Ο λουτέτιο, σύμβολο Lu και ατομικός αριθμός 71, είναι ένα χημικό στοιχείο του Περιοδικού Πίνακα που ανήκει στην ομάδα των λανθανιδών (γνωστά ως μέταλλα σπάνιων γαιών). Είναι δύσκολο να παραχθεί μέταλλο και μπορεί να ληφθεί ως υποπροϊόν εξόρυξης άλλων λανθανιδών ή μέσω μεταλλευμάτων υττρίου. Στη μεταλλική του μορφή έχει γκριζωπό λευκό χρώμα και είναι ανθεκτικό στη διάβρωση. Σε διάλυμα, όπως και οι άλλες λανθανίδες, το λουτέτιο υιοθετεί το αριθμός οξείδωσης ίσο με +3.
Το Lutetium πήρε το όνομά του από την πόλη του Παρισιού, της γαλλικής πρωτεύουσας. Στην αρχαιότητα, όπως και στη Ρωμαϊκή Αυτοκρατορία, η πόλη ονομαζόταν Lutetia. Αν και οι λανθανίδες χρησιμοποιούνται ευρέως σε ταχέως αναπτυσσόμενους οικονομικούς τομείς, το λουτέτιο εξακολουθεί να έχει εφαρμογές. περιορισμένη, όπως στην κατασκευή λέιζερ, οπτικών οργάνων, κεραμικών και σε πειραματικές θεραπείες για σοβαρές περιπτώσεις Καρκίνος.
Δείτε επίσης: Ποια είναι τα εσωτερικά μεταβατικά στοιχεία;
Περίληψη Lutetium
Το λουτέτιο είναι ένα μέταλλο που ανήκει στην κατηγορία των λανθανιδών ή μέταλλα σπάνιες χώρες.
Σε μεταλλική μορφή έχει γκριζωπό λευκό χρώμα.
Σε διάλυμα, το NOx του είναι πάντα +3.
Γενικά λαμβάνεται ως υποπροϊόν της εξόρυξης άλλων λανθανιδών ή υττρίου.
Η παραγωγή του παρεμποδίζεται, πραγματοποιείται με αναγωγή με ασβέστιο.
Υπάρχουν λίγες χρήσεις του λουτέτιου, που χρησιμοποιείται περισσότερο στην κατασκευή λέιζερ, κεραμικών και οπτικών οργάνων.
Η ανακάλυψή του πιστώνεται στον Γάλλο Georges Urbain.
Ιδιότητες λουτεσίου
Σύμβολο: Lu
Ατομικός αριθμός: 71
Ατομική μάζα: 174,9668 κ.ε.
Ηλεκτραρνητικότητα: 1,27
Σημείο σύντηξης: 1663 °C
Σημείο βρασμού: 3402 °C
Πυκνότητα: 9,841 γρ.εκ-3 (στους 25 °C)
Ηλεκτρονική διαμόρφωση: [Xe] 6s2 4στ14 5δ1
Χημική σειρά: μέταλλα σπάνιων γαιών, λανθανίδες
Χαρακτηριστικά του λουτέτιου
Το λουτέτιο είναι α απαλό γκριζωπό λευκό μέταλλο, σταθεροποιήθηκε έναντι της οξείδωσης λόγω του σχηματισμού λεπτού στρώματος οξειδίου στην επιφάνειά του. Σε διάλυμα και σε μορφή ενώσεων, το λουτέτιο έχει αριθμός οξείδωσης ίσος με +3.
Αυτός αντιδρά με όλα αλογόνα, ωστόσο, στην περίπτωση του χλωρίου (Cl2), βρώμιο (Br2) και ιώδιο (Ι2), τα αλογονίδια λαμβάνονται μέσω της αντίδρασης μεταξύ οξειδίου λουτετίου (III) με υδατικό διάλυμα του αντίστοιχου ένυδρου άλατος. Αρχικά το αλογονίδιο του λουτέτιου (III) λαμβάνεται σε ένυδρη μορφή και στη συνέχεια πρέπει να αφυδατωθεί, είτε με θερμότητα είτε με ξηραντικό παράγοντα.
Lu2Ο3 + 6 HCl → 2 LuCl3(OH2)6
κέρδος3(OH2)6 → LuCl3 + 6 ώρες2Ο
Το λουτέτιο έχει 50 γνωστά ισότοπα, ωστόσο, μόνο δύο συμβαίνουν φυσικά, να εισαι:
176Lu, σταθερό, που αντιστοιχεί στο 97,41% του φυσικού λουτέτιου.
175Lu, ραδιενεργό, με ημιζωή περίπου 40 δισεκατομμύρια χρόνια, που αντιστοιχεί στο 2,59% του φυσικού λουτέτιου.
