Elementul chimic lutețiu este clasificat ca fiind un metal lantanid și pământ rar. A fost descoperit în 1907 de Carl Auer von Welsbach, Charles James și Georges Urbain.
Zona de date
| Clasificare: | Lutețiul este un metal lantanid și pământ rar |
| Culoare: | alb-argintiu |
| Greutate atomică: | 174.97 |
| Stare: | solid |
| Punctul de topire: | 1660 oC, 1933 K |
| Punctul de fierbere: | |
| Punctul de fierbere: | 3390 oC, 3663 K |
| Electroni: | 71 |
| Protoni: | |
| Protoni: | 71 |
| Neutroni în cel mai abundent izotop: | 104 |
| Capacele de electroni: | 2,8,18,18,32,9,2 |
| configurația: | 4f14 6s2 |
| Densitatea la 20oC: | 9.8 g/cm3 |
| Volumetru atomic: | 17,78 cm3/mol |
| Structură: | hexagonală strânsă |
| Duritate: |
Arată mai mult, inclusiv: Călduri, energii, oxidare,
Reacții, compuși, raze, conductibilități
| Volumetrie atomică: | 17,78 cm3/mol |
| Structură: | hexagonală strânsă |
| Durețe: | |
| : | |
| Capacitatea termică specifică | 0.15 J g-1 K-1 |
| Căldura de fuziune | 22 kJ mol-1 |
| Căldura de atomizare | 152 kJ mol-1 |
| Căldura de vaporizare | 355.90 kJ mol-1 |
| 1-a energie de ionizare | 523.50 kJ mol-1 |
| 2-a energie de ionizare | 1340 kJ mol-1 |
| 3-a energie de ionizare | 2022 kJ mol-.1 |
| Afinitatea electronică | 33 kJ mol-1 |
| Numărul minim de oxidare | 0 |
| Min. nr. de oxidare comună | 0 |
| Număr maxim de oxidare | 3 |
| Nr. maxim de oxidare comună. | 3 |
| Electronegativitate (scara Pauling) | 1,27 |
| Volum de polarizabilitate | 21.9 Å3 |
| Reacția cu aerul | ușoară, ⇒ Lu2O3 |
| Reacția cu HNO3 15 M | ușoară, ⇒ Lu(NO3)3 |
| Reacția cu HCl 6 M | ușoară, ⇒ H2, LuCl3 |
| Reacția cu 6 M NaOH | – |
| Oxid(i) | Lu2O3 |
| Hidrură(i) | LuH2, LuH3 |
| Clorură(s) | LuCl3 |
| Rază atomică | 175 pm |
| Rază ionică (1+ ion) | – |
| Rază ionică (2+ ion) | – |
| Rază ionică (3+ ion) | 100.1 pm |
| Raza ionică (ion 1+) | – |
| Raza ionică (ion 2+) | |
| – | |
| Raza ionică (ion 2) ion) | – |
| Raza ionică (3- ion) | – |
| Conductivitatea termică | 16.4 W m-1 K-1 |
| Conductivitate electrică | 1.5 x 106 S m-1 |
| Punctul de congelare/topire: | 1660 oC, 1933 K |
Metal de pământuri rare lutețiu. Fotografie realizată de Ames Laboratory.
Descoperirea lutețiului
Lutețiul a fost ultimul element natural de pământuri rare care a fost descoperit. Pământul rar sintetic promețiu a fost produs mai târziu în laborator din produse de fisiune ale uraniului.
Lutețiul a fost descoperit independent de Carl Auer von Welsbach, Charles James și Georges Urbain.
Descoperirea a fost un ecou al altor descoperiri de pământuri rare, în care un nou element a fost descoperit în minerale care fuseseră deja analizate. De exemplu, Carl Gustaf Mosander a descoperit lantanum în cerit – despre care se credea că conținea elementul pământ rar ceriu și nu altele. Mosander a continuat să descopere erbiu și terbiu în mineralul gadolinit, care fusese analizat, dar prezența erbiului și terbiului fusese ratată.
În cazul lutețiului, Urbain, von Welsbach și James au descoperit noul element în oxidul de itterbiu (ytterbia). S-a dovedit că ytterbia nu era doar oxid de ytterbiu, așa cum crezuseră chimiștii. Ytterbia era de fapt parțial oxid de ytterbiu și parțial oxid de lutețiu.
