化学元素ルテチウムはランタノイドおよび希土類金属として分類されます。 1907年にCarl Auer von Welsbach、Charles James、Georges Urbainによって発見されました。
Data Zone
| Classification: | ルテチウムはランタノイド、希土類金属 | |
| 色： | 銀白色 | |
| 原子量： | 174.97 | |
| 状態： | 固体 | |
| 融点： | 1660 oC, 1933 K | |
| 沸点。 | 3390 oC, 3663 K | |
| 電子: | 71 | |
| プロトン: | 71 | |
| 最も豊富な同位体の中性子: | 104 | |
| 電子の殻。 | 2,8,18,32,9,2 | |
| 配置： | 4f14 6s2 | |
| 密度 @ 20oC: | 9.8 g/cm3 | |
| 原子容： | 17.78 cm3/mol | |
| 構造： | 六角密着 | |
| 硬度.0% | ||
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反応、化合物、半径、導電率
| 原子容積： | 17.78 cm3/mol | |
| 構造： | 六角形の密着 | |
| 硬度.を含む。 | ||
| 比熱容量 | 0.15 J g-1 K-1 | |
| 融解熱 | 22 kJ mol-1 | |
| 霧化熱 | 152 kJ mol-1 | |
| 気化熱 | 355.90 kJ mol-1 | |
| 第1イオン化エネルギー | 523.50 kJ mol-1 | |
| 第2イオン化エネルギー | 1340 kJ mol-1 | |
| 第3イオン化エネルギー | 2022 kJ mol- | 第2イオン化エネルギー |
| 1600 kJ mol-11 | ||
| 電子親和力 | 33 kJ mol-1 | |
| 最小酸化数 | 0 | |
| Min. 共通酸化数 | 0 | |
| 最大酸化数 | 3 | |
| 最大共通酸化数(Max.) | 3 | |
| 電気陰性度（Pauling Scale） | 1.27 | |
| 分極体積 | 21.0 | |
| 1.09 Å3 | ||
| 空気との反応 | mild, ⇒ Lu2O3 | |
| 15 M HNO3 | mild, ⇒ Lu(NO3)3 | |
| 6M HClとの反応 | 穏やかな。 ⇒ H2, LuCl3 | |
| 6M NaOHとの反応 | – | |
| 酸化物（S） | Lu2O3 | |
| ヒドリド（S） | LuH2, LuH3 | |
| 塩化物（s） | LuCl3 | |
| 原子半径 | 175 pm | |
| イオン半径 (1+イオン） | – | |
| イオン半径 （2+イオン） | – | |
| イオン半径 （3+イオン） | 100.1 pm | |
| イオン半径（1-イオン） | – | |
| イオン半径（2-イオン） | 100. イオン） | – |
| イオン半径（3-イオン） | – | |
| 熱伝導度 | 16.4 W m-1 K-1 | |
| 電気伝導率 | 1.5×106 S m-1 | |
| 凝固・融点： | 1660 oC, 1933 K |
希土類金属ルテチウムのことです。 Photo by Ames Laboratory.
