Pierwiastek chemiczny lutet jest klasyfikowany jako lantanowca i metali ziem rzadkich. Został odkryty w 1907 roku przez Carla Auera von Welsbacha, Charlesa Jamesa i Georgesa Urbaina.
Strefa danych
| Klasyfikacja: | Lutet jest lantanowcem i metalem ziem rzadkich |
| Kolor: | srebrzysto-biały |
| Waga atomowa: | 174.97 |
| Stan: | stały |
| Temperatura topnienia: | 1660 oC, 1933 K |
| Temperatura wrzenia: | 3390 oC, 3663 K |
| Elektrony: | 71 |
| Protony: | 71 |
| Neutrony w najobficiej występującym izotopie: | 104 |
| Powłoki elektronowe: | 2,8,18,32,9,2 |
| Konfiguracja: | 4f14 6s2 |
| Gęstość @ 20oC: | 9.8 g/cm3 |
| Objętość atomowa: | 17,78 cm3/mol |
| Struktura: | heksagonalna blisko upakowana |
| Twardość: |
Pokaż więcej, włączając: Ciepła, Energie, Utlenianie,
Reakcje, Związki, Promienie, Przewodności
| Objętość atomowa: | 17,78 cm3/mol |
| Struktura: | heksagonalna blisko upakowana |
| Twardość: | |
| Ciepło właściwe | 0.15 J g-1 K-1 |
| Ciepło topnienia | 22 kJ mol-1 |
| Ciepło atomizacji | 152 kJ mol-1 |
| Ciepło parowania | 355.90 kJ mol-1 |
| 1. energia jonizacji | 523.50 kJ mol-1 |
| 2. energia jonizacji | 1340 kJ mol-1 |
| 3. energia jonizacji | 2022 kJ mol-.1 |
| Apasywność elektronowa | 33 kJ mol-1 |
| Minimalna liczba utlenienia | 0 |
| Min. wspólna liczba utlenienia | 0 |
| Maksymalna liczba utlenienia | 3 |
| Maksymalna wspólna liczba utlenienia. | 3 |
| Elektronegatywność (skala Paulinga) | 1,27 |
| Objętość polaryzacji | 21.9 Å3 |
| Reakcja z powietrzem | łagodna, ⇒ Lu2O3 |
| Reakcja z 15 M HNO3 | łagodna, ⇒ Lu(NO3)3 |
| Reakcja z 6 M HCl | łagodna, ⇒ H2, LuCl3 |
| Reakcja z 6 M NaOH | – |
| Tlenek(i) | Lu2O3 |
| Wodorek(i) | LuH2, LuH3 |
| Chlorek(s) | LuCl3 |
| Promień atomowy | 175 pm |
| Promień jonowy (1+ jon) | – |
| Promień jonowy (2+ jon) | – |
| Promień jonowy (3+ jon) | 100.1 pm |
| Promień jonowy (1- jon) | – |
| Promień jonowy (2- jon) | – |
| Promień jonowy (3-jonowy) | – |
| Przewodność cieplna | 16.4 W m-1 K-1 |
| Przewodność elektryczna | 1.5 x 106 S m-1 |
| Temperatura zamarzania/topnienia: | 1660 oC, 1933 K |
Metal ziem rzadkich lutet. Photo by Ames Laboratory.
Odkrycie lutetu
Lutet był ostatnim naturalnym pierwiastkiem ziem rzadkich, który został odkryty. Syntetyczny ziem rzadkich promethium został wyprodukowany później w laboratorium z produktów rozszczepienia uranu.
Lutet został niezależnie odkryty przez Carl Auer von Welsbach, Charles James, i Georges Urbain.
Odkrycie to było echem innych odkryć ziem rzadkich, w których nowy element został odkryty w minerałach, które zostały już przeanalizowane. Na przykład, Carl Gustaf Mosander odkrył lantan w cerite – co było uważane za zawierające pierwiastek ziem rzadkich ceru i nie innych. Mosander następnie odkrył erb i terb w minerale gadolinit, który został przeanalizowany, ale obecność erbu i terbu została przeoczona.
W przypadku lutetu Urbain, von Welsbach i James znaleźli nowy element w tlenku iterbu (ytterbia). Okazało się, że ytterbia nie była tylko tlenkiem ytterbium, jak sądzili chemicy. Ytterbia był rzeczywiście częściowo tlenek ytterbium i częściowo tlenek lutet.
