ランタンとはどんな元素？何に使われてる？特徴や由来、産出方法や利用例などを理系ライターが徹底わかりやすく解説！

ライター／yua

理工学部化学科を卒業している理系女子。有機化学が好き。だが理系には見えず、だいたいの人にびっくりされるらしい。塾講師の経験もあり、化学が苦手な人にもわかりやすく解説できるように努力している。

ランタンについて知ろう！

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ランタンは、周期表で見ると第3族に位置していますね。第3族のうち、原子番号89～103までのアクチノイドを除く、第4～6周期までの元素を総称して希土類元素、またはレアアースと呼びます。また原子番号57～71の元素は、性質が似ていることから総称してランタノイドと呼ばれ、ランタンが基準の元素となっているのです。

このランタンとは、どのような元素なのかを学んでいきましょう。

ランタンの特徴・性質

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ランタンは原子番号57、原子記号はLaと表す遷移金属の元素です。展性、延性のある銀白色の柔らかい金属で、地殻には約32ppm（0.0032％）存在しています。非常に弱い常時性を持ち、融点は920℃と低いです。ランタンは通常酸化数+3を作るため、3つの価電子を放出し、希ガスであるキセノンの安定配置となります。

またランタンは、ランタノイドの中で最大の原子半径を持っているので、最も反応性が高いといえますね。

ランタンの歴史・由来

1751年、スウェーデンの鉱物学者であるアクセル・フレンドリク・クルーンステットが鉱山から発見した重い鉱物が始まりです。その後、約80年以上に渡りさまざまな学者が研究を続け、1839年にスウェーデンの外科医であり化学者のカール・グスタフ・モサンデルによってランタンが発見されました。

ランタンという名前は、古代ギリシア語のlanthanein（隠れる）が由来とされています。これは、ランタンがセリウムの性質と似ていて見つけるのが難しかったためつけられたと考えられますね。

ランタンはどこで産出される？

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ランタンは希土類族の鉱物に含まれています。モナザイト（CePO₄）やバストネサイト（{(Ce,La)(CO₃)F}）などの鉱物にはランタノイドが含まれており、ランタンはこの中の約4分の1を構成しているのです。

まず、鉱物は最初に砕いておいて、高温の濃硫酸で処理。すると二酸化炭素、フッ化水素、四フッ化ケイ素が残留します。生成物に水を加えて乾燥させると、溶解中にランタンを含むランタノイドのイオンが残るのです。

これを溶媒抽出法で分離し、溶融塩電解法によってランタンを得ることができます。

ランタンの利用例を4つ紹介！

では、ランタンは具体的に何に利用されているのでしょうか？ランタンの利用例をいくつか見ていきましょう。

ハイブリットカーの水素電池に！

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日本の車には、ニッケル水素電池が使われているのは知っていますか？ニッケル水素電池とは、正極にニッケル酸化化合物、負極に水素を含む水素吸蔵合金が用いられます。ランタンをニッケルと反応させ生成されたニッケル化ランタン（LaNi₅）は、水素吸蔵合金として注目されているのです。

ここで、水素吸蔵合金について学びましょう。まず、水素と相性が良い金属元素が水素と反応して水素化物を作ります。これらを含む2種類以上の金属と混ぜると、圧力や温度を利用して簡単に水素を取り込んだり放出したりできる合金が生成されるのです。これを水素吸蔵合金といいます。

ハイブリットカーの生産には大量のランタンが必要となるでしょう。しかしランタン単体を得るにはコストがかかるので、代わりにランタンを50％以上含むミッシュメタルが使われています。

セラミック・コンデンサ

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電子機器には必ず、電気を蓄える役割を持つコンデンサが入っています。その中でもランタンが使われているのがセラミック・コンデンサです。セラミック・コンデンサとは、誘電体にセラミックを利用した無極性のコンデンサのことをいいます。このセラミック・コンデンサは主に低誘電率系と高誘電率系の2種類あり、酸化ランタン（La₂O₃）は比誘電率がε＝27なので低誘電率系で利用されているのです。

低誘電率系のセラミック・コンデンサは、コンデンサの両極間の電位差を上げるのに必要な電気量が少なく、温度による変化が小さいという特徴があります。