DET lutetium, symbol Lu og Atom nummer 71, er et kemisk grundstof i det periodiske system, der tilhører gruppen af lanthanider (kendt som sjældne jordarters metaller). Det er et vanskeligt metal at fremstille og kan opnås som et biprodukt ved udvinding af andre lanthanider eller gennem yttriummalme. I sin metalliske form har den en grålig hvid farve og er modstandsdygtig over for korrosion. I opløsning, ligesom de andre lanthanider, adopterer lutetium oxidationstal lig med +3.
Lutetium er opkaldt efter byen Paris, den franske hovedstad. I oldtiden, som i Romerriget, blev byen kaldt Lutetia. Selvom lanthanider er meget udbredt i hurtigt voksende økonomiske sektorer, har lutetium stadig anvendelser. begrænset, såsom ved fremstilling af lasere, optiske instrumenter, keramik og i eksperimentelle behandlinger af alvorlige tilfælde af Kræft.
Se også: Hvad er de interne overgangselementer?
Lutetium Resumé
Lutetium er et metal, der tilhører klassen af lanthanider eller metaller sjældne Lande.
I metallisk form har den en grålig hvid farve.
I opløsning er dens NOx altid +3.
Det opnås generelt som et biprodukt ved udvinding af andre lanthanider eller yttrium.
Dens produktion hæmmes, idet den udføres ved reduktion med calcium.
Der er få anvendelser af lutetium, der er mere brugt til fremstilling af lasere, keramik og optiske instrumenter.
Dens opdagelse krediteres franskmanden Georges Urbain.
Lutetium egenskaber
Symbol: Lu
Atom nummer: 71
Atommasse: 174.9668 c.u.s.
Elektronegativitet: 1,27
Fusionspunkt: 1663 °C
Kogepunkt: 3402 °C
Massefylde: 9,841 g.cm-3 (ved 25 °C)
Elektronisk konfiguration: [Xe] 6s2 4f14 5d1
Kemisk serie: sjældne jordarters metaller, lanthanider
Karakteristika for lutetium
Lutetium er en blødt gråligt hvidt metal, stabiliseret mod oxidation på grund af dannelsen af et tyndt oxidlag på overfladen. I opløsning og i form af forbindelser har lutetium oxidationstal lig med +3.
Han reagerer med alle halogenerdog i tilfælde af klor (Cl2), brom (Br2) og jod (I2), opnås halogeniderne gennem reaktionen mellem lutetium(III)oxid med en vandig opløsning af det tilsvarende hydrat. Indledningsvis opnås lutetium(III)halogenidet i hydratiseret form, og derefter skal det dehydreres, enten ved hjælp af varme eller med et tørremiddel.
Lu2DET3 + 6 HCI → 2 LuCl3(ÅH2)6
profit3(ÅH2)6 → LuCl3 + 6 timer2DET
Lutetium har dog 50 kendte isotoper, kun to forekommer naturligt, er:
176Lu, stabil, svarende til 97,41% naturligt lutetium;
175Lu, radioaktiv, med halvt liv cirka 40 milliarder år, svarende til 2,59 % af naturligt lutetium.
lutetium er i diskussionen om de elementer, der skal være under yttrium og skandiumi gruppe 3 af Periodiske system. Der er fortsat tvivl om, hvorvidt der under yttrium skal være lanthan og actinium eller lutetium og laurence.
Sandheden er, at IUPAC efterlod problemet tvetydigt, selv efter at have dannet en arbejdsgruppe for at finde en løsning. Altså i de fleste periodiske system, lutetium er i gruppen af 15 grundstoffer kendt som sjældne jordarters metaller, som starter med lanthan og slutter med selve lutetium.
Hvor kan lutetium findes?
Der er intet mineral, der har lutetium som hovedbestanddel. En stor del af dens produktion foregår således som biprodukt fra yttriumminedrift, hovedsageligt i mineralerne bastnasit og monazit. Disse to mineraler har en stor mængde sjældne jordarters metaller i deres sammensætning, dog lutetium (i form af Lu2DET3) har mindre end 0,1 vægtprocent i sig.
Desuden er det bemærkelsesværdigt, at mineraler, der har højere massemængde af Lu2O3 er som følgende:
xenotid, med 0,8 vægt-%;
eudialite, med 0,3 vægt-%;
fergusonit, med 0,2 vægtprocent.
Læs også: Cerium - et andet metal, der tilhører lanthanidgruppen
At opnå lutetium
At opnå lutetium i metallisk og ren form er nyere i kemiens historie. Faktisk menes det at være et af de sværeste (hvis ikke det sværeste) elementer at opnå. Hovedteknikken består af LuCl reduktion3 eller LuF3vandfri produkter, der anvender metallisk calcium, i en reaktion, hvis temperatur når 1470 °C.
