Lutetium

Lutetium
←  Ytterbium | Hafnium  →
71 Y ↑ Lu ↓ lr 71 Lu
Udseende af et simpelt stof
Prøver af renset lutetium
Atom egenskaber
Navn, symbol, nummer	Lutetium / Lutetium (Lu), 71
Gruppe , punktum , blok	3 (forældet 3), 6, f-element
Atommasse ( molær masse )	174.9668(1) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration	[Xe] 6s 2 4f 14 5d 1
Atomradius	175 kl
Kemiske egenskaber
kovalent radius	156  kl
Ion radius	(+3e)  kl. 85
Elektronegativitet	1,27 (Pauling-skala)
Elektrodepotentiale	Lu ← Lu 3+ -2,30 V
Oxidationstilstande	+3
Ioniseringsenergi (første elektron)	513,0 (5,32)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof
Tæthed ( i.a. )	9,8404 g/cm³
Smeltetemperatur	1936 K
Kogetemperatur	3668K _
Oud. fordampningsvarme	414 kJ/mol
Molær varmekapacitet	26,5 [2]  J/(K mol)
Molært volumen	17,8  cm³ / mol
Krystalgitteret af et simpelt stof
Gitterstruktur	Sekskantet
Gitterparametre	a  = 3,503, c  = 5,551 [3]
c / a -forhold	1.585
Andre egenskaber
Varmeledningsevne	(300 K) (16,4) W/(m K)
CAS nummer	7439-94-3

Lutetium ( kemisk symbol  - Lu , fra lat.  Lutetium ) er et kemisk grundstof af den 3. gruppe (ifølge den forældede klassifikation  - en sideundergruppe af den tredje gruppe, IIIB) i den sjette periode af det periodiske system af kemiske grundstoffer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 71.

Tilhører Lanthanide- familien .

Det simple stof lutetium  er et tæt sjældent jordmetal med en sølvhvid farve .

Opdagelseshistorie

Oxidgrundstoffet blev uafhængigt opdaget i 1907 af den franske kemiker Georges Urbain , den østrigske mineralog Carl Auer von Welsbach og den amerikanske kemiker Charles James . De fandt alle lutetium som en blanding i ytterbiumoxid , som igen blev opdaget i 1878 som en blanding i erbiumoxid , isoleret i 1843 fra yttriumoxid , opdaget i 1797 i mineralet gadolinit . Alle disse sjældne jordarters grundstoffer har meget lignende kemiske egenskaber. Åbningsprioriteten tilhører J. Urbain.

Navnets oprindelse

Dets opdager Georges Urbain afledte navnet på grundstoffet fra det latinske navn for Paris  - Lutetia Parisiorum . For ytterbium, hvorfra lutetium blev adskilt, blev navnet neoytterbium foreslået . Von Welsbach, der anfægtede prioriteringen af ​​opdagelsen af ​​grundstoffet, foreslog navnet cassiopium ( cassiopium ) for lutetium og aldebaranium ( aldebaranium ) for ytterbium, til ære for stjernebilledet på den nordlige halvkugle og den klareste stjerne i stjernebilledet Tyren , henholdsvis. I betragtning af Urbains prioritet i at adskille lutetium og ytterbium, vedtog den internationale kommission for atomvægte i 1914 navnet Lutecium , som blev ændret til Lutetium i 1949 (det russiske navn ændrede sig ikke). Men indtil begyndelsen af ​​1960'erne blev navnet cassiopy brugt i tyske videnskabsmænds værker .

Egenskaber

Fysiske egenskaber

Den komplette elektronkonfiguration af lutetiumatomet er: 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

Lutetium er et sølv-hvidt metal, der let kan bearbejdes. Det er det tungeste grundstof blandt lanthaniderne både hvad angår atomvægt og tæthed (9,8404 g/cm 3 ). Smeltepunktet for lutetium (1663 °C) er det højeste blandt alle sjældne jordarters grundstoffer. På grund af effekten af ​​lanthanidkompression blandt alle lanthanider har lutetium de mindste atomare og ioniske radier. Ikke radioaktivt . er dirigent .

Kemiske egenskaber

Ifølge dets kemiske egenskaber er lutetium et typisk lanthanid: ved stuetemperatur i luft er lutetium dækket af en tæt oxidfilm, og ved en temperatur på 400 ° C oxideres det. Når det opvarmes, interagerer det med halogener , svovl og andre ikke-metaller .

Lutetium reagerer med uorganiske syrer og danner salte. Når vandopløselige lutetiumsalte ( chlorider , sulfater , acetater , nitrater ) fordampes, dannes krystallinske hydrater .

Når vandige opløsninger af lutetiumsalte interagerer med flussyre, dannes et meget let opløseligt bundfald af lutetiumfluorid LuF 3 . Den samme forbindelse kan opnås ved at omsætte lutetiumoxid Lu 2 O 3 med gasformigt hydrogenfluorid eller fluor .