Chimistul francez Georges Urbain a reușit să separe cu succes lutețiul din ytterbia în 1907 la Paris. El a separat itterbia în doi constituenți printr-o serie de cristalizări fracționate ale nitratului de itterbiu din soluție de acid azotic și a obținut doi oxizi de pământuri rare. Unul a păstrat numele de itterbiu, iar pe celălalt l-a numit lutecium, pe care l-a schimbat ulterior în lutețiu. (1),(2)
Savantul austriac Carl Auer von Welsbach a izolat și el lutețiu din itterbiu și a numit elementul cassipoium după constelația Cassiopeia. (3)
Chimistul Charles James a reușit și el să izoleze lutețiu în 1906-7, la Durham, New Hampshire și a brevetat un procedeu de cristalizare fracționată cu bromat pentru izolarea metalelor pământești rare. (3),(4),(5)
Procesul său de cristalizare fracționată a fost considerat a fi cea mai bună tehnică de separare a pământurilor rare până la descoperirea tehnicilor de schimb de ioni în anii 1940. (4)
Numele elementului lutețiu provine de la Lutetia, numele latin al Parisului.
Obținerea metalelor de pământuri rare de înaltă puritate și calitate pentru cercetare este un proces în mai multe etape. În primul rând, oxizii de pământuri rare, cum ar fi pulberile galbene (ceriu), negre (praseodim) și albastre (neodim) din farfurii sunt expuse la gaz fluorură de hidrogen. Acest lucru transformă pulberea într-o fluorură cristalină, cum ar fi cristalul verde de fluorură de praseodimiu (extrema dreaptă). O reacție de reducere și o prelucrare ulterioară transformă fluorurile de pământuri rare în formele lor finale, de metal pur, (de sus în centru) discul de scandiu, discul de disprosiu așezat pe o foaie de disprosiu sublimat și cilindrul de gadoliniu. Gadoliniul, terbiul și lutețiul sunt mai dificil de rafinat, deoarece reacționează cu tantalul (materialul creuzetului). Se iau măsuri suplimentare pentru a elimina tantalul care se scurge din creuzet. Foto: Ames Laboratory
Aparență și caracteristici
Efecte dăunătoare:
Lutețiul este considerat a fi netoxic.
Caracteristici:
Lutețiul este un metal de pământuri rare alb-argintiu.
Metalul se pătează încet în aer și arde la 150 oC până la oxid.
Este cea mai densă și cea mai dură dintre lantanide.
Este, de asemenea, una dintre cele mai puțin abundente lantanide, însă este totuși mai abundent pe pământ decât argintul sau aurul.
Când este prezent în compuși, lutețiul există de obicei în stare trivalentă ,Lu3+. Cele mai multe dintre sărurile sale sunt incolore.
Utilizări ale lutețiului
Oxidul de lutețiu este utilizat la fabricarea catalizatorilor pentru cracarea hidrocarburilor în industria petrochimică.
177Lu este utilizat în terapia cancerului și, datorită timpului său de înjumătățire lung, 176Lu este utilizat pentru a data vârsta meteoriților.
Oxiortosilicatul de lutețiu (LSO) este utilizat în prezent în detectoarele din tomografia cu emisie de pozitroni (PET). Aceasta este o scanare medicală neinvazivă care creează o imagine tridimensională a activității celulare a organismului.
Abundanță și izotopi
Abundanță scoarța terestră: 0,6 părți la un milion în greutate, 70 de părți la un miliard de moli
Abundență sistem solar: 1 parte la un miliard în greutate, 10 părți la un trilion de moli
Cost, pur: 340 de dolari pe g
Cost, vrac: 100 de dolari pe 100g
Sursă: Lutețiul nu se găsește liber în natură, dar se găsește într-un număr de minerale, în principal monazit. Din punct de vedere istoric, izolarea elementelor de pământuri rare unele de altele a fost dificilă și costisitoare, deoarece proprietățile lor chimice sunt foarte asemănătoare. Schimbul de ioni și tehnicile de extracție cu solvenți dezvoltate începând cu anii 1940 au redus costul de producție. Lutețiul metalic pur este produs prin reducerea fluorurii anhidre cu calciu metalic.
Izotopi: Lutețiul are 35 de izotopi ale căror perioade de înjumătățire sunt cunoscute, cu numere de masă cuprinse între 150 și 184. Lutețiul natural este un amestec de doi izotopi 175Lu și 176Lu cu abundențe naturale de 97,4% și respectiv 2,6%.
- Mary Elvira Weeks, The Discovery of the Elements XVI., Journal of Chemical Education., octombrie 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.
Citează această pagină
Pentru o legătură online, vă rugăm să copiați și să lipiți una dintre următoarele:
<a href="https://www.chemicool.com/elements/lutetium.html">Lutetium</a>
sau
<a href="https://www.chemicool.com/elements/lutetium.html">Lutetium Element Facts</a>
Pentru a cita această pagină într-un document academic, vă rugăm să folosiți următoarea citare conformă MLA:
"Lutetium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 17 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/lutetium.html>.
.