Chemický prvek lutecium se řadí mezi lanthanoidy a kovy vzácných zemin. Byl objeven v roce 1907 Carlem Auerem von Welsbachem, Charlesem Jamesem a Georgesem Urbainem.
Datová zóna
| Klasifikace: | Lutecium je lanthanoid a kov vzácných zemin |
| Barva: | stříbřitě bílá |
| Atomová hmotnost: | 174.97 |
| Stav: | pevná látka |
| Teplota tání: | 1660 oC, 1933 K |
| Teplota varu: | 3390 oC, 3663 K |
| Elektrony: | 71 |
| Protony: | 71 |
| Neutrony v nejhojnějším izotopu: | 104 |
| Elektronové obaly: | 2,8,18,32,9,2 |
| konfigurace: | 4f14 6s2 |
| Hustota při 20oC: | 9.8 g/cm3 |
| Atomický objem: | 17,78 cm3/mol |
| Struktura: | hexagonální těsně zabalená |
| Tvrdost: |
Zobrazit více, včetně: Teploty, energie, oxidace,
reakce, sloučeniny, poloměry, vodivosti
| Objem atomu: | 17,78 cm3/mol |
| Struktura: | hexagonální těsně zabalená |
| Tvrdost: | |
| Měrná tepelná kapacita | 0.15 J g-1 K-1 |
| Tavné teplo | 22 kJ mol-1 |
| Atomizační teplo | 152 kJ mol-1 |
| Výparné teplo | 355.90 kJ mol-1 |
| 1. ionizační energie | 523.50 kJ mol-1 |
| 2. ionizační energie | 1340 kJ mol-1 |
| 3. ionizační energie | 2022 kJ mol-1 |
| Elektronová afinita | 33 kJ mol-1 |
| Minimální oxidační číslo | 0 |
| Min. běžné oxidační číslo | 0 |
| Maximální oxidační číslo | 3 |
| Max. běžné oxidační číslo. | 3 |
| Elektronegativita (Paulingova stupnice) | 1,27 |
| Polarizační objem | 21.9 Å3 |
| Reakce se vzduchem | mírná, ⇒ Lu2O3 |
| Reakce s 15 M HNO3 | mírná, ⇒ Lu(NO3)3 |
| reakce s 6 M HCl | mírná, ⇒ H2, LuCl3 |
| Reakce s 6 M NaOH | – |
| Oxid(y) | Lu2O3 |
| Hydrid(y) | LuH2, LuH3 |
| Chlorid(y) | LuCl3 |
| Atomový poloměr | 175 pm |
| Iontový poloměr (1+ ion) | – |
| Iontový poloměr (2+ ion) | – |
| Iontový poloměr (3+ ion) | 100.1 pm |
| Iontový poloměr (1- iont) | – |
| Iontový poloměr (2- ion) | – |
| Iontový poloměr (3- ion) | – |
| Tepelná vodivost | 16.4 W m-1 K-1 |
| Elektrická vodivost | 1.5 x 106 S m-1 |
| Teplota tuhnutí/topení: | 1660 oC, 1933 K |
Kov vzácných zemin lutecium. Foto: Ames Laboratory.
Objev lutecia
Lutecium bylo posledním objeveným přírodním prvkem vzácných zemin. Syntetické vzácné zeminy promethium bylo později vyrobeno v laboratoři z produktů štěpení uranu.
Lutecium nezávisle na sobě objevili Carl Auer von Welsbach, Charles James a Georges Urbain.
Objev byl ozvěnou dalších objevů vzácných zemin, kdy byl nový prvek objeven v již analyzovaných minerálech. Například Carl Gustaf Mosander objevil lanthan v ceritu – o němž se předpokládalo, že obsahuje prvek vzácných zemin cer a žádný jiný. Mosander dále objevil erbium a terbium v minerálu gadolinitu, který byl již analyzován, ale přítomnost erbia a terbia byla přehlédnuta.
V případě lutecia Urbain, von Welsbach a James našli nový prvek v oxidu ytterbia (ytterbia). Ukázalo se, že ytterbia není jen oxid ytterbia, jak se chemici domnívali. Ytterbia byla ve skutečnosti částečně oxidem ytterbia a částečně oxidem lutecia.