το λουτέτιο είναι στη συζήτηση για τα στοιχεία που πρέπει να είναι κάτω από το ύττριο και σκάνδιοστην ομάδα 3 των Περιοδικός Πίνακας. Η αμφιβολία παραμένει για το αν κάτω από το ύττριο πρέπει να υπάρχει λανθάνιο και ακτίνιο ή λουτέτιο και δάφνη.
Η αλήθεια είναι ότι η IUPAC άφησε το θέμα αμφίρροπο, έχοντας μάλιστα σχηματίσει ομάδα εργασίας για να δοθεί λύση. Έτσι, στους περισσότερους Περιοδικούς Πίνακες, το λουτέτιο είναι στην ομάδα των 15 στοιχείων που είναι γνωστά ως μέταλλα σπανίων γαιών, που ξεκινά με λανθάνιο και τελειώνει με το ίδιο το λουτέτιο.
Πού μπορεί να βρεθεί το λουτέτιο;
Δεν υπάρχει ορυκτό που να έχει ως κύριο συστατικό το λουτέτιο. Έτσι, μεγάλο μέρος της παραγωγής του συμβαίνει ως υποπροϊόν της εξόρυξης υττρίου, κυρίως στα ορυκτά μπαστονασίτη και μοναζίτη. Αυτά τα δύο ορυκτά έχουν μεγάλη ποσότητα μετάλλων σπάνιων γαιών στη σύνθεσή τους, ωστόσο λουτέτιο (με τη μορφή Lu2Ο3) έχει λιγότερο από 0,1% κατά μάζα σε αυτά.
Επιπλέον, είναι αξιοσημείωτο ότι το ορυκτά που έχω μεγαλύτερη ποσότητα μάζας Lu2O3 έχουν ως εξής:
ξενοτίμη, με 0,8% κατά μάζα.
ευδιαλίτης, με 0,3% κατά μάζα.
φεργκουσονίτης, με 0,2% κατά μάζα.
Διαβάστε επίσης: Δημήτριο — ένα άλλο μέταλλο που ανήκει στην ομάδα των λανθανιδών
Λήψη λουτέτιου
Η λήψη λουτέτιου σε μεταλλική και καθαρή μορφή είναι πρόσφατη στην ιστορία της χημείας. Στην πραγματικότητα, πιστεύεται ότι είναι ένα από τα πιο δύσκολα (αν όχι το πιο δύσκολο) στοιχεία για να αποκτήσετε. Η κύρια τεχνική αποτελείται από Αναγωγή LuCl3 ή LuF3άνυδρα προϊόντα με χρήση μεταλλικού ασβεστίου, σε μια αντίδραση της οποίας η θερμοκρασία φτάνει τους 1470 °C.
Ένας άλλος παράγοντας που περιπλέκει είναι αυτός μια τέτοια αντίδραση πρέπει να λάβει χώρα υπό συνθήκες αραιής πίεσης, στην περιοχή των 10-4 πίεση pascal (απλά για σύγκριση, στο επίπεδο της θάλασσας, η πίεση είναι 101.325 pascal). Η αντίδραση της διαδικασίας είναι η εξής:
3 Ca (l) + 2 LuF3 (λ) → 3 CaF2 (l) + 2 Lu (l)
Το υγρό μίγμα που λαμβάνεται είναι ετερογενές, διευκολύνοντας τον διαχωρισμό του φθορίου από ασβέστιο από λουτέτιο. Μετά τον διαχωρισμό, το λουτέτιο στερεοποιείται και στη συνέχεια καθαρίζεται.
Εφαρμογές λουτέτιου
Οι εφαρμογές λουτέτιου εξακολουθούν να είναι σπάνιες. Όντας η πιο ακριβή από όλες τις λανθανίδες, με τιμή που κυμαίνεται από 100$/g, το λουτέτιο χρησιμοποιείται σε κατασκευή οπτικών φακών, κεραμικών και λέιζερ.
το ισότοπο 177Το Lu έχει χρησιμοποιηθεί σε πειραματικές θεραπείες κατά σοβαρών περιπτώσεων Καρκίνος. Σε αυτή την περίπτωση, οι πρωτεΐνες συνδέονται με το λουτέτιο και το χρησιμοποιούν ιοντίζουσα ακτινοβολία να καταστρέψει τα καρκινικά κύτταρα.
Πως άφνιο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί το λουτέτιο γεωλογική χρονολόγηση. Αυτή η τεχνική, παρεμπιπτόντως, χρησιμοποιήθηκε για τον ποσοτικό προσδιορισμό μετάλλων σπάνιων γαιών (συμπεριλαμβανομένου του ίδιου του λουτέτιου), στα κοιτάσματα ορυκτών του ποταμού Bou Regreg, στο Μαρόκο.
