Lutețiu

lutețiu
←  Iterbiu | Hafniu  →
71 Y ↑ Lu ↓ lr 71 Lu
Aspectul unei substanțe simple
Probe de lutețiu purificat
Proprietățile atomului
Nume, simbol, număr	Lutetium / Lutetium (Lu), 71
Grup , punct , bloc	3 (învechit 3), 6, element f
Masa atomica ( masa molara )	174,9668(1) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Configuratie electronica	[Xe] 6s 2 4f 14 5d 1
Raza atomului	ora 175
Proprietăți chimice
raza covalentă	ora 156
Raza ionică	(+3e) 85  pm
Electronegativitatea	1,27 (scara Pauling)
Potențialul electrodului	Lu ← Lu 3+ -2,30 V
Stări de oxidare	+3
Energia de ionizare (primul electron)	513,0 (5,32)  kJ / mol  ( eV )
Proprietățile termodinamice ale unei substanțe simple
Densitate (la n.a. )	9,8404 g/cm³
Temperatură de topire	1936 K
Temperatura de fierbere	3668K _
Oud. căldură de evaporare	414 kJ/mol
Capacitate de căldură molară	26,5 [2]  J/(K mol)
Volumul molar	17,8  cm³ / mol
Rețeaua cristalină a unei substanțe simple
Structura de zăbrele	Hexagonal
Parametrii rețelei	a  = 3,503, c  = 5,551 [3]
raport c / a	1.585
Alte caracteristici
Conductivitate termică	(300 K) (16,4) W/(m K)
numar CAS	7439-94-3

Lutețiul ( simbol chimic  - Lu , din lat.  Lutețiu ) este un element chimic al grupului al 3-lea (conform clasificării învechite  - un subgrup lateral al celui de-al treilea grup, IIIB) din a șasea perioadă a sistemului periodic al elementelor chimice din D. I. Mendeleev , cu număr atomic 71.

Aparține familiei Lanthanide .

Substanța simplă lutețiul este un metal  dens de pământ rar de culoare alb argintiu .

Istoricul descoperirilor

Elementul de oxid a fost descoperit independent în 1907 de chimistul francez Georges Urbain , mineralogul austriac Carl Auer von Welsbach și chimistul american Charles James . Toți au găsit lutețiu ca un amestec în oxidul de ytterbiu , care la rândul său a fost descoperit în 1878 ca un amestec în oxidul de erbiu , izolat în 1843 din oxidul de ytriu , descoperit în 1797 în mineralul gadolinit . Toate aceste elemente de pământuri rare au proprietăți chimice foarte asemănătoare. Prioritatea de deschidere îi aparține lui J. Urbain.

Originea numelui

Descoperitorul său Georges Urbain a derivat numele elementului din numele latin pentru Paris  - Lutetia Parisiorum . Pentru itterbiu, din care a fost separat lutețiul, a fost propusă denumirea de neoiterbiu . Von Welsbach, care a contestat prioritatea descoperirii elementului, a propus numele cassiopium ( cassiopiu ) pentru lutețiu și aldebaranium ( aldebaranium ) pentru itterbiu , în onoarea constelației emisferei nordice și a celei mai strălucitoare stele a constelației Taurului , respectiv. Având în vedere prioritatea lui Urbain în separarea lutețiului și itterbiului, în 1914 Comisia Internațională pentru Greutăți Atomice a adoptat denumirea de Lutecium , care a fost schimbată în Lutețiu în 1949 (denumirea rusă nu s-a schimbat). Cu toate acestea, până la începutul anilor 1960, numele cassiopy a fost folosit în lucrările oamenilor de știință germani .

Proprietăți

Proprietăți fizice

Configurația electronică completă a atomului de lutețiu este: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 1

Lutețiul este un metal alb-argintiu care poate fi prelucrat cu ușurință. Este cel mai greu element dintre lantanide atât ca greutate atomică, cât și ca densitate (9,8404 g/cm 3 ). Punctul de topire al lutețiului (1663 °C) este cel mai ridicat dintre toate elementele pământurilor rare. Datorită efectului compresiei lantanidelor dintre toate lantanidele, lutețiul are cele mai mici raze atomice și ionice. Nu radioactiv . Este dirijor .

Proprietăți chimice

Conform proprietăților sale chimice, lutețiul este o lantanidă tipică: la temperatura camerei în aer, lutețiul este acoperit cu o peliculă densă de oxid, iar la o temperatură de 400 ° C este oxidat. Când este încălzit, interacționează cu halogeni , sulf și alte nemetale .

Lutețiul reacționează cu acizii anorganici pentru a forma săruri. Când sărurile de lutețiu solubile în apă ( cloruri , sulfați , acetați , nitrați ) sunt evaporate, se formează hidrați cristalini .

Când soluțiile apoase de săruri de lutețiu interacționează cu acidul fluorhidric , se formează un precipitat foarte ușor solubil de fluorură de lutețiu LuF3 . Același compus poate fi obținut prin reacția oxidului de lutețiu Lu 2 O 3 cu fluorură de hidrogen gazoasă sau fluor .

