Lantano

El lantano es el elemento químico que da origen a la serie química de los lantánidos. En la tabla periódica se halla entre el bario y el cerio. Posee una masa atómica igual a 138,906, se representa por el símbolo La y su número atómico es el 57.

El lantano es un metal relativamente abundante en la corteza terrestre que se encuentra generalmente junto con el cerio, y otros elementos, en minerales de tierras raras, como la monacita y la bastnasita.

Este metal lantanoide fue descubierto en 1839 por el químico sueco Carl Mosander como una impureza en una muestra de nitrato de cerio, que obtuvo tostando la muestra y diluyéndola luego en ácido nítrico, para así obtener óxido de lantano.

Características y propiedades

El lantano es un metal blando de color plateado claro que se descolora al ser expuesto al aire. Este metal es tan blando puede ser cortado con un cuchillo.

Es el primer metal de la serie de los lantánidos, una serie cuya denominación se deriva del nombre de este metal, evidentemente.

Al lantano también se le considera como el primer elemento de período 6 de los metales de transición, siendo colocado en el grupo 3 de la tabla periódica y en el bloque d.

No obstante, en algunas ocasiones se considera que el lantano no pertenece a ningún grupo, pero forma parte del bloque f.

Es el metal menos volátil de todos los lantánidos.

Este metal no tiene ningún rol biológico en el cuerpo humano, pero es esencial para algunas bacterias. Tiene una baja y moderada toxicidad y presenta cierta actividad antimicrobiana.

Se conocen 38 isótopos del lantano, de los cuales solamente el inestable 138La y el estable 139La se producen naturalmente en la corteza terrestre, constituyendo al lantano (57La). El lantano-139 representa el 99,91 % del lantano de la corteza terrestre.

El lantano es el 28° elemento químico más abundante en la corteza terrestre, siendo el tercer lantánido más abundantes, después del neodimio y el cerio. Las principales fuentes minerales de este metal son la cerita, la monacita, la allanita y la bastnasita.

Propiedades físicas

  • Su punto de fusión es 920 °C y su punto de ebullición es 3457 °C.
  • Organolépticamente, es un metal de color plateado, pesado, inodoro y blando.
  • En condiciones ambientales promedio se encuentra en estado sólido.
  • Su densidad es de 6146 kg/m3.
  • Es un metal débilmente paramagnético.
  • Tiene una alta resistividad a temperatura ambiente.
  • Tiene una dureza en escala de Mohs de 2,5.

Propiedades químicas

  • Posee una alta reactividad, siendo el lantánido más reactivo.
  • Reacciona rápidamente con el oxígeno atmosférico. Al arder forma óxido de lantano (III), La2O3, un compuesto casi tan básico como el óxido de calcio.
  • Es susceptible a la corrosión, de forma tal que el óxido formado se desprende como espalación, al igual que el deterioro del hierro por corrosión.
  • Reacciona lentamente con el agua fría y rápidamente con el agua caliente, formando hidróxido de lantano (III).
  • Al ser calentado reacciona directamente con el carbono, nitrógeno, azufre, fósforo, boro, selenio, silicio y arsénico.
  • Reacciona con los halógenos a temperatura ambiente para formar tri-halogenuros.
  • El lantano es la base más fuerte de los metales lantanoides.
  • Sus estados de oxidación son 0, +1, +2 y +3.
  • Atómicamente está compuesto por 57 electrones, 82 neutrones y 57 protones.
  • Sus electrones oscilan en 6 niveles de energía.

Propiedades mecánicas

  • Es un metal maleable y dúctil.

Usos

Uno de los principales usos del lantano consiste en la elaboración de la aleación mischmetal, la cual además del lantano contiene cerio, neodimio, praseodimio, gadolinio e iterbio.

El mischmetal es una aleación pirofórica usada en la fabricación de baterías de hidruro metálico de níquel y de piedras de encendedor.

El lantano también se aplica en aleaciones de esponja de hidrógeno, las cuales almacenan hasta 400 su propio volumen en procesos de absorción reversibles.

El óxido y boruro de lantano se emplean en tubos de vacíos de dispositivos electrónicos como cátodos caliente por su fuerte capacidad de emisión de electrones.

Además, el óxido de lantano (III) se emplea para mejorar la resistencia alcalina de vidrios, en especial los vidrios de absorción infrarroja de cámaras y lentes de telescopios. También se aplica como aditivo en la fase líquido de la sinterización del nitruro de silicio y diborudo de zirconio.

Lentes de telescopio
Lentes de telescopio

En metalurgia, se agregan trazas de lantano al acero para mejorar su ductilidad, maleabilidad y resistencia a los impactos. Mientras que la adición de lantano al molibdeno provoca una reducción de su dureza y su sensibilidad en variaciones térmicas.

En medicina, el carbonato de lantano se emplea como medicamento de absorción de excesos de fosfatos en casos de hiperfosfatemia y en la etapa final de la enfermedad renal crónica.

Dónde se encuentra

A pesar de ser considerado históricamente como una tierra rara, el lantano es un metal abundante, siendo 3 veces más abundante que el plomo. Sin embargo, se le considera una tierra rara por las dificultades implicadas en su extracción minera.

El isótopo lantano-139 se produce primordialmente por medio de los procesos de captura neutrónica lenta, en estrellas con una masa solar entre baja y media; y  en captura neutrónica rápida, en el colapso del núcleo estelar durante una supernova.

La casi totalidad del lantano hallado en los minerales monacita, bastnasita, cerita y allanita se encuentra como lantano-139. Las mayores fuentes de este isótopo son la monacita y la bastnasita.

Obtención

El lantano se obtiene de la bastnasita a través de la pulverización del mineral, para ser posteriormente tratado con ácido sulfúrico caliente y concentrado. Luego, el producto obtenido es secado y filtrado con agua.

bastnasita
Bastnasita

Por otra parte, el lantano se obtiene también diluyendo monacita en ácido sulfúrico concentrado y caliente, produciéndose sulfatos de tierras raras. Estos son tratados con oxalato de amonio para producir oxalatos insolubles de tierras raras. Luego, estos son convertidos en óxidos por recocido.

Los óxidos son disueltos de en ácidos nítricos. Finalmente el lantano es separado por cristalización fraccionada como una doble sal con oxalato de aluminio. También se aplica técnicas de intercambio iónico para obtener cantidades más puras de lantano.

Sin embargo, el lantano metálico se obtiene del óxido calentado con cloruro de amonio o con ácido fluorhídrico y fluoruros a una temperatura entre 300 y 400 °C, produciéndose cloruros y fluoruros. Estos finalmente son reducidos con álcalis en vacío o en atmosfera de argón.

Quién lo descubrió

Entre 1839 y 1843, Mosander demostró que una muestra de ceria (óxido de cerio) estaba compuesta por una mezcla de óxidos. Este químico logró separar dos de esos óxidos, a los cuales nombró lanthana y didymia.

Carl Gustaf Mosander
Carl Gustaf Mosander

No obstante, en 1839 un estudiante del Instituto Karolinska, llamado Axel Erdmann, también descubrió independientemente lantano en un mineral proveniente de la isla de Låven, en Noruega.

El descubrimiento se le fue concedido a Mosander, porque este explicó que su retraso en la publicación de sus resultados se debió a que tuvo que extraer un segundo nuevo elemento, al que llamó Didymium.

El nombre lantano proviene del latín Lanthanium, que a su vez se deriva del griego lanthanein, que significa “oculto”, ya que de cierta forma el lantano estaba escondido en la muestra de cerio analizada por Mosander.

El lantano metálico fue aislado por primera vez en 1923.