En anden komplicerende faktor er det en sådan reaktion skal finde sted under betingelser med forsaldet tryk, i intervallet 10-4 trykpascal (bare til sammenligning, ved havoverfladen er trykket 101.325 pascal). Processens reaktion er som følger:
3 Ca (l) + 2 LuF3 (l) → 3 CaF2 (l) + 2 Lu (l)
Den opnåede væskeblanding er heterogen, hvilket letter adskillelsen af fluorid fra kalk af lutetium. Efter adskillelse størknes lutetium og renses derefter.
Anvendelser af lutetium
Anvendelsen af lutetium er stadig sparsom. Da lutetium er den dyreste af alle lanthanider, med en pris i intervallet 100 USD/g, bruges lutetium i fremstilling af optiske linser, keramik og lasere.
isotopen 177Lu er blevet brugt i eksperimentelle behandlinger mod alvorlige tilfælde af Kræft. I dette tilfælde binder proteiner sig til lutetium og bruger dets ioniserende stråling at ødelægge kræftceller.
Hvordan hafnium, kan lutetium bruges til geologisk datering. Denne teknik blev i øvrigt brugt til at kvantificere sjældne jordarters metaller (inklusive selve lutetium) i mineralforekomsterne i Bou Regreg-floden i Marokko.
lutetiums historie
element 71 blev uafhængigt isoleret for første gang i år 1907, baseret på mineralprøver, der indeholdt en god mængde ytterbiumoxid, en af de sidste lanthanider. Således menes det, at lutetium også var en del af sammensætningen af denne mineralprøve. Imidlertid hævdede to forskere at være ansvarlige for opdagelsen af element 71.
Den første, franskmanden Georges Urbain, beskrev, at ytterbium, opdaget i 1879 af Jean de Marignac, kunne adskilles i to nye grundstoffer: ytterbium (eller neo-ytterbium) og lutetium. Det viser sig, at disse to grundstoffer var identiske med grundstofferne aldebarnium og cassiopeio. Disse blev opdaget af østrigeren Carl Auer von Welsbach.
I 1909 droppede den internationale kommission for atomvægte hammeren, og det blev besluttet, at Georges Urban han var forfatteren til opdagelsen, beholder lutetiumnavnet for det nye grundstof.
Det er bemærkelsesværdigt ordet lutetium henviser til udtrykket lutetia, det tidligere navn på byen Paris, den franske hovedstad, siden i oldtiden, som i Romerriget, byen hed Lutetia.
Interessant nok, år efter von Welsbachs cassiopeio blev efterladt, i 2009, gjorde Iupac officiel opdagelsen af element 112, hvis adopterede navn var copernicium. I starten ville det valgte symbol være Cp, men på grund af cassiopeio (som brugte dette symbol og stadigvæk opretholdt på det tyske sprog for at betegne lutetium), besluttede Iupac at indføre symbolet Cn for grundstoffet 112.
Øvelser løst på lutetium
Spørgsmål 1
Lutetium præsenterer ligesom de andre lanthanider i opløsning NOx +3. Hvilket af følgende stoffer har et grundstof i denne oxidationstilstand?
A) LuF
B) LuCl2
C) Lu2DET3
D) LuBr4
E) Lu2jeg
Løsning:
Alternativ C
DET fluor har NOx lig med -1. De andre halogener, i mangel af atom ilt i formlen, er også ladet med -1. allerede den ilt har en ladning på -2. Således er beregningen af NOx af lutetium i hvert stof givet som følger:
LuF: x + (–1) = 0 → x = +1; så forkert svar.
profit2: x + 2(–1) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; så forkert svar.
Lu2DET3: 2x + 3(–2) = 0 → 2x – 6 = 0 → x = +3; så rigtigt svar.
LuBr4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; så forkert svar.
Lu2I: 2x + (–1) = 0 → 2x – 1 = 0 → x = +½; så forkert svar.
spørgsmål 2
DET 177Lu er blevet brugt til eksperimentel behandling af nogle alvorlige tilfælde af kræft. Når man observerer en sådan isotop og ved, at grundstoffets atomnummer er lig med 71, hvad er antallet af neutroner i denne isotop?
A) 177
B) 71
C) 248
D) 106
E) 108
Løsning:
Alternativ D
Atomnummeret for Lu er lig med 71. Altså antallet af neutroner kan beregnes med følgende formel:
A = Z + n
hvor A er antallet af atommasse, Z er atomnummeret, og n er antallet af neutroner. Ved at erstatte værdierne har vi:
177 = 71 + n
n = 177 - 71
n = 106
Af Stefano Araújo Novais
Kemi lærer