ιστορία του λουτέτιου
στοιχείο 71 απομονώθηκε για πρώτη φορά ανεξάρτητα το 1907, με βάση δείγματα ορυκτών που περιείχαν καλή ποσότητα οξειδίου του υττερβίου, ένα από τα τελευταία λανθανίδια. Έτσι, πιστεύεται ότι το λουτέτιο ήταν επίσης μέρος της σύνθεσης αυτού του ορυκτού δείγματος. Ωστόσο, δύο επιστήμονες ισχυρίστηκαν ότι ήταν υπεύθυνοι για την ανακάλυψη του στοιχείου 71.
Ο πρώτος, ο Γάλλος Georges Urbain, περιέγραψε ότι το υττέρβιο, που ανακαλύφθηκε το 1879 από τον Jean de Marignac, μπορούσε να διαχωριστεί σε δύο νέα στοιχεία: το υττέρβιο (ή νεο-υττέρβιο) και το λουτέτιο. Αποδεικνύεται ότι αυτά τα δύο στοιχεία ήταν πανομοιότυπα με τα στοιχεία aldebarnium και cassiopeio. Αυτά ανακαλύφθηκαν από τον Αυστριακό Carl Auer von Welsbach.
Το 1909, η Διεθνής Επιτροπή για τα Ατομικά Βάρη έριξε το σφυρί και αποφασίστηκε ότι Georges Urban αυτός ήταν ο συγγραφέας της ανακάλυψης, διατηρώντας το όνομα lutetium για το νέο στοιχείο.
Είναι αξιοσημείωτο ότι η λέξη lutetium αναφέρεται στον όρο λουτέτια, το προηγούμενο όνομα της πόλης του Παρισιού, η γαλλική πρωτεύουσα, αφού στην αρχαιότητα, όπως και στο Ρωμαϊκή αυτοκρατορία, η πόλη ονομαζόταν Λουτετία.
Είναι ενδιαφέρον ότι χρόνια αφότου έμεινε πίσω το cassiopeio του von Welsbach, το 2009, ο Iupac επισήμανε την ανακάλυψη του στοιχείου 112, του οποίου το υιοθετημένο όνομα ήταν copernicium. Αρχικά, το σύμβολο που υιοθετήθηκε θα ήταν Cp, αλλά, λόγω του cassiopeio (το οποίο χρησιμοποιούσε αυτό το σύμβολο και εξακολουθεί να διατηρήθηκε στη γερμανική γλώσσα για να προσδιορίσει το λουτέτιο), ο Iupac αποφάσισε να καθιερώσει το σύμβολο Cn για το στοιχείο 112.
Ασκήσεις λυμένες στο λουτέτιο
ερώτηση 1
Το λουτέτιο, όπως και οι άλλες λανθανίδες, παρουσιάζει σε διάλυμα NOx +3. Ποια από τις παρακάτω ουσίες έχει στοιχείο σε αυτή την κατάσταση οξείδωσης;
Α) LuF
Β) LuCl2
Γ) Λου2Ο3
Δ) LuBr4
Ε) Λου2Εγώ
Ανάλυση:
Εναλλακτική Γ
Ο φθόριο έχει NOx ίσο με -1. Τα άλλα αλογόνα, απουσία άτομο του οξυγόνου στον τύπο, φορτίζονται επίσης με -1. ήδη το οξυγόνο έχει χρέωση -2. Έτσι, ο υπολογισμός των NOx του λουτέτιου σε κάθε ουσία δίνεται ως εξής:
LuF: x + (–1) = 0 → x = +1; τόσο λάθος απάντηση.
κέρδος2: x + 2(–1) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; τόσο λάθος απάντηση.
Lu2Ο3: 2x + 3(–2) = 0 → 2x – 6 = 0 → x = +3; άρα σωστή απάντηση.
LuBr4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; τόσο λάθος απάντηση.
Lu2I: 2x + (–1) = 0 → 2x – 1 = 0 → x = +½; τόσο λάθος απάντηση.
Ερώτηση 2
Ο 177Το Lu έχει χρησιμοποιηθεί στην πειραματική θεραπεία ορισμένων σοβαρών περιπτώσεων καρκίνου. Όταν παρατηρούμε ένα τέτοιο ισότοπο και γνωρίζουμε ότι ο ατομικός αριθμός του στοιχείου είναι ίσος με 71, ποιος είναι ο αριθμός των νετρονίων σε αυτό το ισότοπο;
Α) 177
Β) 71
Γ) 248
Δ) 106
Ε) 108
Ανάλυση:
Εναλλακτική Δ
Ο ατομικός αριθμός του Lu είναι ίσος με 71. Έτσι, ο αριθμός των νετρόνια μπορεί να υπολογιστεί με τον ακόλουθο τύπο:
A = Z + n
όπου Α είναι ο αριθμός των ατομική μάζα, Z είναι ο ατομικός αριθμός και n ο αριθμός των νετρονίων. Αντικαθιστώντας τις τιμές, έχουμε:
177 = 71 + n
n = 177 - 71
n = 106
Του Stefano Araújo Novais
Καθηγητής Χημείας