THE лутеций, символ Лу и атомно число 71, е химичен елемент от Периодичната таблица, принадлежащ към групата на лантанидите (известни като редкоземни метали). Той е труден за производство метал и може да бъде получен като страничен продукт от добив на други лантаниди или чрез итриеви руди. В металната си форма има сивкаво бял цвят и е устойчив на корозия. В разтвор, подобно на другите лантаноиди, лутеций приема окислително число равно на +3.
Lutetium е кръстен на град Париж, френската столица. В древността, както и в Римската империя, градът се е наричал Лютеция. Въпреки че лантаноидите се използват широко в бързо развиващите се икономически сектори, лутеция все още има приложения. ограничени, като например при производството на лазери, оптични инструменти, керамика и при експериментални лечения за тежки случаи на рак.
Вижте също: Кои са вътрешните преходни елементи?
Резюме на лутеций
Лутецият е метал, принадлежащ към класа лантаниди или метали редки земи.
В метална форма има сивкаво бял цвят.
В разтвор неговият NOx винаги е +3.
Обикновено се получава като страничен продукт от добива на други лантаноиди или итрий.
Производството му е затруднено, като се осъществява чрез редукция с калций.
Има малко приложения на лутеция, като се използва по-често в производството на лазери, керамика и оптични инструменти.
Откриването му се приписва на французина Жорж Урбен.
Свойства на лутеций
символ: Лу
Атомно число: 71
Атомна маса: 174,9668 c.u.s.
електроотрицателност: 1,27
Точка на сливане: 1663 °С
Точка на кипене: 3402 °С
Плътност: 9,841 g.cm-3 (при 25 °C)
Електронна конфигурация: [Xe] 6s2 4f14 5 д1
Химическа серия: редкоземни метали, лантаноиди
Характеристики на лутеция
Лутеций е а мек сиво-бял метал, стабилизиран срещу окисляване поради образуването на тънък оксиден слой върху повърхността му. В разтвор и под формата на съединения лутеция има окислително число равно на +3.
Той реагира с всички халогени, обаче, в случай на хлор (Cl2), бром (Br2) и йод (I2), халогенидите се получават чрез реакция между лутециев (III) оксид с воден разтвор на съответния хидрат. Първоначално лутециевият (III) халогенид се получава в хидратирана форма и след това трябва да се дехидратира или чрез топлина, или с помощта на изсушаващ агент.
Лу2THE3 + 6 HCl → 2 LuCl3(О2)6
печалба3(О2)6 → LuCl3 + 6 часа2THE
Лутецият има 50 известни изотопа, обаче, само две се срещат естествено, като:
176Lu, стабилен, съответстващ на 97,41% естествен лутеций;
175Лу, радиоактивен, с полуживот приблизително 40 милиарда години, което съответства на 2,59% от естествения лутеций.
лутеция е в дискусията за елементите, които трябва да бъдат под итрий и скандийв група 3 от Периодичната таблица. Продължава съмнението дали под итрия трябва да има лантан и актиний или лутеций и лаурент.
Истината е, че IUPAC остави въпроса двусмислен, дори сформира работна група, която да намери решение. Така, в повечето периодични таблици, лутеций е в групата от 15 елемента, известни като редкоземни метали, който започва с лантан и завършва със самия лутеций.
Къде може да се намери лутеций?
Няма минерал, който да има лутеций като основна съставка. По този начин голяма част от производството му се осъществява като страничен продукт от добива на итрий, главно в минералите басназит и монацит. Тези два минерала имат голямо количество редкоземни метали в състава си, но лутеций (под формата на Lu2THE3) има по-малко от 0,1% от масата в тях.
Освен това, заслужава да се отбележи, че минерали, които имат по-високо масово количество Lu2O3 са както следва:
ксенотим, с 0,8 % от масата;
еудиалит, с 0,3% мас.;
фергузонит, с 0,2% мас.
Прочетете също: Церий - друг метал, принадлежащ към групата на лантанидите
Получаване на лутеций
Получаването на лутеций в метална и чиста форма е скорошно в историята на химията. Всъщност се смята, че е един от най-трудните (ако не и най-трудните) елементи за получаване. Основната техника се състои от Редукция на LuCl3 или LuF3безводни продукти, използващи метален калций, в реакция, чиято температура достига 1470 °C.