Hidroxidul de lutețiu se formează prin hidroliza sărurilor sale solubile în apă.

Definiție analitică

Ca și alte elemente de pământuri rare , acesta poate fi determinat fotometric cu reactivul Alizarin Red C.

Obținerea

Pentru a obține lutețiu, acesta este izolat din minerale împreună cu alte elemente grele de pământuri rare. Separarea lutețiului de alte lantanide se realizează prin metode de extracție , schimb ionic sau cristalizare fracționată, iar lutețiul metalic se obține prin reducerea calciului din fluorura LuF 3 .

Prețuri

Prețul lutețiului metalic cu o puritate >99,9% este de 3,5-5,5 mii de dolari pe 1 kg [4] . Lutețiul este cel mai scump dintre metalele pământurilor rare, datorită dificultății de izolare a acestuia dintr-un amestec de elemente de pământuri rare și a utilizării limitate.

Aplicație

Suport de stocare

Ferogranate dopate cu lutețiu (de exemplu , granat gadoliniu galiu , GGG) sunt utilizate pentru a produce medii de stocare CMD ( domeniu magnetic cilindric ).

Materiale laser

Folosit pentru a genera radiații laser pe ionii de lutețiu. Scandat de lutețiu , galat de lutețiu, aluminat de lutețiu , dopați cu holmiu și tuliu , generează radiații cu o lungime de undă de 2,69 microni și cu ioni de neodim  - 1,06 microni și sunt materiale excelente pentru producerea laserelor militare de mare putere și pentru medicină.

Materiale magnetice

Aliajele pentru magneți permanenți foarte puternici ai sistemelor lutețiu- fier - aluminiu și lutețiu-fier- siliciu au energie magnetică foarte mare, stabilitate a proprietăților și un punct Curie ridicat , dar costul foarte mare al lutețiului limitează utilizarea lor doar la cele mai critice. domenii de utilizare (cercetare specială, spațiu și etc.).

Ceramica conductoare rezistenta la caldura

Cromitul de lutețiu își găsește o anumită utilizare .

Fizică nucleară și energie

Oxidul de lutețiu găsește o mică utilizare în tehnologia nucleară ca absorbant de neutroni , precum și ca detector de activare . Silicatul de lutețiu monocristal dopat cu ceriu (LSO) este un scintilator foarte bun și, ca atare, este utilizat pentru detectarea particulelor în fizica nucleară , fizica particulelor , medicina nucleară (în special în tomografia cu emisie de pozitroni ).

Supraconductivitate la temperatură înaltă

Oxidul de lutețiu este utilizat pentru a controla proprietățile ceramicii cu oxid de metal supraconductor.

Metalurgie

Adăugarea de lutețiu la crom și aliajele acestuia oferă caracteristici mecanice mai bune și îmbunătățește fabricabilitatea.

În ultimii ani, interesul considerabil pentru lutețiu se datorează, de exemplu, faptului că atunci când o serie de materiale rezistente la căldură și aliaje pe bază de nichel-crom sunt aliate cu lutețiu, durata lor de viață crește brusc.

Izotopi

Lutețiul natural este format din doi izotopi : stabil 175 Lu ( abundență izotopică 97,41%) și beta-radioactiv cu viață lungă 176 Lu (abundență izotopică 2,59%, timp de înjumătățire 3,78⋅10 10 ani), care se descompune în hafniu-176 stabil . Radioactiv 176 Lu este utilizat într-una dintre metodele de geo- și cosmocronologie nucleară ( datare lutețiu-hafniu ). Există, de asemenea, 32 de radioizotopi artificiali ai lutețiului (de la 150 Lu la 184 Lu), unii dintre ei având stări metastabile (18 în total).

Distribuția în natură

Conținutul din scoarța terestră este de 0,00008% din greutate. Conținutul în apa de mare este de 0,0000012 mg/l. Principalele minerale industriale sunt xenotime , euxenite , bastnäsite .

Rolul biologic

Nu joacă niciun rol biologic. Sărurile solubile de lutețiu au toxicitate scăzută.

Note

1. ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Greutăți atomice ale elementelor 2011 (Raport tehnic IUPAC  )  // Chimie pură și aplicată . - 2013. - Vol. 85 , nr. 5 . - P. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
2. ↑ Enciclopedia chimică: în 5 volume / Colegiul editorial: Knunyants I. L. (redactor-șef). - Moscova: Enciclopedia Sovietică, 1990. - T. 2. - S. 619. - 671 p. — 100.000 de exemplare.
3. ↑ Lutetium: crystal structures Arhivat 30 iulie 2010 la Wayback Machine . WebElements Tabelul periodic al elementelor.
4. ↑ Prețurile lutețiului . Data accesului: 23 ianuarie 2009. Arhivat din original la 18 iunie 2008. (nedefinit)

Link -uri

• Lutetium pe Webelements
• Lutețiu la Biblioteca Populară a Elementelor Chimice
• lutețiu

Dicționare și enciclopedii	mare danez Mare catalană Mare norvegian Rusă mare croat Britannica (online) Treccani
În cataloagele bibliografice	GND : 4168341-9 J9U : 987007538781805171 LCCN : sh85078994