Élément chimique · fiche de référence

57La

Lanthane

Le lanthane est l’élément 57 (La), situé en période 6, groupe — et dans le bloc f. À température ambiante, son état de référence est solide. Sa configuration électronique est [Xe] 5d16s2.

Numéro atomique57

Poids atomique standard138,90547(7)

Groupe—

Période6

Blocf

Configuration électronique[Xe] 5d16s2

Structure électronique

Ce qui gouverne sa chimie

Les lanthanides correspondent au remplissage progressif de la sous-couche 4f. Leur chimie est souvent dominée par l’état d’oxydation +3, tandis que les orbitales f partiellement remplies donnent à plusieurs d’entre eux des propriétés magnétiques et optiques remarquables.

Les électrons 4f étant relativement protégés par les couches externes, les lanthanides voisins ont des comportements chimiques très proches. Leur séparation industrielle est donc beaucoup plus difficile que celle d’éléments appartenant à des groupes très différents.

Formes chimiques

Composés, ions et matériaux

Les lanthanides se rencontrent couramment sous forme d’ions +3 dans des oxydes, halogénures et complexes. Leurs composés ont des chimies proches, tandis que les différences d’occupation des orbitales f produisent des propriétés magnétiques et luminescentes caractéristiques.

Comportement physique

État et changements de phase

À température ambiante, l’état de référence est solide. La masse volumique indiquée est 6,162 g/cm³. Le point de fusion est 1 192 K (918.9 °C). Le point d’ébullition est 3 737 K (3 464 °C). La pression, la pureté et la structure cristalline peuvent modifier les valeurs mesurées.

Présence et applications

Présence, formes et usages

Le lanthane est associé aux minerais de terres rares. Ses composés sont utilisés dans certains verres optiques, catalyseurs et matériaux de batteries ; le lanthane métallique intervient aussi dans plusieurs alliages spécialisés.

Dans la pratique

Exemples d’utilisations concrètes

lentilles optiques

Le lanthane entre dans des verres ou matériaux optiques pour régler l’indice de réfraction et la dispersion.

batteries et accumulateurs

Le lanthane intervient dans certaines chimies de batteries, matériaux d’électrode ou électrolytes. Le rôle exact dépend du composé et du type d’accumulateur.

catalyseurs

Le lanthane est utilisé pour accélérer des réactions chimiques sans être consommé dans le bilan global de la réaction.

Position périodique

Ce que montrent les éléments voisins

Le lanthane est en période 6. Dans la série du bloc f affichée ici, il se place entre le baryum et le cérium. Cette séquence permet de le comparer directement aux éléments voisins du bloc f.

Données de référence

Propriétés physiques et atomiques

Classificationlanthanide

État à température ambiantesolide

Électrons par couche2 · 8 · 18 · 18 · 9 · 2

Masse volumique6,162 g/cm³

Point de fusion1 192 K (918.9 °C)

Point d’ébullition3 737 K (3 464 °C)

Électronégativité de Pauling1,1

Première énergie d’ionisation538,1 kJ/mol

Affinité électronique53 kJ/mol

Les valeurs décrivent l’élément ou l’atome neutre lorsque cela s’applique. Les propriétés physiques peuvent dépendre de l’allotrope, de la pression et des conditions de mesure.

Histoire

Découverte et identification

La découverte du lanthane est associée à Carl Gustaf Mosander. L’identification de l’élément, son isolement sous forme pure et l’attribution ultérieure de son numéro atomique ne correspondent pas nécessairement au même moment historique.

Isotopes et poids atomique

Ce que signifie la valeur du tableau

Le poids atomique standard est 138.90547(7). Cette valeur décrit la composition isotopique de la matière terrestre naturelle ; ce n’est pas la masse d’un atome particulier.

Le lanthane possède au moins un isotope stable. Les isotopes ont le même nombre de protons et appartiennent donc au même élément, mais ils diffèrent par leur nombre de neutrons et leur masse atomique.

Précautions

Manipulation et exposition

Les risques associés au lanthane dépendent de la forme chimique, de la dose et de la voie d’exposition. Le lanthane élémentaire, ses ions et ses composés peuvent avoir des effets biologiques très différents : il faut consulter les données de sécurité de la substance réellement manipulée.