ルテチウムの発見
ルテチウムは最後に発見された天然希土類元素であった。 合成レアアースのプロメチウムは、後に実験室でウランの核分裂生成物から作られました。
ルテチウムは、カール・アウアー・フォン・ウェルスバッハ、チャールズ・ジェームズ、ジョージ・ウルバンによって独立して発見されました。 例えば、カール・グスタフ・モサンダーは、セリウム以外の希土類元素が含まれていないと考えられていたセライトからランタンを発見した。 3576>
ルテチウムの場合、ウルバイン、フォン・ウェルスバッハ、ジェームズの3人はいずれも、酸化イッテルビウム（イッテルビア）の中から新元素を発見した。 その結果、化学者が信じていたように、イッテルビウムは単なる酸化イッテルビウムではないことが判明した。 3576>
フランスの化学者Georges Urbainは、1907年にパリでイッテルビウムからルテチウムを分離することに成功した。 彼は硝酸溶液から硝酸イッテルビウムの分晶を繰り返し、イッテルビウムを2つの成分に分離し、2つの希土類酸化物を得た。 一つはイッテルビウム、もう一つはルテチウムと名付けたが、後にルテチウムと改名した。 (1),(2)
オーストリアの科学者Carl Auer von Welsbachもイッテルビウムからルテチウムを分離し、カシオペア座にちなんでカシポウムと命名した。 (3)
化学者のチャールズ・ジェームズも1906-7年にニューハンプシャー州ダーラムでルテチウムの単離に成功し、希土類金属を単離するための臭素酸分留法の特許を取得した。 (3),(4),(5)
彼の分別晶析法は、1940年代にイオン交換法が発見されるまで、希土類を分離する最高の技術と考えられていた。 (4)
元素名ルテチウムはパリのラテン語名Lutetiaに由来する。
高純度の研究品質希土類金属の取得は複数のステップからなる工程を経ることになります。 まず、皿にある黄色い (セリウム)、黒い (プラセオジム)、青い (ネオジム) 粉末などの希土類酸化物は、フッ化水素ガスにさらされます。 すると、緑色のフッ化プラセオジム結晶（右端）のように、粉末がフッ化物の結晶に変化する。 還元反応とさらなる処理によって、希土類フッ化物は最終的に純金属の形になります。（中央上から）スカンジウム円盤、昇華したジスプロシウムのシートの上に置かれたジスプロシウム円盤、ガドリニウム円柱。 ガドリニウム、テルビウム、ルテチウムは、タンタル（るつぼの材料）と反応するため、精製が難しくなります。 るつぼから溶出したタンタルを除去するために、さらなる工程が必要です。 写真 エイムズ研究所
外観と特徴
有害な作用。
ルテチウムは無毒と考えられています。
特徴：
ルテチウムは銀白色の希土類金属です。
空気中でゆっくりと変色し、150℃で酸化物に燃焼します。
それはランタニドの最も密で、最も堅いです。
それはまた最も豊富なランタニドの1つです、しかしそれは銀か金よりまだ地球で豊富です
化合物にあるとき、ルテチウムは通常3価の状態、Lu3+で存在します。 その塩のほとんどは無色である。
ルテチウムの用途
酸化ルテチウムは石油化学産業で炭化水素を分解するための触媒を作るために使われます。
177Luは癌治療に使われ、その長い半減期から176Luは隕石の年齢を調べるために使われます。 これは、身体の細胞活動の3次元画像を作成する非侵襲的な医療スキャンである。
存在量と同位体
存在量 地殻：重量で0.6ppm、モルで70ppm
存在量 太陽系：重量で1ppm、モルで10ppm
コスト、純粋：gあたり$340
コスト、バルク：100gあたり$3576>
出典:日本経済新聞社。 ルテチウムは自然界に自由に存在するわけではなく、モナザイトを中心とする多くの鉱物の中に含まれている。 歴史的に、希土類元素の化学的性質は非常に似ているため、互いに分離することは困難であり、費用もかかっていました。 1940年代以降に開発されたイオン交換や溶媒抽出の技術により、製造コストは低下している。 純粋なルテチウム金属は、無水フッ化物をカルシウム金属で還元することにより製造されます。
同位体。 ルテチウムには半減期がわかっている同位体が35種類あり、質量数は150から184です。 天然に存在するルテチウムは2つの同位体175Luと176Luの混合物で、天然存在量はそれぞれ97.4%と2.6%である。
- Mary Elvira Weeks, The Discovery of the Elements XVI., Journal of Chemical Education.October 1932, p1769.
- Robert E. Krebs, The history and use of our earth’s chemical elements: a reference guide., JGreenwood Publishing Group, 2006, p302.
- John Emsley, Nature’s building blocks: an A-Z guide to the elements. Oxford University Press, 2003, p241.
- KITCO, rare earth processing.NEC, 2006, p243.
- University of New Hampshire Alumni Association, The Life and Work of Charles James(ニューハンプシャー大学同窓会).
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"Lutetium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 17 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/lutetium.html>.
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