Lanthanfluorid

Lanthanfluorid ist eine chemische Verbindung aus der Gruppe der Fluoride.

Vorkommen

Lanthanfluorid kommt natürlich als Mineral Fluocerit-(La) vor, in dem neben Lanthan auch Cer enthalten ist. Nach dem amerikanischen Naturforscher S.T. Tyson wird das cerreiche Lanthanfluoridmineral auch Tysonit genannt.

Gewinnung und Darstellung

Lanthanfluorid kann durch Reaktion von Fluorwasserstoff mit Lanthannitrat oder Lanthanchlorid gewonnen werden.

$\mathrm{L}\mathrm{a}\mathrm{(}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{⟶}\mathrm{L}\mathrm{a}{\mathrm{F}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

Auch die Reaktion von Lanthanoxid mit Ammoniumhydrogendifluorid ist möglich.

$\mathrm{L}{\mathrm{a}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{6}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{H}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\stackrel{300-400^{\circ }C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{L}\mathrm{a}{\mathrm{F}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{6}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{F}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Eigenschaften

Lanthanfluorid kristallisiert trigonal in der Vorlage:Raumgruppe mit den Gitterparametern a = 719 pm und c = 735 pm sowie sechs Formeleinheiten pro Elementarzelle. Hierbei ist jedes Lanthanatom in der Kristallstruktur von neun Fluorid-Ionen in Form eines verzerrten, dreifach-überkappten trigonalen Prismas umgeben, während die Fluoratome jeweils trigonal-planar von drei Lanthanatomen koordiniert werden.

Lanthanfluorid hat bei erhöhten Temperaturen eine Ionenleitfähigkeit, die auf der Beweglichkeit von Fluoridionen beruht, die sich in den Fluoridleerstellen von Schottky-Defekten bewegen. Dotiert man das Lanthanfluorid mit dem Fluorid eines zweiwertigen Metalls, z. B. Ca²⁺, Ba²⁺ oder Eu²⁺, so kann die Ionenleitfähigkeit schon bei Raumtemperatur beträchtliche Werte erreichen (siehe auch Verwendung).

Lanthanfluorid ist unlöslich in Wasser, Salzsäure und Salpetersäure; in konzentrierter Schwefelsäure löst es sich unter Bildung von Fluorwasserstoff HF.

Verwendung

Lanthanfluorid wird zur Herstellung des reinen Metalls Lanthan verwendet. Hierfür wird das in Lanthanmineralien vorkommende Lanthanoxid mittels Fluorwasserstoff in Lanthanfluorid überführt, welches dann metallothermisch mittels Calcium oder Magnesium zum Metall reduziert wird. Lanthanfluorid wird auch als optisches Material, z. B. für Faseroptiken oder für Fluoreszenzlampen verwendet. Dotiert mit Europium dient LaF₃ als fluoriddurchlässige Membran (Festelektrolyt) in Fluoridelektroden zum Nachweis von Fluorid-Ionen.

Weblinks

• The Mobility of Ions in Lanthanum Fluoride Nanoclusters
• Vorlage:Patent
• W.W. Moses, S.E. Derenzo: The Scintillation Properties of Cerium-Doped Lanthanum Fluoride. In: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators. Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 299, Band 1–3, 20. Dezember 1990, S. 51–56, doi:10.1016/0168-9002(90)90746-S.