DAS Lutetium, Symbol Lu und Ordnungszahl 71, ist ein chemisches Element des Periodensystems, das zur Gruppe der Lanthanoide (bekannt als Seltenerdmetalle) gehört. Es ist ein schwierig herzustellendes Metall und kann als Nebenprodukt beim Abbau anderer Lanthanide oder durch Yttriumerze gewonnen werden. In seiner metallischen Form hat es eine grauweiße Farbe und ist korrosionsbeständig. In Lösung nimmt Lutetium wie die anderen Lanthanoide die Oxidationszahl gleich +3.
Lutetium ist nach der Stadt Paris, der französischen Hauptstadt, benannt. In der Antike hieß die Stadt wie im Römischen Reich Lutetia. Obwohl Lanthanide in schnell wachsenden Wirtschaftssektoren weit verbreitet sind, findet Lutetium immer noch Anwendung. eingeschränkt, wie z. B. bei der Herstellung von Lasern, optischen Instrumenten, Keramik und bei experimentellen Behandlungen für schwere Fälle von Krebs.
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Lutetium Zusammenfassung
Lutetium ist ein Metall aus der Klasse der Lanthanoide bzw Metalle seltene Länder.
In metallischer Form hat es eine grauweiße Farbe.
In Lösung ist sein NOx immer +3.
Es wird im Allgemeinen als Nebenprodukt beim Abbau anderer Lanthanide oder Yttrium gewonnen.
Seine Produktion wird durch Reduktion mit Calcium behindert.
Es gibt nur wenige Anwendungen von Lutetium, es wird eher bei der Herstellung von Lasern, Keramik und optischen Instrumenten verwendet.
Seine Entdeckung wird dem Franzosen Georges Urbain zugeschrieben.
Eigenschaften von Lutetium
Symbol: Lu
Ordnungszahl: 71
Atommasse: 174,9668 Kubikmeter
Elektronegativität: 1,27
Schmelzpunkt: 1663 °C
Siedepunkt: 3402 °C
Dichte: 9,841 g.cm-3 (bei 25 °C)
Elektronische Konfiguration: [Xe] 6s2 4f14 5d1
Chemische Reihe: Seltenerdmetalle, Lanthanide
Eigenschaften von Lutetium
Lutetium ist ein weiches grauweißes Metall, durch die Bildung einer dünnen Oxidschicht auf seiner Oberfläche gegen Oxidation stabilisiert. In Lösung und in Form von Verbindungen hat Lutetium Oxidationszahl gleich +3.
Er reagiert mit allem Halogene, jedoch im Fall von Chlor (Kl2), Brom (Br2) und Jod (I2) werden die Halogenide durch die Reaktion zwischen Lutetium(III)-oxid mit einer wässrigen Lösung des entsprechenden Hydrats erhalten. Das Lutetium(III)halogenid fällt zunächst in hydratisierter Form an und muss dann entwässert werden, entweder durch Hitze oder mit einem Trockenmittel.
Lu2DAS3 + 6 HCl → 2 LuCl3(OH2)6
profitieren3(OH2)6 → LuCl3 + 6 Stunden2DAS
Lutetium hat 50 bekannte Isotope, jedoch nur zwei kommen natürlich vor, Sein:
176Lu, stabil, entspricht 97,41 % natürlichem Lutetium;
175Lu, radioaktiv, mit Halbwertzeit ungefähr 40 Milliarden Jahre, was 2,59 % des natürlichen Lutetiums entspricht.
das Lutetium ist in der Diskussion über die Elemente, die unten sein müssen Yttrium und Scandiumin Gruppe 3 von Periodensystem. Es bleibt der Zweifel, ob unter dem Yttrium Lanthan und Actinium oder Lutetium und Laurent sein müssen.
Die Wahrheit ist, dass die IUPAC das Thema zweideutig belassen hat, sogar eine Arbeitsgruppe gebildet hat, um eine Lösung herbeizuführen. Daher in den meisten Periodensystemen Lutetium gehört zur Gruppe der 15 Elemente, die als Seltenerdmetalle bekannt sind, die mit Lanthan beginnt und mit Lutetium selbst endet.
Wo ist Lutetium zu finden?
Es gibt kein Mineral, das Lutetium als Hauptbestandteil hat. Somit erfolgt ein Großteil seiner Produktion als Nebenprodukt des Yttriumabbaus, hauptsächlich in den Mineralien Bastnasit und Monazit. Diese beiden Mineralien haben eine große Menge an Seltenerdmetallen in ihrer Zusammensetzung, jedoch Lutetium (in Form von Lu2DAS3) enthält weniger als 0,1 Masse-%.
Weiterhin ist bemerkenswert, dass die Mineralien das haben höherer Massenanteil an Lu2O3 sind wie folgt:
Xenotim mit 0,8 Masse-%;
Eudialit mit 0,3 Masse-%;
Fergusonit, mit 0,2 Masse-%.
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Lutetium erhalten
Die Gewinnung von Lutetium in metallischer und reiner Form ist neu in der Geschichte der Chemie. Tatsächlich wird angenommen, dass es eines der am schwierigsten (wenn nicht sogar am schwierigsten) zu erhaltenden Elemente ist. Die Haupttechnik besteht aus LuCl-Reduktion3 oder LuF3wasserfreie Produkte unter Verwendung von metallischem Calcium in einer Reaktion, deren Temperatur 1470 °C erreicht.
