THE luteetsium, sümbol Lu ja aatomnumber 71, on perioodilise tabeli keemiline element, mis kuulub lantaniidide (tuntud kui haruldaste muldmetallide) rühma. Seda metalli on raske toota ja seda võib saada teiste lantaniidide kaevandamise kõrvalsaadusena või ütriumimaakide kaudu. Metallilisel kujul on see hallikasvalge värvusega ja korrosioonikindel. Lahuses, nagu ka teised lantaniidid, võtab luteetium omaks oksüdatsiooninumber võrdne +3.
Lutetium on nime saanud Prantsusmaa pealinna Pariisi linna järgi. Iidsetel aegadel, nagu ka Rooma impeeriumi ajal, kutsuti linna Lutetiaks. Kuigi lantaniide kasutatakse laialdaselt kiiresti kasvavates majandussektorites, on luteetiumil endiselt rakendusi. piiratud, näiteks laserite, optiliste instrumentide, keraamika valmistamisel ja raskete haigusjuhtude eksperimentaalsel ravil. vähk.
Vaata ka: Mis on sisemised üleminekuelemendid?
Luteetiumi kokkuvõte
Luteetsium on lantaniidide klassi kuuluv metall või metallid haruldased maad.
Metallilisel kujul on see hallikasvalge värvusega.
Lahuses on selle NOx alati +3.
Seda saadakse tavaliselt teiste lantaniidide või ütriumi kaevandamise kõrvalsaadusena.
Selle tootmine on takistatud, kuna redutseerimine toimub kaltsiumiga.
Luteetiumit kasutatakse vähe, seda kasutatakse rohkem laserite, keraamika ja optiliste instrumentide valmistamisel.
Selle avastuse autoriks on prantslane Georges Urbain.
Luteetiumi omadused
Sümbol: Lu
Aatomnumber: 71
Aatommass: 174,9668 c.u.s.
Elektronegatiivsus: 1,27
Liitmispunkt: 1663 °C
Keemispunkt: 3402 °C
Tihedus: 9,841 g.cm-3 (25 °C juures)
Elektrooniline konfiguratsioon: [Xe] 6s2 4f14 5d1
Keemiline seeria: haruldased muldmetallid, lantaniidid
Luteetiumi omadused
Luteetium on a pehme hallikasvalge metall, stabiliseeritud oksüdatsiooni vastu, kuna selle pinnale on tekkinud õhuke oksiidikiht. Lahuses ja ühendite kujul on luteetiumil oksüdatsiooniarv on +3.
Ta reageerib kõigega halogeenidkloori puhul (Cl2), broom (Br2) ja jood (I2), saadakse halogeniidid luteetium(III)oksiidi ja vastava hüdraadi vesilahuse vahelisel reaktsioonil. Algul saadakse luteetium(III)halogeniid hüdraatunud kujul ja seejärel tuleb see dehüdreerida, kas kuumuse või kuivatusaine abil.
Lu2THE3 + 6 HCl → 2 LuCl3(OH2)6
kasumit3(OH2)6 → LuCl3 + 6 tundi2THE
Luteetiumil on aga 50 teadaolevat isotoopi, ainult kaks esineb looduslikult, olles:
176Lu, stabiilne, vastab 97,41% looduslikust luteetiumist;
175Lu, radioaktiivne, koos pool elu umbes 40 miljardit aastat, mis vastab 2,59% looduslikust luteetiumist.
luteetium on arutelus elementide üle, mis peavad olema allpool ütrium ja skandium3. rühmas Perioodilisustabel. Kahtlus püsib, kas ütriumi all peavad olema lantaan ja aktiinium või luteetsium ja laurents.
Tõde on see, et IUPAC jättis probleemi mitmetähenduslikuks, isegi kui moodustas lahenduse leidmiseks töörühma. Seega on enamikus perioodilistes tabelites luteetsium kuulub 15 elemendi rühma, mida tuntakse haruldaste muldmetallidena, mis algab lantaaniga ja lõpeb luteetiumi endaga.
Kust luteetiumi leida?
Pole ühtegi mineraali, mille põhikoostisosa oleks luteetsium. Seega toimub suur osa selle toodangust kui ütriumi kaevandamise kõrvalsaadus, peamiselt mineraalides bastnasiit ja monasiit. Nende kahe mineraali koostises on suur hulk haruldasi muldmetalle, kuid luteetiumi (Lu kujul2THE3) sisaldab vähem kui 0,1 massiprotsenti.
Lisaks on tähelepanuväärne, et mineraalid, mis on suurem massikogus Lu2O3 on järgmised:
ksenotiim, 0,8 massiprotsenti;
eudialiit, 0,3 massiprotsenti;
fergusoniit, 0,2 massiprotsenti.
Loe ka: Tseerium — teine metall, mis kuulub lantaniidide rühma
Luteetiumi saamine
Luteetiumi saamine metallilisel ja puhtal kujul on keemia ajaloos hiljutine. Tegelikult arvatakse, et see on üks kõige raskemini (kui mitte kõige raskemini) saadavaid elemente. Peamine tehnika koosneb LuCl vähendamine3 või LuF3veevabad tooted, milles kasutatakse metallilist kaltsiumi reaktsioonis, mille temperatuur ulatub 1470 °C-ni.
