O elemento químico lutécio é classificado como um lantanídeo e metal de terras raras. Ele foi descoberto em 1907 por Carl Auer von Welsbach, Charles James e Georges Urbain.
Zona de dados
| Classificação: | Lutécio é um metal lantanídeo e de terras raras |
| Cor: | branco-prateado |
| Peso atómico: | 174.97 |
| Estado: | Sólido: |
| Ponto de fusão: | 1660 oC, 1933 K |
| Ponto de rebordo: | 3390 oC, 3663 K |
| Electrões: | 71 |
| Botões: | 71 |
| Neutrons no isótopo mais abundante: | 104 |
| Electrões: | 2,8,18,32,9,2 |
| Configuração: | 4f14 6s2 |
| Densidade @ 20oC: | 9.8 g/cm3 |
| Volume atómico: | 17,78 cm3/mol |
| Estrutura: | Encapsulamento hexagonal fechado |
| Dureza: |
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| Volume atômico: | 17,78 cm3/mol |
| Estrutura: | Encapsulamento hexagonal fechado |
| Dureza: | |
| Capacidade térmica específica | 0.15 J g-1 K-1 |
| Calor de fusão | 22 kJ mol-1 |
| Calor de atomização | 152 kJ mol-1 |
| Calor de vaporização | 355.90 kJ mol-1 |
| 1ª energia de ionização | 523.50 kJ mol-1 |
| 2ª energia de ionização | 1340 kJ mol-1 |
| 3ª energia de ionização | 2022 kJ mol-1 |
| Afinidade electrónica | 33 kJ mol-1 |
| Número mínimo de oxidação | 0 |
| Mín. oxidação comum no. | 0 |
| Número máximo de oxidação | 3 |
| Número máximo de oxidação comum. | 3 |
| Electronegatividade (escala de Pauling) | 1.27 |
| Volume de polarização | 21.9 Å3 |
| Reacção com ar | suave, ⇒ Lu2O3 |
| Reacção com 15 M HNO3 | suave, ⇒ Lu(NO3)3 |
| Reacção com HCl 6 M | suave, ⇒ H2, LuCl3 |
| Reacção com NaOH 6 M | – |
| Óxido(s) | Lu2O3 |
| Hidreto(s) | LuH2, LuH3 |
| Cloreto(s) | LuCl3 |
| Raio atómico | 175 pm |
| Raio iónico (1+ião) | – |
| Raio iónico (2+ião) | – |
| Raio iónico (3+ião) | 100.1 pm |
| Raio iônico (1 íon) | – |
| Raio iônico (2- ião) | – |
| Raio iónico (3 iões) | – |
| Condutividade térmica | 16.4 W m-1 K-1 |
| Condutividade eléctrica | 1.5 x 106 S m-1 |
| Ponto de fusão/congelação: | 1660 oC, 1933 K |
O lutécio metálico de terras raras. Foto por Ames Laboratory.
Descoberta do Lutécio
O Lutécio foi o último elemento natural de terras raras a ser descoberto. O promécio sintético de terras raras foi produzido mais tarde no laboratório a partir de produtos de fissão de urânio.
O lutécio foi descoberto independentemente por Carl Auer von Welsbach, Charles James e Georges Urbain.
A descoberta ecoou outras descobertas de terras raras nas quais um novo elemento foi descoberto em minerais que já tinham sido analisados. Por exemplo, Carl Gustaf Mosander descobriu o lantânio em cerite – que se pensava conter o elemento terra rara cerite e nenhum outro. Mosander continuou a descobrir erbium e terbium no mineral gadolinita, que havia sido analisado, mas a presença de erbium e terbium havia sido perdida.
No caso do lutécio Urbain, von Welsbach e James todos encontraram o novo elemento no óxido de ytterbium (ytterbia). Aconteceu que a itérbia não era apenas óxido de itérbio, como os químicos haviam acreditado. Na verdade, a itérbia era parcialmente óxido de itérbio e parcialmente óxido de lutécio.
