ランタン (La)

発見の経緯

発見: 1839 · Carl Gustaf Mosander

1751年、スウェーデンの鉱物学者アクセル・フレドリク・クルーンステットはバストネス鉱山から重い鉱物を発見した。これは後にセライト（cerite）と命名される。30年後、15歳のVilhelm Hisingerが家族が所有していた鉱山からその試料をカール・シェーレに送ったが、シェーレはその中に新元素を発見することはできなかった。1803年、Hisingerがironmasterとなった後、イェンス・ベルセリウスとともにこの鉱物に立ち返り新たな酸化物を単離し、2年前に発見された準惑星セレスにちなんでセリア (ceria) と名付けた。セリアは同時に独立にドイツでマルティン・ハインリヒ・クラプロートにより単離された。1839年から1843年まで、セリアはベルセリウスと同じ家に住んでいたスウェーデンの外科医・化学者のカール・グスタフ・モサンデルにより酸化物の混合物であることが示された。彼は2つの酸化物を分離し、ランタナ（lanthana）とジジミア（didymia）と名付けた。彼は硝酸セリウムの試料を空気中で焙じ、得られた酸化物を希硝酸で処理することで部分的に分解した。ランタンの特性はセリウムの特性とわずかに異なるのみで、その塩の中で一緒に発生するため、これを古代ギリシア語の λανθάνειν [lanthanein]（隠れる、人目を避ける）から命名した。比較的純粋なランタン金属は、1923年に最初に単離された。

用途と応用

La2O3がセラミックコンデンサや、光学レンズの材料に使われる。また、LaNi5は水素吸蔵合金として注目されている。炭酸ランタンが腎不全患者のリン吸収阻害薬（腸管内でリン化合物を形成し吸収を阻害する）として使用されている。ヨハネス・ベドノルツとカール・アレクサンダー・ミュラーが最初に発見（発表）した高温超伝導物質（この時点では転移温度は、それほど高温ではなかった）がランタンを含む銅酸化物セラミックスだった。ランタンの歴史的な最初の用途は、ガスランタンマントルである。カール・ヴェルスバッハは酸化ランタンと酸化ジルコニウムの混合物を使用し、これをActinophorと呼び1886年に特許を取得した。元々のマントルは緑色の光を発しあまり成功せず、1887年にAtzgersdorfに工場を設立した彼の最初の会社は1889年に失敗した。ランタンの現代的な用途は以下。ニッケル・水素充電池の負極材として使用される材料の1つはLa(Ni3.6Mn0.4Al0.3Co0.7)である。他のランタノイドを除去するためのコストが高いため、純粋なランタンの代わりにランタンを50%以上含むミッシュメタルが使用されている。化合物はAB5タイプの金属間化合物である。2017年頃までの一部のハイブリッドカー、特に日本車はニッケル水素電池を使用しているため、ハイブリッドカーの生産には大量のランタンが必要となる。トヨタ・プリウスの典型的なハイブリッド自動車用バッテリーには10 - 15キログラム (22 - 33 lb)のランタンが必要である。技術者が燃料効率を向上させるために技術を推進すると、1台の自動車につき2倍の量のランタンが必要になる可能性がある。水素スポンジ合金はランタンを含むことができる。これらの合金は可逆的な吸着過程で水素気体を自身の体積の400倍まで貯蔵することができる。熱エネルギーはこれを行うたびに放出される。それゆえ、これらの合金は省エネルギーシステムの可能性を持っている。ミッシュメタルは軽い火打ち石で使われる発火合金で、25%から45%のランタンを含む。酸化ランタンやホウ化ランタンは、

同位体

自然発生するランタンは安定した139Laと原始の長寿命放射性同位体である138Laの2つの同位体で構成される。139Laの方がずっと多く、天然ランタンの99.910%を占める。これはs過程（低度から中程度の質量の星で生じる低速中性子捕獲）およびr過程（コア崩壊超新星で生じる高速中性子捕獲）で生成する。非常にまれな同位体138Laは数少ない原始奇数奇数原子核の1つであり、半減期は1.05×1011年と長い。これはs過程とr過程で生成できない陽子の多いp原子核の1つである。138Laはより珍しい180mTaとともにニュートリノが安定した原子核と相互作用するν過程で生成される。他の全てのランタンの同位体は合成により作られ、半減期が約6万年の137Laを除いては、半減期はすべて1日未満であり、ほとんどの半減期が1分未満である。同位体139Laおよび140Laはウランの核分裂により生じる。