Teine komplitseeriv tegur on see selline reaktsioon peab toimuma harvendatud rõhu tingimustes, vahemikus 10-4 rõhk paskalit (võrdluseks, merepinnal on rõhk 101 325 paskalit). Protsessi reaktsioon on järgmine:
3 Ca (l) + 2 LuF3 (l) → 3 CaF2 (l) + 2 Lu (l)
Saadud vedel segu on heterogeenne, mis hõlbustab fluoriidi eraldamist kaltsium luteetiumist. Pärast eraldamist luteetium tahkestub ja seejärel puhastatakse.
Luteetiumi rakendused
Luteetiumi rakendusi on endiselt vähe. Kuna luteetium on kõigist lantaniididest kõige kallim ja mille hind jääb vahemikku 100 USA dollarit/g, kasutatakse seda optiliste läätsede, keraamika ja laserite tootmine.
isotoop 177Lu on kasutatud aastal eksperimentaalne ravi raskete haigusjuhtude vastu vähk. Sel juhul seonduvad valgud luteetiumiga ja kasutavad seda ära ioniseeriv kiirgus vähirakkude hävitamiseks.
Kuidas hafnium, luteetiumi saab kasutada geoloogiline dateering. Seda tehnikat, muide, kasutati haruldaste muldmetallide (sealhulgas luteetiumi enda) kvantifitseerimiseks Bou Regregi jõe maavarades Marokos.
luteetiumi ajalugu
element 71 isoleeriti esimest korda iseseisvalt 1907. aastal, mis põhineb mineraaliproovidel, mis sisaldasid heas koguses ütterbiumoksiidi, mis on üks viimaseid lantaniide. Seega arvatakse, et luteetium kuulus ka selle mineraaliproovi koostisesse. Kaks teadlast väitsid aga, et nad vastutavad elemendi 71 avastamise eest.
Esimene, prantslane Georges Urbain, kirjeldas, et 1879. aastal Jean de Marignaci avastatud ütterbiumi saab jagada kaheks uueks elemendiks: ütterbium (või neo-ytterbium) ja luteetsium. Selgub, et need kaks elementi olid identsed elementidega aldebarnium ja kassiopeio. Need avastas austerlane Carl Auer von Welsbach.
1909. aastal viskas Rahvusvaheline Aatommasside Komisjon haamri maha ja otsustati, et Georges Urban ta oli avastuse autor, säilitades uue elemendi luteetiumi nimetuse.
Tähelepanuväärne on, et sõna luteetium viitab terminile luteetia, Pariisi linna endine nimi, Prantsusmaa pealinnas, kuna iidsetel aegadel, nagu ka Rooma impeerium, linna kutsuti Lutetiaks.
Huvitav on see, et aastaid pärast von Welsbachi kassiopeio mahajäämist, 2009. aastal, tegi Iupac ametlikuks elemendi 112 avastamise, mille omaks võetud nimi oli koperniitsium. Algselt kasutati sümbolit Cp, kuid tänu cassiopeio'le (mis kasutas seda sümbolit ja ikkagi säilitati saksa keeles luteetiumi tähistamiseks), otsustas Iupac kehtestada elemendi jaoks sümboli Cn 112.
Luteetiumil lahendatud harjutused
küsimus 1
Luteetium, nagu ka teised lantaniidid, sisaldab lahuses NOx +3. Millistel järgmistest ainetest on selles oksüdatsiooniastmes element?
A) LuF
B) LuCl2
C) Lu2THE3
D) LuBr4
E) Lu2ma
Resolutsioon:
Alternatiiv C
THE fluor mille NOx on -1. Teised halogeenid, nende puudumisel aatom hapnikku valemis, on samuti laetud -1-ga. juba hapnikku on laeng -2. Seega arvutatakse iga aine luteetiumi NOx sisaldus järgmiselt:
LuF: x + (–1) = 0 → x = +1; nii vale vastus.
kasumit2: x + 2(–1) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; nii vale vastus.
Lu2THE3: 2x + 3(–2) = 0 → 2x – 6 = 0 → x = +3; nii õige vastus.
LuBr4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; nii vale vastus.
Lu2I: 2x + (–1) = 0 → 2x – 1 = 0 → x = +½; nii vale vastus.
küsimus 2
THE 177Lu on kasutatud mõne raske vähijuhtumi eksperimentaalses ravis. Kui sellist isotoopi vaadelda ja teades, et elemendi aatomnumber on 71, siis kui palju on selles isotoobis neutroneid?
A) 177
B) 71
C) 248
D) 106
E) 108
Resolutsioon:
Alternatiiv D
Lu aatomnumber on 71. Niisiis, arv neutronid saab arvutada järgmise valemiga:
A = Z + n
kus A on arv aatommass, Z on aatomarv ja n on neutronite arv. Väärtuste asendamisel on meil:
177 = 71 + n
n = 177-71
n = 106
Autor Stefano Araújo Novais
Keemia õpetaja