Ein weiterer erschwerender Faktor ist das eine solche Reaktion muss unter Bedingungen verdünnten Drucks stattfinden, im Bereich von 10-4 Druckpascal (nur zum Vergleich, auf Meereshöhe beträgt der Druck 101.325 Pascal). Die Prozessreaktion ist wie folgt:
3 Ca (l) + 2 LuF3 (l) → 3 CaF2 (l) + 2 Lu (l)
Das erhaltene flüssige Gemisch ist heterogen, was die Abtrennung von Fluorid erleichtert Kalzium von Lutetium. Nach der Abtrennung wird Lutetium verfestigt und anschließend gereinigt.
Anwendungen von Lutetium
Die Anwendungen von Lutetium sind noch spärlich. Lutetium ist mit einem Preis von etwa 100 US-Dollar/g das teuerste aller Lanthanoide und wird verwendet Herstellung von optischen Linsen, Keramiken und Lasern.
das Isotop 177Lu wurde in verwendet experimentelle Behandlungen gegen schwere Fälle von Krebs. In diesem Fall binden Proteine an Lutetium und verwenden es ionisierende Strahlung Krebszellen zu zerstören.
Wie Hafnium, kann Lutetium verwendet werden geologische Datierung. Diese Technik wurde übrigens verwendet, um Seltenerdmetalle (einschließlich Lutetium selbst) in den Mineralvorkommen des Flusses Bou Regreg in Marokko zu quantifizieren.
Geschichte des Lutetiums
Element 71 wurde im Jahr 1907 zum ersten Mal unabhängig isoliert, basierend auf Mineralproben, die eine gute Menge Ytterbiumoxid enthielten, eines der letzten Lanthanoide. Daher wird angenommen, dass Lutetium auch Teil der Zusammensetzung dieser Mineralprobe war. Zwei Wissenschaftler behaupteten jedoch, für die Entdeckung von Element 71 verantwortlich zu sein.
Der erste, der Franzose Georges Urbain, beschrieb, dass Ytterbium, das 1879 von Jean de Marignac entdeckt wurde, in zwei neue Elemente getrennt werden konnte: Ytterbium (oder Neo-Ytterbium) und Lutetium. Es stellte sich heraus, dass diese beiden Elemente mit den Elementen Aldebarnium und Cassiopeio identisch waren. Diese wurden von dem Österreicher Carl Auer von Welsbach entdeckt.
1909 ließ die Internationale Kommission für Atomgewichte den Hammer fallen, und das wurde entschieden Georg Urban er war der Autor der Entdeckung, wobei der Name Lutetium für das neue Element beibehalten wird.
Bemerkenswert ist das das Wort Lutetium bezieht sich auf den Begriff lutetia, der frühere Name der Stadt Paris, die französische Hauptstadt, seit in der Antike, wie in der Römisches Reich, hieß die Stadt Lutetia.
Interessanterweise machte Iupac 2009, Jahre nachdem von Welsbachs Cassiopeio zurückgelassen wurde, die Entdeckung von Element 112 offiziell, dessen angenommener Name Copernicium war. Ursprünglich wäre das angenommene Symbol Cp, aber aufgrund von Cassiopeio (das dieses Symbol verwendete und immer noch in deutscher Sprache beibehalten, um Lutetium zu bezeichnen), beschloss Iupac, das Symbol Cn für das Element einzuführen 112.
Auf Lutetium gelöste Aufgaben
Frage 1
Lutetium präsentiert wie die anderen Lanthanide in Lösung NOx +3. Welcher der folgenden Stoffe hat ein Element in dieser Oxidationsstufe?
A) LuF
B) LuCl2
C) Lu2DAS3
D) LuBr4
E) Lu2ich
Auflösung:
Alternative C
DAS Fluor hat NOx gleich -1. Die anderen Halogene, in Abwesenheit von Atom Sauerstoff in der Formel, werden ebenfalls mit -1 aufgeladen. schon die Sauerstoff hat eine Ladung von -2. Somit ergibt sich die Berechnung des NOx von Lutetium in jeder Substanz wie folgt:
LuF: x + (–1) = 0 → x = +1; also falsche antwort.
profitieren2: x + 2(–1) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; also falsche antwort.
Lu2DAS3: 2x + 3(–2) = 0 → 2x – 6 = 0 → x = +3; also richtige antwort.
LuBr4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; also falsche antwort.
Lu2I: 2x + (–1) = 0 → 2x – 1 = 0 → x = +½; also falsche antwort.
Frage 2
DAS 177Lu wurde bei der experimentellen Behandlung einiger schwerer Krebsfälle eingesetzt. Wenn Sie ein solches Isotop beobachten und wissen, dass die Ordnungszahl des Elements gleich 71 ist, wie groß ist die Anzahl der Neutronen in diesem Isotop?
a) 177
b) 71
c) 248
D) 106
E) 108
Auflösung:
Alternative d
Die Ordnungszahl von Lu ist gleich 71. Also die Zahl der Neutronen kann nach folgender Formel berechnet werden:
A = Z + n
wobei A die Zahl von ist Atommasse, Z ist die Ordnungszahl und n ist die Anzahl der Neutronen. Durch Einsetzen der Werte erhalten wir:
177 = 71 + k
n = 177 - 71
n = 106
Von Stefano Araújo Novais
Chemielehrer
