Lutetium (Lu): hankinta, sovellukset, historia

THE lutetium, symboli Lu ja atominumero 71, on jaksollisen järjestelmän kemiallinen alkuaine, joka kuuluu lantanidien (tunnetaan harvinaisina maametalleina) ryhmään. Se on vaikea tuottaa metallia, ja sitä voidaan saada muiden lantanidien louhinnan sivutuotteena tai yttriummalmien kautta. Metallimuodossaan se on väriltään harmahtavan valkoinen ja kestää korroosiota. Liuoksessa, kuten muut lantanidit, lutetium ottaa vastaan hapetusnumero yhtä suuri kuin +3.

 Lutetium on nimetty Ranskan pääkaupungin Pariisin kaupungin mukaan. Muinaisina aikoina, kuten Rooman valtakunnassa, kaupunkia kutsuttiin Lutetiaksi. Vaikka lantanideja käytetään laajalti nopeasti kasvavilla talouden aloilla, lutetiumilla on edelleen sovelluksia. rajoitettu, kuten laserien, optisten instrumenttien, keramiikan valmistuksessa ja kokeellisissa hoidoissa vakavissa syöpä.

Katso myös: Mitkä ovat sisäiset siirtymäelementit?

Tämän artikkelin aiheet

• 1 - Yhteenveto lutetiumista
• 2 - Lutetiumin ominaisuudet
• 3 - Lutetiumin ominaisuudet
• 4 - Mistä lutetiumia löytyy?
• 5 - Lutetiumin saaminen
• 6 - Lutetiumin käyttö
• 7 - Lutetiumin historia
• 8 - Ratkaistiin harjoituksia lutetiumilla

Lutetium Yhteenveto

• Lutetium on metalli, joka kuuluu lantanidien tai lantanidien luokkaan metallit harvinaiset maat.

• Metallimuodossa sillä on harmahtavan valkoinen väri.

• Liuoksessa sen NOx on aina +3.

• Sitä saadaan yleensä muiden lantanidien tai yttriumin louhinnan sivutuotteena.

• Sen tuotanto on estynyt, koska se suoritetaan pelkistämällä kalsiumilla.

• Lutetiumilla on vähän käyttötarkoituksia, sillä sitä käytetään enemmän laserien, keramiikan ja optisten instrumenttien valmistuksessa.

• Sen löytö on ranskalaisen Georges Urbainin ansiota.

Älä lopeta nyt... Mainoksen jälkeen on muutakin ;)

Lutetiumin ominaisuudet

• Symboli: Lu

• Atominumero: 71

• Atomimassa: 174.9668 c.u.s.

• Elektronegatiivisuus: 1,27

• Fuusiopiste: 1663 °C

• Kiehumispiste: 3402 °C

• Tiheys: 9,841 g.cm^-3 (25 °C: ssa)

• Sähköinen konfigurointi: [Xe] 6s² 4f¹⁴ 5d¹

• Kemiallinen sarja: harvinaiset maametallit, lantanidit

Lutetiumin ominaisuudet

Lutetiummetallinäyte, puhtaus 99,95 %.

Lutetium on a pehmeä harmahtava valkoinen metalli, stabiloitunut hapettumista vastaan, koska sen pinnalle muodostuu ohut oksidikerros. Lutetiumilla on liuoksessa ja yhdisteiden muodossa hapetusluku on +3.

Hän reagoi kaikkien kanssa halogeenitkloorin tapauksessa (Cl₂), bromi (Br₂) ja jodi (I₂), halogenidit saadaan reaktiolla lutetium(III)oksidin ja vastaavan hydraatin vesiliuoksen välillä. Aluksi lutetium(III)halogenidi saadaan hydratoituneessa muodossa ja sitten se on dehydratoitava joko lämmittämällä tai käyttämällä kuivausainetta.

