Lutecium

lutecium
←  Ytterbium | Hafnium  →
71 Y ↑ Lu ↓ lr 71 Lu
Vzhled jednoduché látky
Vzorky čištěného lutecia
Vlastnosti atomu
Jméno, symbol, číslo	Lutecium / Lutecium (Lu), 71
Skupina , období , blok	3 (zastaralé 3), 6, f-prvek
atomová hmotnost ( molární hmotnost )	174.9668(1) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronická konfigurace	[Xe] 6s 2 4f 14 5d 1
Poloměr atomu	175 hodin
Chemické vlastnosti
kovalentní poloměr	156  hodin
Poloměr iontů	(+3e) 85  hodin
Elektronegativita	1,27 (Paulingova stupnice)
Elektrodový potenciál	Lu ← Lu 3+ -2,30 V
Oxidační stavy	+3
Ionizační energie (první elektron)	513,0 (5,32)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamické vlastnosti jednoduché látky
Hustota (v n.a. )	9,8404 g/cm³
Teplota tání	1936 K
Teplota varu	3668 tis .
Oud. výparné teplo	414 kJ/mol
Molární tepelná kapacita	26,5 [2]  J/(K mol)
Molární objem	17,8  cm³ / mol
Krystalová mřížka jednoduché látky
Příhradová konstrukce	Šestihranný
Parametry mřížky	a  = 3,503, c  = 5,551 [3]
poměr c / a	1,585
Další vlastnosti
Tepelná vodivost	(300 K) (16,4) W/(m K)
Číslo CAS	7439-94-3

Lutecium ( chemická značka  - Lu , z lat.  Lutecium ) je chemický prvek 3. skupiny (podle zastaralé klasifikace  - vedlejší podskupina třetí skupiny, IIIB) šesté periody periodického systému chemických prvků D. I. Mendělejev s atomovým číslem 71.

Patří do rodiny Lanthanide .

Jednoduchá látka lutecium  je hustý kov vzácných zemin stříbřitě bílé barvy .

Historie objevů

Oxidový prvek nezávisle na sobě objevili v roce 1907 francouzský chemik Georges Urbain , rakouský mineralog Carl Auer von Welsbach a americký chemik Charles James . Všichni našli lutecium jako příměs v oxidu ytterbia , který byl zase objeven v roce 1878 jako příměs v oxidu erbia , izolovaném v roce 1843 z oxidu yttria , objeveného v roce 1797 v nerostu gadolinitu . Všechny tyto prvky vzácných zemin mají velmi podobné chemické vlastnosti. Priorita otevření patří J. Urbainovi.

Původ jména

Jeho objevitel Georges Urbain odvodil název prvku z latinského názvu pro Paris  - Lutetia Parisiorum . Pro ytterbium, ze kterého bylo odděleno lutecium, byl navržen název neoytterbium . Von Welsbach, který zpochybňoval prioritu objevu prvku, navrhl pro lutecium název cassiopium ( cassiopium ) a pro ytterbium aldebaranium ( aldebaranium ) na počest souhvězdí severní polokoule a nejjasnější hvězdy souhvězdí Býka , respektive. Vzhledem k tomu, že Urbain je prioritou při oddělování lutecia a ytterbia, přijala v roce 1914 Mezinárodní komise pro atomové váhy název Lutecium , který byl v roce 1949 změněn na Lutecium (ruský název se nezměnil). Až do počátku 60. let se však v pracích německých vědců používal název kasiopie .

Vlastnosti

Fyzikální vlastnosti

Kompletní elektronová konfigurace atomu lutecia je: 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

Lutecium je stříbrno-bílý kov, který lze snadno opracovat. Je to nejtěžší prvek mezi lanthanoidy jak z hlediska atomové hmotnosti, tak hustoty (9,8404 g/cm 3 ). Bod tání lutecia (1663 °C) je nejvyšší ze všech prvků vzácných zemin. Díky účinku komprese lanthanoidů ze všech lanthanoidů má lutecium nejmenší atomové a iontové poloměry. Ne radioaktivní . Je dirigentem .

Chemické vlastnosti

Podle svých chemických vlastností je lutecium typickým lanthanoidem: při pokojové teplotě na vzduchu je lutecium pokryto hustým oxidovým filmem a při teplotě 400 ° C je oxidováno. Při zahřívání interaguje s halogeny , sírou a dalšími nekovy .

Lutecium reaguje s anorganickými kyselinami za vzniku solí. Při odpařování ve vodě rozpustných solí lutecia ( chloridy , sírany , octany , dusičnany ) vznikají krystalické hydráty .

Při interakci vodných roztoků solí lutcia s kyselinou fluorovodíkovou se vytvoří velmi málo rozpustná sraženina fluoridu lutetého LuF 3 . Stejnou sloučeninu lze získat reakcí oxidu lutetého Lu 2 O 3 s plynným fluorovodíkem nebo fluorem .

