란타넘 La

발견의 역사

1839년 스웨덴의 화학자 카를 구스타프 모산데르는 베르셀리우스의 제자로, 당시 순수한 원소의 산화물로 여겨지던 세리아(산화세륨)를 연구했다. 그는 질산세륨을 가열해 부분적으로 분해한 뒤 묽은 질산으로 추출해, 세륨과는 다른 새로운 산화물을 얻었다.

모산데르는 이 산화물이 세리아 속에 '숨어 있었다'는 뜻으로 란타나라는 이름을 붙였다. 이후 그는 란타나에도 또 다른 원소가 섞여 있음을 알아내고 이를 '디디뮴'이라 불렀는데, 디디뮴은 훗날 프라세오디뮴과 네오디뮴으로 나뉘었다.

희토류는 성질이 서로 매우 비슷해 분리가 어려웠고, 비교적 순수한 란타넘 금속은 1923년에야 얻어졌다.

이름의 유래

이름은 그리스어로 '숨어 있다, 눈에 띄지 않다'를 뜻하는 란타네인(lanthanein)에서 왔다. 세륨 광물 속에 숨어 있다가 발견된 사연을 담았다. 원소 기호는 La다. 한국어로는 독일어식 '란탄'으로 불렸으나, 대한화학회 개정으로 현행 이름은 '란타넘'이다. '란타넘족'이라는 이름도 여기서 왔다.

주요 용도

• 석유 정제 촉매: 유동층 접촉 분해(FCC) 촉매에 란타넘을 넣으면 제올라이트가 안정해져 원유에서 휘발유를 더 많이 뽑아낼 수 있다. 란타넘의 큰 용도다.
• 니켈-수소 전지: 란타넘 기반 합금은 수소를 흡수·방출하는 음극 재료로, 하이브리드 자동차 배터리와 충전식 건전지에 쓰인다.
• 광학 유리: 산화란타넘을 넣은 유리는 굴절률이 높고 분산이 작아 카메라·망원경 렌즈를 얇고 선명하게 만든다.
• 전자 방출원: 육붕화란타넘(LaB₆) 음극은 전자현미경에서 밝은 전자빔을 낸다.
• 의약: 탄산란타넘은 신장 질환 환자의 혈중 인 농도를 낮추는 인산염 결합제로 쓰인다.
• 기타: 라이터 부싯돌에 쓰이는 혼합 희토류 금속(미시메탈)의 성분이다.

동위원소

자연계 란타넘은 안정한 란타넘-139(약 99.9%)와 극히 적은 방사성 란타넘-138(약 0.09%)로 이루어진다. 란타넘-138의 반감기는 약 1,000억 년이다. 란타넘-140(반감기 약 1.7일)은 핵분열 생성물인 바륨-140의 붕괴로 생기며, 원자로 연구와 방사능 감시에서 측정된다.

생활 속 원소

란타넘은 바스트네사이트와 모나자이트 같은 희토류 광석에서 다른 희토류와 함께 얻으며, 중국이 최대 생산국이다.

독성은 비교적 낮은 편이지만, 금속 가루는 공기 중에서 불이 붙을 수 있고 화합물 분진은 호흡기를 자극할 수 있다. 우리 주변에서는 하이브리드 자동차의 배터리, 카메라 렌즈, 수조의 인 농도를 낮추는 제품 등에서 만날 수 있다. 연구 분야에서는 수소화란타넘이 매우 높은 압력에서 영하 수십 도 수준의 비교적 높은 온도에서도 초전도성을 보여 주목받았다.