Francouzský chemik Georges Urbain v roce 1907 v Paříži úspěšně oddělil lutecium od ytterbia. Rozdělil ytterbium na dvě složky sérií frakčních krystalizací dusičnanu ytterbia z roztoku kyseliny dusičné a získal dva oxidy vzácných zemin. Jednomu ponechal název ytterbium, druhý nazval lutecium, který později změnil na lutecium. (1),(2)
Rakouský vědec Carl Auer von Welsbach rovněž izoloval lutecium z ytterbia a prvek nazval cassipoium podle souhvězdí Cassiopeia. (3)
Chemikovi Charlesi Jamesovi se v letech 1906-7 v Durhamu ve státě New Hampshire rovněž podařilo izolovat lutecium a patentoval si postup frakční krystalizace bromanu pro izolaci kovů vzácných zemin. (3),(4),(5)
Jeho proces frakční krystalizace byl považován za nejlepší techniku separace vzácných zemin až do objevu technik iontové výměny ve 40. letech 20. století. (4)
Název prvku lutecium pochází z Lutetia, latinského názvu Paříže.
Získání vysoce čistých kovů vzácných zemin ve výzkumné kvalitě je několikastupňový proces. Nejprve se oxidy vzácných zemin, jako jsou žlutý (cer), černý (praseodym) a modrý (neodym) prášek v miskách, vystaví působení plynného fluorovodíku. Tím se prášek změní na krystalický fluorid, jako je zelený krystal fluoridu praseodymitého (zcela vpravo). Redukční reakcí a dalším zpracováním se fluoridy vzácných zemin přemění na konečnou, čistě kovovou formu, (shora uprostřed) disk skandia, disk dysprosia spočívající na plátu sublimovaného dysprosia a válec gadolinia. Gadolinium, terbium a lutecium se rafinují obtížněji, protože reagují s tantalem (materiál kelímku). K odstranění tantalu, který se vyluhuje z kelímku, se provádějí další kroky. Foto: Ames Laboratory
Vzhled a vlastnosti
Škodlivé účinky:
Lutecium se nepovažuje za toxické.
Vlastnosti:
Lutecium je stříbřitě bílý kov vzácných zemin.
Kov na vzduchu pomalu dehtuje a při 150 oC hoří na oxid.
Je nejhustší a nejtvrdší z lanthanoidů.
Je také jedním z nejméně zastoupených lanthanoidů, nicméně je na Zemi stále hojnější než stříbro nebo zlato.
Pokud se vyskytuje ve sloučeninách, existuje lutecium obvykle v trojmocném stavu ,Lu3+. Většina jeho solí je bezbarvá.
Využití lutecia
Oxid luteciový se používá k výrobě katalyzátorů pro krakování uhlovodíků v petrochemickém průmyslu.
177Lu se používá při léčbě rakoviny a díky svému dlouhému poločasu rozpadu se 176Lu používá k datování stáří meteoritů.
Oxyortosilikát lutecia (LSO) se v současnosti používá v detektorech v pozitronové emisní tomografii (PET). Jedná se o neinvazivní lékařské vyšetření, které vytváří trojrozměrný obraz buněčné aktivity těla.
Obsah a izotopy
Obsah zemské kůry: 0,6 hmotnostních dílů na milion, 70 molů na miliardu
Obsah sluneční soustavy: 1 hmotnostní díl na miliardu, 10 molů na bilion
Cena, čistý: 340 USD za g
Cena, volně ložený: $ za 100 g
Zdroj: Lutecium se v přírodě volně nevyskytuje, ale nachází se v řadě minerálů, především v monazitu. Historicky byla izolace prvků vzácných zemin od sebe navzájem obtížná a nákladná, protože jejich chemické vlastnosti jsou velmi podobné. Techniky iontové výměny a extrakce rozpouštědly vyvinuté od 40. let 20. století snížily náklady na výrobu. Čistý kovový lutecium se vyrábí redukcí bezvodého fluoridu kovovým vápníkem.
Izotopy: Lutecium má 35 izotopů, jejichž poločasy rozpadu jsou známy, s hmotnostními čísly 150 až 184. Přirozeně se vyskytující lutecium je směsí dvou izotopů 175Lu a 176Lu s přirozeným zastoupením 97,4 % a 2,6 %.
- Mary Elvira Weeks, The Discovery of the Elements XVI., Journal of Chemical Education. říjen 1932, str. 1769.
- Robert E. Krebs, The history and use of our earth’s chemical elements: a reference guide., JGreenwood Publishing Group, 2006, s302.
- John Emsley, Nature’s building blocks: an A-Z guide to the elements., Oxford University Press, 2003, s241.
- KITCO, Rare Earth Processing.
- University of New Hampshire Alumni Association, The Life and Work of Charles James.
Citujte tuto stránku
Pro online odkazování zkopírujte a vložte jednu z následujících možností:
<a href="https://www.chemicool.com/elements/lutetium.html">Lutetium</a>
nebo
<a href="https://www.chemicool.com/elements/lutetium.html">Lutetium Element Facts</a>
Chcete-li tuto stránku citovat v akademickém dokumentu, použijte následující citaci v souladu s MLA:
"Lutetium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 17 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/lutetium.html>.
.