Lu₂THE₃ + 6 HCl → 2 LuCl₃(VAI NIIN₂)₆

voitto₃(VAI NIIN₂)₆ → LuCl₃ + 6 tuntia₂THE

Lutetiumilla on kuitenkin 50 tunnettua isotooppia, vain kaksi esiintyy luonnossa, on:

• ¹⁷⁶Lu, stabiili, mikä vastaa 97,41 % luonnollisesta lutetiumista;

• ¹⁷⁵Lu, radioaktiivinen, kanssa puolikas elämä noin 40 miljardia vuotta, mikä vastaa 2,59 % luonnollisesta lutetiumista.

lutetium on keskustelussa elementeistä, joiden on oltava alla yttrium ja skandiumryhmässä 3 Jaksollinen järjestelmä. Epäilys jatkuu siitä, pitääkö yttriumin alla olla lantaania ja aktiniumia vai lutetiumia ja laurenssia.

Totuus on, että IUPAC jätti asian epäselväksi, vaikka se oli muodostanut työryhmän ratkaisun aikaansaamiseksi. Siten useimmissa jaksollisissa taulukoissa lutetium kuuluu 15 alkuaineen ryhmään, jotka tunnetaan harvinaisina maametalleina, joka alkaa lantaanilla ja päättyy itse lutetiumiin.

Mistä lutetiumia löytyy?

Eudialiitti, silikaattimineraali, jonka koostumuksessa on lutetiumia.

Ei ole mineraalia, jonka pääainesosana on lutetium. Näin ollen suuri osa sen tuotannosta tapahtuu yttriumkaivostoiminnan sivutuote, pääasiassa mineraalien bastnasiitti ja monatsiitti. Näiden kahden mineraalin koostumuksessa on suuri määrä harvinaisia ​​maametalleja, kuitenkin lutetiumia (Lu: n muodossa₂THE₃) sisältää alle 0,1 massaprosenttia.

Lisäksi on huomionarvoista, että mineraaleja, jotka omistaa suurempi massamäärä Lu2O3:a ovat seuraavat:

• ksenotiimi, 0,8 massa-%;

• eudialiitti, 0,3 massaprosenttia;

• fergusoniittia, 0,2 massaprosenttia.

Lue myös: Cerium - toinen metalli, joka kuuluu lantanidiryhmään

Lutetiumin saaminen

Lutetiumin saaminen metallisessa ja puhtaassa muodossa on äskettäin kemian historiassa. Itse asiassa sen uskotaan olevan yksi vaikeimmin (jos ei vaikeimmin) saatavista elementeistä. Päätekniikka koostuu LuCl: n vähentäminen₃ tai LuF₃vedettömät tuotteet, joissa käytetään metallista kalsiumia reaktiossa, jonka lämpötila saavuttaa 1470 °C.

Toinen vaikeuttava tekijä on se tällaisen reaktion on tapahduttava harvinaisissa paineissa, välillä 10^-4 paine pascal (vertailun vuoksi, merenpinnalla paine on 101 325 pascal). Prosessin reaktio on seuraava:

3 Ca(l) + 2 LuF₃ (l) → 3 CaF₂ (l) + 2 Lu (l)

Saatu nesteseos on heterogeenista, mikä helpottaa fluorin erottamista kalsiumia lutetiumista. Erottamisen jälkeen lutetium kiinteytyy ja puhdistetaan sitten.

Lutetiumin sovellukset

Lutetiumin käyttökohteita on edelleen vähän. Koska lutetiumia käytetään kaikista lantanideista kalleimpana, sen hinta on 100 USD/g. optisten linssien, keramiikan ja lasereiden valmistus.

isotooppi ¹⁷⁷Lu on käytetty kokeelliset hoidot vakavia tapauksia vastaan syöpä. Tässä tapauksessa proteiinit sitoutuvat lutetiumiin ja käyttävät sitä ionisoiva säteily tuhoamaan syöpäsoluja.

