passa a una estructura cúbica centrada en el cos.
Si continuem elevant la temperatura a pressió estàndard, el lantà elemental fon a 1193 K. El lantà elemental líquid té una densitat de 5940 kg•m-3 en el punt de fusió. L’ebullició, a pressió estàndard, es produeix a 3737 K.
El lantà metàl•lic és inestable en condicions atmosfèriques. Una peça d’1 cm3 s’oxidaria completament en menys d’un any. Si hom eleva la temperatura a 423 K, l’oxidació completa a La2O3 s’esdevé ràpidament. En contacte amb aigua forma La(OH)3, més ràpidament com més elevada sigui la temperatura. En solució aquosa, els ions La(III) es presenten en complexos [La(OH2)9]3+
Entre els compostos de lantà podem esmentar:
– hidrurs: LaH3 i LaH2 (més inestable).
– òxids: La2O3 (lantana), que en condicions estàndards es presenta com un sòlid blanc força higroscòpic de 6510 kg•m-3 de densitat.
– hidròxid: La(OH)3.
– halurs: LaF3, LaCl3, LaBr3, LaI3.
L’abundància atòmica del lantà en l’univers és condicionada pels processos de nucleosíntesi d’estels de fusió madurs (especialment, els massius), per les rutes de desintegració de radioisòtops més pesants i per l’estabilitat dels seus propis isòtops. Estrictament, tan sols és observacionalment estable el lantà-139. Això fa que, com sol ser habitual en els elements de nombre Z senar, el lantà sigui menys abundant que els elements que el flanquegen en la taula periòdica, el bari i el ceri. El lantà, de fet, tan sols supera en abundància un grapat d’elements més lleugers (el tecneci, l’indi, l’antimoni i el cesi). Alhora, a banda del ceri, entre els elements més pesants, el depassen també el neodimi, l’osmi, l’iridi, el platí, el mercuri i el plom.
En el planeta Terra, l’abundància global del lantà és de 0,44 ppm en termes de massa (0,082 ppm en termes atòmics). És un element litòfil, de manera que es troba molt més concentrat en l’escorça, on assoleix una abundància de 32 ppm en termes de massa. Entre els metalls de terres rares, és superat únicament en termes atòmics pel ceri. El trobem fonamentalment en forma combinada, com ara en lantana (òxid de lantà). Minerals com la monazita (Ce,La,Th,Nd,Y)PO4 o la bastnäsita (Ce,La,Y)CO3F tenen continguts de lantà de 25-38%.
Bastnäsita procedent de Burundi
La concentració de lantà en la hidrosfera varia d’acord amb el context geològic. En l’oceà, la concentració típica és de 3,4 μg•m-3.
El lantà, fins on se sap, no és bioelement per a cap organisme. En termes generals, els organismes l’absorbeixen malament, però les quantitats absorbides també són eliminades lentament. En el cos humà trobem típicament valors de 1,37 ppm (en termes de massa), de manera que per a un individu de 70 kg podríem esperar un contingut de lantà de 0,8 mg.
Els cations La3+ actuen sobre diversos receptors i canals iònics. Per exemple, són un modulador al•lostèric positiu de receptors GABA, com a mimètics de cations zinc. Així doncs, tenen un efecte pro-gabaèrgic, en el sistema nerviós central (Boldyreva, 2005).
Aplicacions del lantà
Les principals fonts minerals comercials de lantà són la monazita i la bastnäsita. Els minerals són polvoritzats a sorra, i enriquits en terres rares mitjançant separació electromagnètica. Aquesta sorra és digerida en H2SO4 98% durant varies hores 390-420 K. En resulta un fang gris que es refredat amb aigua, i es deixa precipitar el residu. La solució és tractada amb NaOH per elevar-ne el pH a 3-4. Després d’una ronda de precipitació, la solució es tracta amb oxalat amònic, la qual cosa produeix la formació d’oxalats insolubles de metalls de terres rares. El precipitat és convertit en òxid i dissolt en àcid nítric. Segueix ja una ronda de cristal•litzacions, en la qual el lantà és recuperat en forma de nitrat d’amoni i de lantà.
Alternativament, també pot recuperar-se sals de lantà de la solució de terres rares a través d’un procés de bescanvi iònic, basat en el 2-etilhexilèster o en l’àcid 2-etilhexilfosfònic.
