Лютецій

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Лютецій (Lu)
Атомний номер 71
Зовнішній вигляд простої речовини Рідкоземельний метал.
Твердий, щільний.
Колір — сріблясто-білий. Lutetium sublimed dendritic and 1cm3 cube.jpg
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса) 174,967 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 175 пм
Енергія іонізації (перший електрон) 513,0(5,32) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Xe] 4f14 5d1 6s2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 156 пм
Радіус іона (+3e) 85 пм
Електронегативність (за Полінгом) 1,27
Електродний потенціал Lu←Lu3+ -2,30В
Ступені окиснення 3
Термодинамічні властивості
Густина 9,8404 г/см³
Молярна теплоємність 0,155 Дж/(К·моль)
Теплопровідність (16,4) Вт/(м·К)
Температура плавлення 1936 К
Теплота плавлення n/a кДж/моль
Температура кипіння 3668 К
Теплота випаровування 414 кДж/моль
Молярний об'єм 17,8 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки гексагональна
Період ґратки 3,510 Å
Відношення с/а 1,585
Температура Дебая n/a К
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
CMNS: Лютецій у Вікісховищі

Лютецій (англ. lutecium, нім. Lutetium n, Kassiopeium n) — хімічний елемент, проста речовина — лютецій. Символ Lu, атомний номер 71. Сріблясто-білий, ковкий та пластичний рідкісноземельний метал. Останній елемент групи лантаноїдів, належить до ітриєвої підгрупи. Зустрічається в природі тільки у зв'язаній формі. Поміж лантаноїдів, через лантаноїдне стиснення, атоми лютецію мають найменший атомний радіус, а елемент лютецій найвищі значення температур плавлення та кипіння.

Хімічно активний. Електронна конфігурація [Xe]4f146s25d1; період 6, група 3, f-блок (лантаноїд). Утворює лантаноїдні сполуки в ступені окиснення +3.

Густина 9,84 г/см³; tплав 1660 °C, tкип 3410 °C. На повітрі лютецій покривається щільною стійкою оксидною плівкою, при нагріванні до 400 °C окиснюється. Кристалічна ґратка гексагональна.

Відомо більше 50 штучних ізотопів і ядерних ізомерів лютецію.

Кларк лютецію в земній корі 0,8 г/т. Як і інші лантаноїди, лютецій присутній у невеликих кількостях у багатьох мінералах ітрієвої підгрупи рідкісноземельних елементів (ксенотим, ітріаліт, гадолініт, самарськіт та ін.).

Історія[ред. | ред. код]

Відкритий у 1907 р. трьома науковцями незалежно один від одного: К. фон Вельсбахом, Ж.Урбаном та Ч. Джеймсом[1].

Вперше металічний лютецій отримано у 1953 році[2]

Назва походить від латинської назви кельтського поселення Лютеція (лат. Lutetia, чи лат. Lutetia Parisiorum), яке в подальшому переросло в Париж. До початку 1960 років також використовувалась назва касіопій (cassiopium) — запропонована Вельсбахом, хоча з 1914 року офіційно прийнята назва елементу — Lutecium, а з 1949 — Lutetium.

Хімічні властивості[ред. | ред. код]

Лютецій на повітрі повільно покривається плівкою оксиду, а при температурі вище 200 °C активно реагує (горить) з киснем повітря з утворенням лютецій (ІІІ) оксиду:

4 Lu + 3 O2 → 2 Lu2O3

Повільно реагує з водою, однак реакція пришвидшується при нагріванні з утворенням гідроксиду, та виділенням водню:

2 Lu + 6 H2O → 2 Lu(OH)3 + 3 H2

Лютецій реагує з галогенами:

2 Lu + 3 F2 → 2 LuF3 [сіль білого кольору ]
2 Lu + 3 Cl2 → 2 LuCl3 [сіль білого кольору]
2 Lu + 3 Br2 → 2 LuBr3 [сіль білого кольору ]
2 Lu + 3 I2 → 2 LuI3 [сіль коричневого кольору ]

Lu реагує з розбавленою сульфатною кислотою з утворенням безбарвного Lu(III) іону (існує як [Lu(OH2)9]3+ аква-комплекс) та виділенням водню

2 Lu + 3 H2SO4 → 2 Lu3+ + 3 SO2−4 + 3 H2

Ізотопи[ред. | ред. код]

Природній лютецій складається з двох різних ізотопів. З них один стабільний, а ще один має надзвичайно довгий період розпаду.

Масове число Частка у природному лютеції Період напіврозпаду
175 97,401 %
176 2,599 % 3,76×1010 років

Загалом відомо 58 ізотопів лютецію з масовими числами від 150 до 184, 23 з яких — метастабільні. З нестабільних ізотопів, що не зустрічаються в природі, найбільші періоди напіврозпаду мають Lu174 (3,3 років) і Lu173 (1,3 років)[3].

Поширення і отримання[ред. | ред. код]

Як і інші лантаноїди, лютецій присутній у невеликих кількостях у багатьох мінералах ітрієвої підгрупи рідкісноземельних елементів (ксенотим, ітріаліт, гадолініт, самарськіт та ін.). Добувається переважно разом з іншими рідкоземельними металами з монацитових пісків, рідше з бастнезиту. Вміст лютецію у монациті становить близько 0,003%[4].

Лютецій є найменш розповсюдженим з лантаноїдів елементом (якщо не враховувати радіоактивний прометій), що є результатом збігу дії двох емпіричних правил: загальної тенденції на зменшення розповсюдженності елементів при зростанні їх атомного номеру, а також правила Оддо-Харкінса[en], згідно з яким елементи з непарним атомним номером зустрічаються рідше, ніж елементи з парним.

Для виділення лютецію використовують методи іонообмінної хроматографії[5], селективної комплексації, екстракції розчинниками[en][6].

Чистий лютецій отримують відновлюючи його з фториду кальцієм. Після цього фторид кальцію легко звітрюється при нагріванні, а рештки кальцію видаляються при вакуумній плавці.

Радіоактивний ізотоп лютецій-177 отримують з іттербію-176 або лютецію-176, опромінюючи його нейтронами у реакторах[7].

Використання[ред. | ред. код]

Лютецій використовується як каталізатор у реакціях крекінгу, алкілювання, гідрогенізації і полімеризації[4].

Радіоактивний ізотоп лютецій-177 використовується для терапії раку[8].

Лютецій використовується у детекторах для позитрон-емісійної томографії[9].

Існують перспективні розробки комп'ютерної пам'яті на основі гадолінієво-галієвих гранатів (GGG), допованих лютецієм[10].

Див. також[ред. | ред. код]

Література[ред. | ред. код]

  • Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк : Вебер, 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0
  • Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2007. — Т. 2 : Л — Р. — 670 с. — ISBN 57740-0828-2.

Посилання[ред. | ред. код]

Лютецій на webelements.com (англ.)

Примітки[ред. | ред. код]