Hydroxid lutetý vzniká hydrolýzou jeho ve vodě rozpustných solí.

Analytická definice

Stejně jako ostatní prvky vzácných zemin jej lze stanovit fotometricky pomocí činidla Alizarin Red C.

Získání

Pro získání lutecia se izoluje z minerálů spolu s dalšími těžkými prvky vzácných zemin. Oddělení lutecia od ostatních lanthanoidů se provádí extrakčními metodami , iontovou výměnou nebo frakční krystalizací a kovové lutecium se získává redukcí vápníku z fluoridu LuF 3 .

Ceny

Cena kovového lutecia o čistotě >99,9 % je 3,5-5,5 tisíce dolarů za 1 kg [4] . Lutecium je nejdražší z kovů vzácných zemin, kvůli obtížnosti jeho izolace ze směsi prvků vzácných zemin a omezenému použití.

Aplikace

Paměťová média

Ferogranáty dopované luteciem (např. gadolinium galliový granát , GGG) se používají k výrobě paměťových médií CMD ( cylindrical magnetic domain ).

Laserové materiály

Používá se ke generování laserového záření na iontech lutecia. Lutecium scandate , lutetium gallát , lutetium aluminate , dopované holmiem a thuliem , generují záření o vlnové délce 2,69 mikronu a s neodymovými ionty  - 1,06 mikronu a jsou vynikajícími materiály pro výrobu vysoce výkonných vojenských laserů a pro lékařství.

Magnetické materiály

Slitiny pro velmi výkonné permanentní magnety systémů lutecium- železo - hliník a lutecium-železo- křemík mají velmi vysokou magnetickou energii, stabilitu vlastností a vysoký Curieův bod , ale velmi vysoká cena lutecia omezuje jejich použití pouze na nejkritičtější oblasti použití (speciální výzkum, vesmír atd.).

Tepelně odolná vodivá keramika

Lutecium chromit najde nějaké použití .

Jaderná fyzika a energetika

Oxid lutnatý nachází malé množství použití v jaderné technologii jako absorbér neutronů a také jako aktivační detektor . Ceriem dopovaný monokrystalický lutetiumsilikát (LSO) je velmi dobrý scintilátor a jako takový se používá pro detekci částic v jaderné fyzice , částicové fyzice , nukleární medicíně (zejména v pozitronové emisní tomografii ).

Vysokoteplotní supravodivost

Oxid lutecnatý se používá ke kontrole vlastností supravodivé keramiky na bázi oxidu kovu.

Hutnictví

Přídavek lutecia k chrómu a jeho slitinám poskytuje lepší mechanické vlastnosti a zlepšuje vyrobitelnost.

Značný zájem o lutecium je v posledních letech dán například tím, že při legování řady žáruvzdorných materiálů a slitin na bázi niklu a chromu lutecium se jejich životnost prudce zvyšuje.

Izotopy

Přírodní lutecium se skládá ze dvou izotopů : stabilního 175 Lu ( zastoupení izotopu 97,41 %) a dlouhodobého beta-radioaktivního 176 Lu (zastoupení izotopu 2,59 %, poločas rozpadu 3,78⋅10 10 let), které se rozpadá na stabilní hafnium-1 . Radioaktivní 176 Lu se používá v jedné z metod jaderné geo- a kosmochronologie ( datování lutecium-hafnia ). Existuje také 32 umělých radioizotopů lutecia (od 150 Lu do 184 Lu), některé z nich mají metastabilní stavy (celkem 18).

Rozšíření v přírodě

Obsah v zemské kůře je 0,00008 % hmotnosti. Obsah v mořské vodě je 0,0000012 mg/l. Hlavními průmyslovými nerosty jsou xenotim , euxenit , bastnäsite .

Biologická role

Nehraje žádnou biologickou roli. Rozpustné soli lutecia mají nízkou toxicitu.

Poznámky

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. Atomové hmotnosti prvků 2011 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Sv. 85 , č. 5 . - S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
2. ↑ Chemická encyklopedie: v 5 svazcích / Redakční rada: Knunyants I. L. (šéfredaktor). - Moskva: Sovětská encyklopedie, 1990. - T. 2. - S. 619. - 671 s. — 100 000 výtisků.
3. ↑ Lutecium: krystalové struktury Archivováno 30. července 2010 na Wayback Machine . WebElements Periodická tabulka prvků.
4. ↑ Ceny lutecia . Datum přístupu: 23. ledna 2009. Archivováno z originálu 18. června 2008. (neurčitý)

Odkazy

• Lutecium na Webelements
• Lutecium v ​​populární knihovně chemických prvků
• lutecium

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velká Katalánština Skvělý norský Velký Rus chorvatský Britannica (online) Treccani
V bibliografických katalozích	GND : 4168341-9 J9U : 987007538781805171 LCCN : sh85078994