Lutetiumhydroxid dannes ved hydrolyse af dets vandopløselige salte.

Analytisk definition

Som andre sjældne jordarters grundstoffer kan det bestemmes fotometrisk med reagenset Alizarin Red C.

Henter

For at opnå lutetium er det isoleret fra mineraler sammen med andre tunge sjældne jordarters grundstoffer. Adskillelsen af ​​lutetium fra andre lanthanider udføres ved ekstraktionsmetoder , ionbytning eller fraktioneret krystallisation, og metallisk lutetium opnås ved calciumreduktion fra LuF3 - fluorid .

Priser

Prisen på metallutetium med en renhed på >99,9% er 3,5-5,5 tusind dollars pr. 1 kg [4] . Lutetium er det dyreste af de sjældne jordarters metaller på grund af vanskeligheden ved dets isolering fra en blanding af sjældne jordarters grundstoffer og begrænset anvendelse.

Ansøgning

Lagermedier

Lutetium -dopede ferrogarnets (f.eks. gadolinium gallium granat , GGG) bruges til at producere CMD ( cylindrisk magnetisk domæne ) lagringsmedier.

Lasermaterialer

Bruges til at generere laserstråling på lutetiumioner. Lutetium scandate , lutetium gallat , lutetiumaluminat , doteret med holmium og thulium , genererer stråling med en bølgelængde på 2,69 mikron , og med neodymioner - 1,06  mikron, og er fremragende materialer til produktion af højeffekt militære lasere og til medicin.

Magnetiske materialer

Legeringer til meget kraftige permanente magneter af lutetium- jern - aluminium og lutetium-jern- silicium -systemer har meget høj magnetisk energi, stabilitet af egenskaber og et højt Curie-punkt , men de meget høje omkostninger ved lutetium begrænser deres anvendelse kun til de mest kritiske anvendelsesområder (særlig forskning, rum mv.).

Varmebestandig ledende keramik

Lutetiumchromit finder nogen anvendelse .

Kernefysik og energi

Lutetiumoxid finder en lille mængde anvendelse i nuklear teknologi som en neutronabsorber såvel som en aktiveringsdetektor . Cerium-doteret enkeltkrystal lutetiumsilikat (LSO) er en meget god scintillator og bruges som sådan til partikeldetektion i kernefysik , partikelfysik , nuklearmedicin (især i positronemissionstomografi ).

Højtemperatursuperledningsevne

Lutetiumoxid bruges til at kontrollere egenskaberne af superledende metaloxidkeramik.

Metallurgi

Tilsætning af lutetium til krom og dets legeringer giver bedre mekaniske egenskaber og forbedrer fremstillingsevnen.

I de senere år skyldes en betydelig interesse for lutetium blandt andet, at når en række varmebestandige materialer og nikkel-chrom-baserede legeringer legeres med lutetium, øges deres levetid markant.

Isotoper

Naturligt lutetium består af to isotoper : stabil 175 Lu ( isotopisk overflod 97,41%) og langlivet beta-radioaktiv 176 Lu (isotopisk overflod 2,59%, halveringstid 3,78⋅10 10 år), som henfalder til stabilt hafnium- 176 . Radioaktivt 176 Lu bruges i en af ​​metoderne inden for nuklear geo- og kosmokronologi ( lutetium-hafnium-datering ). Der er også 32 kunstige radioisotoper af lutetium (fra 150 Lu til 184 Lu), nogle af dem har metastabile tilstande (18 i alt).

Udbredelse i naturen

Indholdet i jordskorpen er 0,00008 vægtprocent. Indholdet i havvand er 0,0000012 mg/l. De vigtigste industrielle mineraler er xenotime , euxenit , bastnäsit .

Biologisk rolle

Spiller ingen biologisk rolle. Opløselige salte af lutetium har lav toksicitet.

Noter

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. Grundstoffernes atomvægte 2011 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Bd. 85 , nr. 5 . - S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
2. ↑ Kemisk encyklopædi: i 5 bind / Redaktion: Knunyants I. L. (chefredaktør). - Moskva: Soviet Encyclopedia, 1990. - T. 2. - S. 619. - 671 s. — 100.000 eksemplarer.
3. ↑ Lutetium: krystalstrukturer Arkiveret 30. juli 2010 på Wayback Machine . WebElements grundstoffernes periodiske system.
4. ↑ Lutetiumpriser . Dato for adgang: 23. januar 2009. Arkiveret fra originalen 18. juni 2008. (ubestemt)

Links

• Lutetium på webelementer
• Lutetium på Popular Library of Chemical Elements
• Lutetium

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk catalansk Fantastisk norsk Stor russer kroatisk Britannica (online) Treccani
I bibliografiske kataloger	GND : 4168341-9 J9U : 987007538781805171 LCCN : sh85078994