O químico francês Georges Urbain separou com sucesso o lutécio da itérbia em 1907 em Paris. Ele separou a itérbia em dois constituintes por uma série de cristalizações fracionárias de nitrato de itérbio de uma solução de ácido nítrico e obteve dois óxidos de terras raras. Um manteve o nome de itérbio, o outro ele chamou de lúteo, que mais tarde foi alterado para lúteo. (1),(2)
O cientista austríaco Carl Auer von Welsbach também isolou o lutécio da itérbia e chamou o elemento cassipoium após a constelação Cassiopeia. (3)
O químico Charles James também conseguiu isolar o lutécio em 1906-7, em Durham, New Hampshire, e patenteou um processo de cristalização fraccionada de bromato para isolar os metais de terras raras. (3),(4),(5)
Seu processo de cristalização fracionada foi considerado a melhor técnica de separação de terras raras até a descoberta das técnicas de troca iônica na década de 1940. (4)
O nome do elemento lutécio vem de Lutécia, o nome latino para Paris.
A obtenção de metais de terras raras de alta pureza de pesquisa é um processo de múltiplas etapas. Os primeiros óxidos de terras raras, como o amarelo (cério), preto (praseodímio) e azul (neodímio) em pó nos pratos são expostos ao gás fluoreto de hidrogênio. Isto transforma o pó num flúor cristalino, como o cristal de fluoreto de praseodímio verde (extrema direita). Uma reação de redução e posterior processamento transforma os fluoretos de terras raras em suas formas finais, puro metal, (do centro superior) disco de escândio, disco de disprósio descansando sobre uma folha de disprósio sublimado e cilindro de gadolínio. Gadolínio, terbium e lutécio são mais difíceis de refinar porque reagem com tântalo (o material do cadinho). São tomadas medidas adicionais para remover o tântalo que lixivia do cadinho. Foto: Laboratório Ames
Aspecto e Características
Efeitos nocivos:
O lutécio é considerado não tóxico.
Características:
O lutécio é um metal branco prateado de terras raras.
O metal mancha lentamente no ar e queima a 150 oC ao óxido.
É o mais denso e duro dos lantanídeos.
É também um dos lantanídeos menos abundantes, contudo ainda é mais abundante na terra do que a prata ou o ouro.
Quando presente nos compostos, o lutécio existe geralmente no estado trivalente ,Lu3+. A maioria dos seus sais são incolores.
Usos de Lutécio
Óxido de Lutécio é usado para fazer catalisadores para craqueamento de hidrocarbonetos na indústria petroquímica.
177Lu é usado em terapia de câncer e por causa de sua longa meia-vida, 176Lu é usado até hoje na idade dos meteoritos.
Oxiorthosilicato de Lutécio (LSO) é atualmente usado em detectores em tomografia por emissão de pósitrons (PET). Este é um exame médico não invasivo que cria uma imagem tridimensional da atividade celular do corpo.
Abundância e Isótopos
Abundância da crosta terrestre: 0,6 partes por milhão de peso, 70 partes por bilhão de moles
Abundância do sistema solar: 1 parte por bilhão de peso, 10 partes por trilhão de moles
Custo, puro: $340 por g
Custo, a granel: $ por 100g
Fonte: O lutécio não é encontrado livre na natureza, mas é encontrado em vários minerais, principalmente monazita. Historicamente, o isolamento dos elementos terrestres raros uns dos outros tem sido difícil e caro porque as suas propriedades químicas são muito semelhantes. A troca iónica e as técnicas de extracção de solventes desenvolvidas desde a década de 1940 têm reduzido o custo de produção. O metal puro de lutécio é produzido pela redução do flúor anidro com metal de cálcio.
Isótopos: O lutécio tem 35 isótopos cuja meia-vida é conhecida, com números de massa de 150 a 184. O lutécio natural é uma mistura de dois isótopos 175Lu e 176Lu com abundâncias naturais de 97,4% e 2,6% respectivamente.
- Mary Elvira Weeks, The Discovery of the Elements XVI., Journal of Chemical Education., Outubro 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.
- Universidade de New Hampshire Alumni Association, The Life and Work of Charles James.
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"Lutetium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 17 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/lutetium.html>.