Miten hafnium, lutetiumia voidaan käyttää geologinen ajoitus. Tätä tekniikkaa muuten käytettiin harvinaisten maametallien (mukaan lukien itse lutetiumin) kvantifiointiin Bou Regreg -joen mineraaliesiintymissä Marokossa.

lutetiumin historia

elementti 71 eristettiin itsenäisesti ensimmäisen kerran vuonna 1907, perustuu mineraalinäytteisiin, jotka sisälsivät hyvän määrän ytterbiumoksidia, joka on yksi viimeisistä lantanideista. Näin ollen uskotaan, että lutetium oli myös osa tämän mineraalinäytteen koostumusta. Kaksi tiedemiestä väitti kuitenkin olevansa vastuussa elementin 71 löytämisestä.

Ensimmäinen, ranskalainen Georges Urbain, kuvaili, että ytterbium, jonka Jean de Marignac löysi vuonna 1879, voidaan erottaa kahdeksi uudeksi alkuaineeksi: ytterbium (tai neo-ytterbium) ja lutetium. Osoittautuu, että nämä kaksi elementtiä olivat identtisiä elementtien aldebarnium ja cassiopeio kanssa. Nämä löysi itävaltalainen Carl Auer von Welsbach.

Vuonna 1909 kansainvälinen atomipainokomissio pudotti vasaran, ja päätettiin, että Georges Urban hän oli löydön tekijä, säilyttäen uuden alkuaineen lutetiumin nimen.

On huomionarvoista, että sana lutetium viittaa termiin lutetia, Pariisin kaupungin entinen nimi, Ranskan pääkaupunki, muinaisista ajoista lähtien, kuten Rooman imperiumi, kaupungin nimi oli Lutetia.

Mielenkiintoista on, että vuosia von Welsbachin kassiopeion jättämisen jälkeen, vuonna 2009, Iupac teki virallisen alkuaineen 112 löydön, jonka hyväksytty nimi oli kopernicium. Aluksi käytetty symboli olisi Cp, mutta johtuen cassiopeiosta (joka käytti tätä symbolia ja silti säilytettiin saksan kielellä lutetiumia varten), Iupac päätti ottaa käyttöön merkin Cn alkuaineelle 112.

Harjoitukset ratkaistaan ​​lutetiumilla

Kysymys 1

Lutetium, kuten muutkin lantanidit, sisältää liuoksessa NOx +3. Missä seuraavista aineista on alkuaine tässä hapetustilassa?

A) LuF

B) LuCl₂

C) Lu₂THE₃

D) LuBr₄

E) Lu₂minä

Resoluutio:

Vaihtoehto C

THE fluori jonka NOx on -1. Muut halogeenit, jos niitä ei ole atomi kaavan hapen määrä on myös varattu -1:llä. jo happi sen lataus on -2. Siten kunkin aineen lutetiumin NOx: n laskenta on annettu seuraavasti:

• LuF: x + (–1) = 0 → x = +1; niin väärä vastaus.

• voitto₂: x + 2(–1) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; niin väärä vastaus.

• Lu₂THE₃: 2x + 3(–2) = 0 → 2x – 6 = 0 → x = +3; niin oikea vastaus.

• LuBr₄: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; niin väärä vastaus.

• Lu₂I: 2x + (–1) = 0 → 2x – 1 = 0 → x = +½; niin väärä vastaus.

kysymys 2

THE ¹⁷⁷Lu: ta on käytetty joidenkin vakavien syöpätapausten kokeellisessa hoidossa. Kun tarkkaillaan tällaista isotooppia ja tiedetään, että alkuaineen atomiluku on 71, mikä on neutronien lukumäärä tässä isotoopissa?

A) 177

B) 71

C) 248

D) 106

E) 108

Resoluutio:

Vaihtoehto D

Lu: n atomiluku on 71. Eli lukumäärä neutroneja voidaan laskea seuraavalla kaavalla:

A = Z + n

missä A on numero atomimassa, Z on atomiluku ja n on neutronien lukumäärä. Arvot korvaamalla meillä on:

177 = 71 + n

n = 177 - 71

n = 106

Kirjailija: Stefano Araújo Novais
Kemian opettaja