A partir del La2O3 s’obté lantà metàl•lic. Per fer-ho, se l’escalfa amb clorur d’amoni i àcid fluorhídric a 600-700 K, obtenint LaCl3 que és reduït amb un metall alcalinoterri (com ara, el liti) en una atmosfera inert (al buit o argó). També es pot sotmetre el LaCl3 a electròlisi amb NaCl o KCl a temperatures elevades.
Bateria de Ni-MH d’un Toyota Prius. El Toyota Prius, llençat al mercat nipó en el 1997, fou pioner entre els vehicles elèctrics híbrids de comercialització massiva. Combina un motor de combustió interna amb un sistema de propulsió elèctric, tots dos connectats a la transmissió mecànica
Per a la confecció de bateries d’hidrur de níquel-metall, s’utilitza lantà, però tot sovint en forma de barreja de lantà amb altres lantànids (amb riqueses de lantà tan baixes com del 50%). L’hidrur de níquel-metall és una substància intermetàl•lica amb fórmules com ara La(Ni3,6Mn0,4Al0,3Co0,7). Aquestes bateries són utilitzades en molts models d’automòbils híbrids. Això fa del lantà un element estratègic si aquest sector automobilístic ha de créixer ja que cada bateria requeriria entre 10 i 30 kg de lantà.
Diversos aliatges de lantà tenen diferents aplicacions:
– en acers, el lantà millora la mal•leabilitat, la resistència i la ductilitat.
– l’addició del lantà en aliatges basats en molibdè n’augmenta la duresa i la sensibilitat a variacions tèrmiques.
– el lantà és afegit en alguns aliatges d’esponges d’hidrogen. Aquests aliatges metàl•lics poden abdsorbir de manera reversible fins a 400 volums equivalents d’hidrogen normobàric. Tenen interès, doncs, en l’emmagatzematge d’hidrogen com a reserva energètica.
– aliatges de lantà (25-45%) tenen interès per les seves propietats pirofòriques (en encenedors, etc.).
Lantana (òxid de lantà) en pols
Diferents compostos de lantà tenen aplicacions com ara:
– el LaF3 és utilitzat en la confecció del vidre ZBLAN (ZrF4-BaF2LaF3-AlF3-NaF). Aquest i altres vidres de fluorurs tenen una transmitància elevada en l’espectre d’infraroig, la qual cosa els aplicables en sistemes de comunicació per fibra òptica.
– el La2O3 és també utilitzat en la indústria del vidre. Se l’addiciona en vidres òptics (lents fotogràfiques, telescòpiques, etc.).
– en la indústria electrònica, el La2O3 és utilitzat com a additiu en processos com ara la sinterització líquida de Si3N4 i ZrB2.
– el La2O3 és utilitzat com a additiu en el tungstè d’arcs elèctrics, com a alternativa no-radioactiva a l’ús del tori.
– el LaBr3 i LaCl3, dopats amb ceri, són utilitzats com a escintil•ladors inorgànics. Així se’ls ha integrat en detectors de neutrons, de raigs gamma, etc.
– petites quantitats de compostos de lantà (per exemple, en preparats de bentonita) són afegides en productes per a piscines, ja que els cations La3+ reaccionen fàcilment amb fosfats. D’aquesta manera ajuden a limitar la concentració de fosfats solubles i el consegüent creixement algal. Per aquesta i altres reaccions, també se’ls utilitza en barreges catalitzadores en per a extracció d’hidrocarburs per fractura hidràulica. És també per l’afinitat amb els fosfats, que el carbonat de lantà (La2(CO3)3) és emprat com a fàrmac mèdic (Fosrenol) i veterinari (Renalzin) en el tractament d’hiperfosfatèmies: actua a nivell intestinal interferint l’absorció de fosfat alimentari.
– el LaF3, sol o freqüent barrejat amb altres fluorurs (p.ex. EuF2), és utilitzat en les membranes selectives d’elèctrodes de fluorurs. Els elèctrodes de fluorurs permeten mesurar la concentració de F–, per exemple en estimar la qualitat de dentífrics.
– l’ús de La2O3 i LaB com a materials d’emissió d’electrons per a tubs catòdics.
– els cristalls de LaB6 són emprats com a emissors d’electrons en microscopis electrònics. El lantà metàl•lic també és utilitzat en microscòpia electrònica en procediments de tinció.
– els cristalls de LaB6 també han estat estudiats com a font d’electrons en propulsors iònics basats en l’efecte Hall. Els electrons emesos, atrapats en un camp magnètic, són utilitzats per a ionitzar el propel•lent (per exemple, xenó).
Des de la Mediterrània 
