LA lutecio, símbolo Lu y número atómico 71, es un elemento químico de la Tabla Periódica perteneciente al grupo de los lantánidos (conocidos como metales de tierras raras). Es un metal difícil de producir y puede obtenerse como subproducto de la extracción de otros lantánidos oa través de minerales de itrio. En su forma metálica, tiene un color blanco grisáceo y es resistente a la corrosión. En solución, como los demás lantánidos, el lutecio adopta el número de oxidación igual a +3.
El lutecio lleva el nombre de la ciudad de París, la capital francesa. En la antigüedad, como en el Imperio Romano, la ciudad se llamaba Lutetia. Aunque los lantánidos se usan ampliamente en sectores económicos de rápido crecimiento, el lutecio todavía tiene aplicaciones. restringido, como en la fabricación de láseres, instrumentos ópticos, cerámica y en tratamientos experimentales para casos severos de cáncer.
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Resumen de lutecio
El lutecio es un metal perteneciente a la clase de los lantánidos o rieles tierras raras.
En forma metálica, tiene un color blanco grisáceo.
En solución, su NOx es siempre +3.
Generalmente se obtiene como subproducto de la extracción de otros lantánidos o itrio.
Se dificulta su producción, realizándose por reducción con calcio.
Son pocos los usos del lutecio, siendo más utilizado en la fabricación de láseres, cerámica e instrumentos ópticos.
Su descubrimiento se atribuye al francés Georges Urbain.
Propiedades del lutecio
Símbolo: Lu
Número atómico: 71
Masa atomica: 174.9668 c.u.s.
Electronegatividad: 1,27
Punto de fusión: 1663 ºC
Punto de ebullición: 3402 ºC
Densidad: 9.841 g.cm-3 (a 25 °C)
Configuración electrónica: [Xe] 6s2 4f14 5d1
Serie química: metales de tierras raras, lantánidos
Características del lutecio
El lutecio es un metal blanco grisáceo suave, estabilizado contra la oxidación debido a la formación de una fina capa de óxido en su superficie. En solución y en forma de compuestos, el lutecio tiene número de oxidación igual a +3.
Él reacciona con todo halógenos, sin embargo, en el caso del cloro (Cl2), bromo (Br2) y yodo (I2), los haluros se obtienen por reacción del óxido de lutecio (III) con una solución acuosa del hidrato correspondiente. Inicialmente, el haluro de lutecio (III) se obtiene en forma hidratada y luego debe deshidratarse, ya sea mediante calor o utilizando un agente secante.
Lu2LA3 + 6 HCl → 2 LuCl3(OH2)6
ganancia3(OH2)6 → LuCl3 + 6 horas2LA
El lutecio tiene 50 isótopos conocidos, sin embargo, solo dos ocurren naturalmente, ser:
176Lu, estable, correspondiente al 97,41% de lutecio natural;
175Lu, radiactivo, con media vida aproximadamente 40 mil millones de años, correspondientes al 2,59% del lutecio natural.
el lutecio está en la discusión sobre los elementos que deben estar debajo de la itrio y escandioen el grupo 3 de Tabla periodica. Persiste la duda de si por debajo del itrio deben estar el lantano y el actinio o el lutecio y laurencia.
Lo cierto es que la IUPAC dejó el tema ambiguo, incluso habiendo conformado un grupo de trabajo para lograr una solución. Así, en la mayoría de las tablas periódicas, el lutecio está en el grupo de 15 elementos conocidos como metales de tierras raras, que comienza con lantano y termina con el propio lutecio.
¿Dónde se puede encontrar lutecio?
No existe ningún mineral que tenga lutecio como componente principal. Así, gran parte de su producción se produce como subproducto de la extracción de itrio, principalmente en los minerales bastnasita y monacita. Estos dos minerales tienen una gran cantidad de metales de tierras raras en su composición, sin embargo, el lutecio (en forma de Lu2LA3) tiene menos de 0,1% en masa en ellos.
Además, cabe destacar que la minerales que tener mayor cantidad de masa de Lu2O3 son como sigue:
xenotima, con 0,8% en masa;
eudalita, con 0,3% en masa;
fergusonita, con 0,2% en masa.
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Obtención de lutecio
La obtención de lutecio en forma metálica y pura es reciente en la historia de la química. De hecho, se cree que es uno de los elementos más difíciles (si no el más difícil) de obtener. La técnica principal consiste en reducción de LuCl3 o LuF3productos anhidros utilizando calcio metálico, en una reacción cuya temperatura alcanza los 1470 °C.
