في الكيمياء يعد عنصر اللانثانوم (Lanthanum) أحد العناصر الكيميائية برمز La ورقم ذري مقداره 57 في الجدول الدوري، كما ويصنف على أنه لانثانيد وهي عبارة عن مادة تكون صلبة في درجة حرارة الغرفة.
اكتشاف عنصر اللانثانوم اسم اللانثانوم مشتق من الكلمة اليونانية (lanthanein) وهي تعني كلمة “الاختباء” أو حتى تعني “الهروب من الملاحظة”؛ وذلك لأنه اختبأ في خام السيريوم، ولقد كان من الصعب جدا أن يتم فصله عن هذا المعدن الأرضي النادر، ولقد تم اكتشاف عنصر اللانثانوم من قبل الجراح والكيميائي السويدي كارل غوستاف موساندر حيث حدث هذا الاكتشاف في عام 1839 ميلادي.
في عام 1842 ميلادي، قام موساندر بعملية فصل لعينة من اللانثانيوم الخاصة به إلى اثنين من الأكسيد (two oxides)، واحد من هؤلاء احتفظ باسم اللانثانيوم والآخر أطلق عليه اسم الديديميوم (أو التوأم).
تم اكتشاف اللانثانيوم من قبل كارل جوستاف موساندر في عام 1839 ميلادي، وذلك عندما كان موساندر يبحث عن الشوائب التي يعتقد أنها موجودة داخل عينات من معدن السيريوم، حيث قام بمعالجة نترات السيريوم ذو الصيغة الكيميائية (Ce (NO3) 3) بحمض النيتريك المخفف (HNO3) وبعد ذلك وجد مادة جديدة أطلق عليها لانثانا (La2O3).
ما يقرب من نسبة 0.0018٪ من قشرة الأرض تتكون من عنصر اللانثانيوم، اليوم فإنه يتم الحصول على اللانثانم بشكل أساسي من خلال عملية التبادل الأيوني من رمل المونازيت ((Ce ، La ، Th ، Nd ، Y) PO4) وهي عبارة عن مادة غنية بالعناصر الأرضية النادرة التي يمكن أن تحتوي على ما يصل إلى 25٪ من اللانثانيوم.
لقد تم عزل عنصر اللانثانيوم في شكل نقي نسبيًا في عام 1923 ميلادي، وقد أدت تقنيات تبادل الحديد واستخلاص المذيبات إلى عمليات عزل أسهل بكثير لما يسمى بعناصر “الأرض النادرة”، معدن اللانثانيوم هو عبارة عن معدن أبيض فضي ومرن ومطيل وناعم بدرجة كافية ليتم قطعه بالسكين.
يعد معدن اللانثانيوم إنه أحد أكثر المعادن الأرضية النادرة تفاعلًا، حيث يتأكسد بسرعة عند تعرضه للهواء، كما ويهاجم الماء البارد اللانثانيوم ببطء، بينما يتم مهاجمته من قبل الماء الساخن بسرعة أكبر، كما ويتفاعل المعدن مباشرة مع عنصر الكربون والنيتروجين والبورون والسيلينيوم والسيليكون والفوسفور والكبريت والهالوجينات.
معلومات عن عنصر اللانثانيوم عند درجة حرارة 310 درجة مئوية، يتغير اللانثانيوم من شكل سداسي إلى هيكل مكعب محوره الوجه وعند درجة حرارة 865 درجة مئوية يتحول مرة أخرى إلى هيكل مكعب محوره الجسم.
يعد اللانثانيوم عبارة عن أحد العناصر الأرضية النادرة المستخدمة في صناعة مصابيح القوس الكربوني والتي تُستخدم في صناعة الصور المتحركة لإضاءة الاستوديو وأضواء جهاز العرض.
حيث يشكل اللانثانيوم أيضًا حوالي نسبة 25٪ من معدن ميش وهي عبارة عن مادة تُستخدم في صنع أحجار الصوان للولاعات، كما ويستخدم لانثانا (Lanthana) ذو الصيغة الكيميائية (La2O3) لصنع الزجاج المستخدم في عدسات الكاميرا وفي النظارات الخاصة الأخرى، كما ويحسن المقاومة القلوية للزجاج ويستخدم في صنع زجاج بصري خاص، إذ يمكن أن يتم استخدام كميات صغيرة من اللانثانيوم على شكل مادة مضافة لإنتاج حديد الزهر العقدي.
كما وتُستخدم مركبات الأرض النادرة التي تحتوي على اللانثانيوم على نطاق واسع في تطبيقات الإضاءة الكربونية، وخاصة في صناعة الصور المتحركة لإضاءة الاستوديو والإسقاط، حيث يستهلك هذا التطبيق حوالي 25 بالمائة من مركبات الأرض النادرة المنتجة.
