Lanthanum

El lantano, de número atómico 57 y símbolo La, es un metal blanco plateado, blando y dúctil. Se empaña lentamente al aire. Como primer elemento de la serie de los lantánidos, sirve como prototipo para ese grupo de 15 elementos similares y se clasifica tradicionalmente como un elemento de tierras raras. Su estado de oxidación más común es +3, aunque existen algunos compuestos +2. El lantano no tiene un papel biológico en los humanos, pero ciertas bacterias lo utilizan; no es muy tóxico para las personas, pero muestra cierta actividad antimicrobiana. Este elemento suele aparecer junto al cerio y otros elementos de tierras raras. El químico sueco Carl Gustaf Mosander identificó por primera vez el lantano en 1839 como una impureza en el nitrato de cerio, nombrándolo a partir del griego antiguo lanthanein, que significa "yacer oculto". A pesar de su clasificación como tierra rara, el lantano es el elemento número 28 en abundancia en la corteza terrestre, casi tres veces más abundante que el plomo. En minerales como la monacita y la bastnasita, constituye aproximadamente una cuarta parte del contenido de lantánidos. Su extracción de estos minerales implica un proceso tan complejo que el lantano metálico puro no se aisló hasta 1923. Los compuestos de lantano sirven para muchos propósitos: como catalizadores, aditivos para vidrio, lámparas de arco de carbono para luces de estudio y proyectores, elementos de ignición en encendedores y sopletes, cátodos de electrones, centelleadores y electrodos para soldadura por arco de tungsteno con gas. El carbonato de lantano se utiliza como quelante de fosfato para tratar los niveles altos de fosfato en sangre asociados con la insuficiencia renal. El lantano se sitúa a la derecha del bario y a la izquierda del cerio en la tabla periódica, y generalmente se considera el primer elemento del bloque f. Sus 57 electrones se organizan como [Xe]5d¹6s², con tres electrones de valencia fuera del núcleo de gas noble. En las reacciones químicas, casi siempre cede estos tres electrones para formar el estado de oxidación +3, alcanzando la configuración estable del xenón. Existen algunos compuestos +2, pero suelen ser mucho menos estables. El monóxido de lantano (LaO) produce fuertes bandas de absorción en ciertos espectros estelares. Entre los lantánidos, el lantano es inusual porque su átomo en fase gaseosa no tiene electrones 4f. (De manera similar, el actinio y el torio carecen de electrones 5f como átomos en fase gaseosa). Como resultado, es solo débilmente paramagnético, a diferencia de los lantánidos posteriores fuertemente paramagnéticos (excepto el iterbio y el lutecio, cuyas capas 4f están llenas). Sin embargo, en entornos químicos, la capa 4f del lantano puede ocuparse parcialmente y participar en la unión. Por ejemplo, los puntos de fusión de los lantánidos trivalentes (excluyendo el europio y el iterbio) se relacionan con cuánto se hibridan los electrones 6s, 5d y 4f; una mayor participación de 4f reduce el punto de fusión. El lantano tiene el segundo punto de fusión más bajo entre ellos, a 920 °C. (El europio y el iterbio se funden incluso más bajo porque deslocalizan aproximadamente dos electrones por átomo en lugar de tres). Esta disponibilidad química de los orbitales f justifica la colocación del lantano en el bloque f, a pesar de su configuración anómala en el estado fundamental (que surge de una fuerte repulsión interelectrónica que hace menos favorable ocupar la capa 4f pequeña y cercana al núcleo). A medida que avanza la serie de los lantánidos, los metales se vuelven más duros; el lantano, como se espera, es blando. Tiene una resistividad eléctrica alta de 615 nΩm a temperatura ambiente, en comparación con los 26,50 nΩm del aluminio. El lantano es el menos volátil de los lantánidos. A temperatura ambiente, tiene una estructura cristalina hexagonal (α-La). A 310 °C, cambia a cúbica centrada en las caras (β-La), y a 865 °C, a cúbica centrada en el cuerpo (γ-La). Siguiendo las tendencias periódicas, el lantano tiene el radio atómico más grande entre los lantánidos, lo que lo convierte en el más reactivo. Se empaña con bastante rapidez al aire, volviéndose completamente oscuro después de varias horas, y puede arder fácilmente para formar óxido de lantano(III) (La₂O₃), que es casi tan básico como el óxido de calcio. Una muestra de un centímetro se corroe completamente en un año porque su óxido se descascara como el óxido de hierro, en lugar de formar una capa protectora como el aluminio, el escandio, el itrio o el lutecio. A temperatura ambiente, el lantano reacciona con halógenos para formar trihaluros, y al calentarse, forma compuestos binarios con nitrógeno, carbono, azufre, fósforo, boro, selenio, silicio y arsénico. Reacciona lentamente con el agua para producir hidróxido de lantano(III) (La(OH)₃). En ácido sulfúrico diluido, forma fácilmente el ion tripositivo acuado incoloro [La(H₂O)₉]³⁺, que no tiene electrones d ni f. El lantano es la base más fuerte y dura entre los elementos de tierras raras, como se espera por su gran tamaño. Existen algunos compuestos de lantano(II), pero son mucho menos estables. Por lo tanto, al nombrar oficialmente los compuestos de lantano, siempre se debe mencionar su número de oxidación. El lantano natural consta de dos isótopos: el estable ¹³⁹La y el radioisótopo primordial de larga vida ¹³⁸La. El ¹³⁹La es abrumadoramente abundante, constituyendo el 99,911% del lantano natural; se produce en el proceso-s (captura lenta de neutrones).