Francuski chemik Georges Urbain powodzeniem oddzielone lutet z ytterbia w 1907 roku w Paryżu. Rozdzielił ytterbia na dwa składniki przez serię frakcyjnych krystalizacji azotanu ytterbium z roztworu kwasu azotowego i otrzymał dwa tlenki metali ziem rzadkich. Jeden z nich zachował nazwę ytterbium, drugi nazwał lutecium, która później została zmieniona na lutetium. (1),(2)
Austriacki naukowiec Carl Auer von Welsbach również wyizolował lutet z ytterbu i nazwał pierwiastek cassipoium od gwiazdozbioru Kasjopei. (3)
Chemik Charles James również udało się wyizolować lutet w 1906-7, w Durham, New Hampshire i opatentował proces frakcyjnej krystalizacji bromianu do izolacji metali ziem rzadkich. (3),(4),(5)
Jego proces frakcyjnej krystalizacji był uważany za najlepszą technikę oddzielania metali ziem rzadkich do czasu odkrycia technik wymiany jonowej w latach 40-tych XX wieku. (4)
Nazwa elementu lutet pochodzi od Lutetia, łacińskiej nazwy Paris.
Uzyskanie wysokiej czystości badawczej jakości metali ziem rzadkich jest wieloetapowym procesem. Najpierw tlenki metali ziem rzadkich, jak żółty (cer), czarny (prazeodym) i niebieski (neodym) proszki w naczyniach są narażone na działanie fluorowodoru gazu. W ten sposób proszek zmienia się w krystaliczny fluorek, taki jak zielony kryształ fluorku prazeodymu (po prawej). Reakcja redukcji i dalsze przetwarzanie zamienia fluorki metali ziem rzadkich do ich ostatecznych, czystych form metalowych, (od góry w środku) dysk skandu, dysk dysprozu spoczywające na arkuszu sublimowanego dysprozu i gadolinu cylinder. Gadolin, terb i lutet są trudniejsze do rafinacji, ponieważ reagują z tantalu (materiał tygla). Dodatkowe kroki są podejmowane w celu usunięcia tantalu, który wycieka z tygla. Zdjęcie: Ames Laboratory
Wygląd i charakterystyka
Skutki szkodliwe:
Lutet jest uważany za nietoksyczny.
Charakterystyka:
Lutet jest srebrzystobiałym metalem ziem rzadkich.
Metal matowieje powoli na powietrzu i spala się w temperaturze 150 oC na tlenek.
Jest to najgęstszy i najtwardszy z lantanowców.
Jest to również jeden z najmniej obfitych lantanowców, jednak nadal jest bardziej obfite na ziemi niż srebro lub gold.
Gdy obecny w związkach, lutet istnieje zwykle w trójwartościowy stan, Lu3+. Większość jego sole są bezbarwne.
Użycia Lutet
Tlenek lutetu jest używany do produkcji katalizatorów do krakowania węglowodorów w przemyśle petrochemicznym.
177Lu jest używany w terapii raka i ze względu na długi okres półtrwania, 176Lu jest używany do datowania wieku meteorytów.
Lutetium oxyorthosilicate (LSO) jest obecnie używany w detektorach w pozytonowej tomografii emisyjnej (PET). Jest to nieinwazyjny skan medyczny, który tworzy trójwymiarowy obraz aktywności komórkowej organizmu.
Abundance and Isotopes
Abundance earth’s crust: 0.6 parts per million by weight, 70 parts per billion by moles
Abundance solar system: 1 part per billion by weight, 10 parts per trillion by moles
Cost, pure: $340 per g
Cost, bulk: $ per 100g
Source: Lutet nie występuje swobodnie w przyrodzie, ale znajduje się w wielu minerałach, głównie w monazicie. Historycznie, izolacja pierwiastków ziem rzadkich od siebie było trudne i kosztowne, ponieważ ich właściwości chemiczne są tak podobne. Wymiana jonowa i techniki ekstrakcji rozpuszczalnikowej opracowane od lat 40-tych XX wieku obniżyły koszty produkcji. Czysty lutet metaliczny jest produkowany przez redukcję bezwodnego fluorku z wapnia metal.
Izotopy: Lutet ma 35 izotopów, których okresy półtrwania są znane, o liczbach masowych od 150 do 184. Naturalnie występujący lutet jest mieszaniną dwóch izotopów 175Lu i 176Lu o naturalnych liczebnościach odpowiednio 97,4% i 2,6%.
- 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.
- University of New Hampshire Alumni Association, The Life and Work of Charles James.
Cite this Page
W celu umieszczenia linku online, proszę skopiować i wkleić jeden z poniższych fragmentów:
<a href="https://www.chemicool.com/elements/lutetium.html">Lutetium</a>
lub
<a href="https://www.chemicool.com/elements/lutetium.html">Lutetium Element Facts</a>
Aby zacytować tę stronę w dokumencie akademickim, proszę użyć następującego cytatu zgodnego z MLA:
"Lutetium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 17 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/lutetium.html>.
.