Otro factor que complica es que tal reacción debe tener lugar en condiciones de presión enrarecida, en el rango de 10-4 presión pascal (solo para comparar, al nivel del mar, la presión es 101,325 pascal). La reacción del proceso es la siguiente:
3 Ca (l) + 2 LuF3 (l) → 3 CaF2 (l) + 2 Lu (l)
La mezcla líquida obtenida es heterogénea, lo que facilita la separación del fluoruro de calcio de lutecio. Después de la separación, el lutecio se solidifica y luego se purifica.
Aplicaciones del lutecio
Las aplicaciones del lutecio son aún escasas. Siendo el más caro de todos los lantánidos, con un precio en el rango de US$ 100/g, el lutecio se utiliza en fabricación de lentes ópticas, cerámicas y láseres.
el isótopo 177Lu se ha utilizado en tratamientos experimentales contra casos severos de cáncer. En este caso, las proteínas se unen al lutecio y utilizan su radiación ionizante para destruir las células cancerosas.
Cómo hafnio, el lutecio se puede utilizar para datacion geologica. Esta técnica, por cierto, se utilizó para cuantificar metales de tierras raras (incluido el propio lutecio), en los yacimientos minerales del río Bou Regreg, en Marruecos.
historia del lutecio
elemento 71 fue aislado de forma independiente por primera vez en el año 1907, a partir de muestras minerales que contenían una buena cantidad de óxido de iterbio, uno de los últimos lantánidos. Así, se cree que el lutecio también formaba parte de la composición de esta muestra mineral. Sin embargo, dos científicos afirmaron ser los responsables del descubrimiento del elemento 71.
El primero, el francés Georges Urbain, describió que el iterbio, descubierto en 1879 por Jean de Marignac, podía separarse en dos nuevos elementos: el iterbio (o neo-iterbio) y el lutecio. Resulta que estos dos elementos eran idénticos a los elementos aldebarnio y casiopeio. Estos fueron descubiertos por el austriaco Carl Auer von Welsbach.
En 1909, la Comisión Internacional de Pesos Atómicos dejó caer el martillo y se decidió que Jorge Urbano él era el autor del descubrimiento, manteniendo el nombre de lutecio para el nuevo elemento.
Es de destacar que la palabra lutecio se refiere al término lutecia, el antiguo nombre de la ciudad de París, la capital francesa, ya que en la antigüedad, como en el Imperio Romano, la ciudad se llamaba Lutecia.
Curiosamente, años después de que se dejara atrás el cassiopeio de von Welsbach, en 2009, Iupac oficializó el descubrimiento del elemento 112, cuyo nombre adoptado fue copernicium. Inicialmente, el símbolo adoptado sería Cp, pero, debido a cassiopeio (que usó este símbolo y todavía mantenido en el idioma alemán para designar el lutecio), la Iupac decidió instituir el símbolo Cn para el elemento 112.
Ejercicios resueltos sobre lutecio
Pregunta 1
El lutecio, al igual que los demás lantánidos, presenta en solución NOx+3. ¿Cuál de las siguientes sustancias tiene un elemento en este estado de oxidación?
A) LuF
B) LuCl2
C) Lu2LA3
D) LuBr4
E) Lu2yo
Resolución:
Alternativa C
LA flúor tiene NOx igual a -1. Los demás halógenos, en ausencia de átomo de oxígeno en la fórmula, también se cargan con -1. ya el oxígeno tiene una carga de -2. Así, el cálculo del NOx de lutecio en cada sustancia se da de la siguiente manera:
LuF: x + (–1) = 0 → x = +1; respuesta tan incorrecta.
ganancia2: x + 2(–1) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; respuesta tan incorrecta.
Lu2LA3: 2x + 3(–2) = 0 → 2x – 6 = 0 → x = +3; respuesta tan correcta.
LuBr4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; respuesta tan incorrecta.
Lu2yo: 2x + (–1) = 0 → 2x – 1 = 0 → x = +½; respuesta tan incorrecta.
Pregunta 2
LA 177Lu se ha utilizado en el tratamiento experimental de algunos casos graves de cáncer. Al observar tal isótopo y sabiendo que el número atómico del elemento es igual a 71, ¿cuál es el número de neutrones en este isótopo?
A) 177
B) 71
c) 248
D) 106
mi) 108
Resolución:
Alternativa D
El número atómico de Lu es igual a 71. Entonces, el número de neutrones puede calcularse mediante la siguiente fórmula:
A = Z + norte
donde A es el número de masa atomica, Z es el número atómico y n es el número de neutrones. Sustituyendo los valores, tenemos:
177 = 71 + norte
n = 177 - 71
n = 106
Por Stefano Araújo Novais
Profesor de química