Друг усложняващ фактор е това такава реакция трябва да протече при условия на разредено налягане, в диапазона от 10-4 налягане паскал (само за сравнение, на морското равнище налягането е 101 325 паскала). Реакцията на процеса е както следва:
3 Ca (l) + 2 LuF3 (l) → 3 CaF2 (l) + 2 Lu (l)
Получената течна смес е хетерогенна, което улеснява отделянето на флуорида от калций на лутеций. След отделяне лутеция се втвърдява и след това се пречиства.
Приложения на лутеций
Приложенията на лутеций все още са оскъдни. Като най-скъпият от всички лантаноиди, с цена от порядъка на 100 USD/g, лутеций се използва в производство на оптични лещи, керамика и лазери.
изотопът 177Lu е бил използван в експериментални лечения срещу тежки случаи на рак. В този случай протеините се свързват с лутеция и го използват йонизиращо лъчение за унищожаване на раковите клетки.
Как хафний, лутеций може да се използва за геоложко датиране. Тази техника, между другото, е била използвана за количествено определяне на редкоземни метали (включително самия лутеций) в минералните находища на река Бу Регрег в Мароко.
история на лутеций
елемент 71 е независимо изолиран за първи път през 1907 г, на базата на минерални проби, които съдържат добро количество итербиев оксид, един от последните лантаниди. По този начин се смята, че лутеций също е бил част от състава на тази минерална проба. Двама учени обаче твърдят, че са отговорни за откриването на елемент 71.
Първият, французинът Жорж Урбен, описва, че итербий, открит през 1879 г. от Жан дьо Мариняк, може да бъде разделен на два нови елемента: итербий (или нео-итербий) и лутеций. Оказва се, че тези два елемента са идентични с елементите aldebarnium и cassiopeio. Те са открити от австриеца Карл Ауер фон Уелсбах.
През 1909 г. Международната комисия по атомни тегла хвърли чука и беше решено, че Жорж Урбан той беше авторът на откритието, запазвайки името на лутеций за новия елемент.
Прави впечатление, че думата лутеций се отнася до термина лютеция, предишното име на град Париж, френската столица, тъй като в древни времена, както в римска империя, градът се наричал Лютеция.
Интересно е, че години след като касиопеята на фон Уелсбах беше изоставена, през 2009 г., Юпак официализира откриването на елемент 112, чието възприето име е коперний. Първоначално приетият символ ще бъде Cp, но поради cassiopeio (който използва този символ и все още поддържан на немски език за обозначаване на лутеций), Iupac решава да въведе символа Cn за елемента 112.
Упражнения, решени върху лутеций
Въпрос 1
Лутецият, подобно на другите лантаноиди, представя в разтвор NOx +3. Кое от следните вещества има елемент в това състояние на окисление?
А) LuF
Б) LuCl2
В) Лу2THE3
D) LuBr4
Д) Лу2аз
Резолюция:
Алтернатива C
THE флуор има NOx равно на -1. Другите халогени, в отсъствието на атом кислород във формулата, също са заредени с -1. вече кислород има заряд от -2. По този начин изчисляването на NOx на лутеций във всяко вещество е дадено, както следва:
LuF: x + (–1) = 0 → x = +1; толкова грешен отговор.
печалба2: x + 2(–1) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; толкова грешен отговор.
Лу2THE3: 2x + 3(–2) = 0 → 2x – 6 = 0 → x = +3; така че правилен отговор.
LuBr4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; толкова грешен отговор.
Лу2I: 2x + (–1) = 0 → 2x – 1 = 0 → x = +½; толкова грешен отговор.
въпрос 2
THE 177Lu е използван при експериментално лечение на някои тежки случаи на рак. Когато наблюдаваме такъв изотоп и знаем, че атомният номер на елемента е равен на 71, какъв е броят на неутроните в този изотоп?
А) 177
Б) 71
в) 248
Г) 106
Д) 108
Резолюция:
Алтернатива D
Атомният номер на Lu е равен на 71. И така, броят на неутрони може да се изчисли по следната формула:
A = Z + n
където A е броят на атомна маса, Z е атомният номер, а n е броят на неутроните. Замествайки стойностите, имаме:
177 = 71 + n
n = 177 - 71
n = 106
От Стефано Араужо Новаис
Учител по химия