هناك اهتمام حالي بخلائط إسفنج الهيدروجين التي تحتوي على اللانثانيوم، حيث تأخذ هذه السبائك المعدنية ما يصل إلى 400 ضعف حجمها تقريبا من غاز الهيدروجين والعملية قابلة للعكس أيضا، وفي كل مرة يتم فيها امتصاص الغاز يتم إطلاق طاقة حرارية ولهذه السبائك إمكانيات في نظام الحفاظ على الطاقة.
لقد تم العثور على عنصر اللانثانيوم في معادن الأرض النادرة مثل معدن السيريت ومعدن المونازيت ومعدن الألانيت ومعدن الباستنايت، إذ أن المونازيت والباستنايت هما يعدان الخامات الرئيسية التي يظهر فيها اللانثانيوم بنسب تصل إلى حوالي 25 في المائة و 38 في المائة على التوالي، كما ويحتوي معدن الميش المستخدم في صنع أحجار أخف على حوالي نسبة 25 بالمائة من عنصر اللانثانيوم.
لقد تحسن توافر اللانثانيوم والأتربة النادرة الأخرى بشكل كبير في السنوات الأخيرة، إذ يمكن أن يتم إنتاج المعدن عن طريق عملية اختزال الفلوريد اللامائي بعنصر الكالسيوم.
إن اللانثانيوم ومركباته تعرف بأن لها معدل سمية حادة منخفضة إلى متوسطة لذلك فإنه يجب علينا توخي الحذر في التعامل معها. لقد أظهرت الدراسات أن نظير اللانثانيوم 138 مع عمر نصف يساوي 1.06 × 1011 سنة، يمكن أن يتم استخدامها مع النظير (138-Ce) والنظير (136-Ce) لقياس الوقت المنقضي من عملية انفجار مستعر أعظم ينتج أعدادًا كبيرة من النيوترونات.
تتحلل كل من النظائر التالية: النظير (138-La) إلى النظير (138-Ce) والنظير (138-Ba) على التوالي عن طريق عملية اضمحلال بيتا مع عمر نصف يبلغ 1.06 × 1011 سنة وعن طريق عملية التقاط الإلكترون بعمر نصف يبلغ 1.56 × 1011 سنة.
لقد تم استخدام النسبة النظيرية الكمية n (138-Ce) / n (142-Ce) لتأريخ الصخور على نطاقات زمنية طويلة (أي ما يقارب بلايين السنين) وكمتتبع كيميائي في الكيمياء الجيولوجية.
الزيادة في نسبة النظير (138-Ba) المشعة في الصخور المخصبة بالعناصر الأرضية النادرة مثل عنصر الألانيت تمكن الإنسان من القيام بتحديد عمر هذه الصخور. يستخدم النظير (139-La) لإنتاج النظائر المشعة الطبية مثل النظير (139-Ce) عبر تفاعل التالي: 139La (p، n) 139Ce.
الآثار البيئية للانثانيوم:
بمجرد أن يتم دخول معدن اللانثانيوم إلى البيئة فإنه يقوم بالارتباط بالكربونات والفوسفات، حيث أنه إذا قام بالارتبط بالفوسفات فإنه سيقوم بتشكيل معدنًا غير قابل للذوبان يسمى (Rhabdophane) كما أنه يبقى خاملًا في ظل الظروف البيئية.
يعد عنصر اللانثانيوم هو العنصر الأول في سلسلة اللانثانيدات، يمتلك نصف قطر أيوني (+La3) بحجم 1.16 أنغستروم، حالة الأكسدة المعتادة له هي (+3).
كانت التطبيقات المحتملة في التحفيز (catalysis) دافعًا رئيسيًا للتحقيق في كيمياء التنسيق (coordination chemistry) لعنصر اللانثانوم، بالإضافة إلى وجود الاهتمام المستمر بمجمعات (cyclopentadienyl lanthanum)، حيث أنه قد تم تصنيع وفحص مجمعات اللانثانيوم التي تحمل بعض الأنواع الترابطية (ligand) الأخرى مثل المركبات التالية: الأميدات (amides) و(amidinates) و (diimines) وأمينوبيريدين (aminopyridinato) والأريلوكسيدات (aryloxides) والليغاند المختلطة المانحة (mixed-donor ligands)، والبوراتابينزين (boratabenzenes)، والكربينات الحلقية غير المتجانسة (N-heterocyclic carbenes).
أظهر عدد من المجمعات السابقة تفاعلًا متعدد الاستخدامات في البلمرة والتوليف العضوي، حيث أنه هناك طرق التركيبية وميزات للهيكل وتفاعل راسخ لمجمعات اللانثانوم والتي تم الإبلاغ عنها منذ عام 2003 ميلادي.
