A lutécium, szimbólum Lu és atomszám 71, a periódusos rendszer kémiai eleme, amely a lantanidok (ritkaföldfémekként ismert) csoportjába tartozik. Nehezen előállítható fém, és más lantanidok bányászatának melléktermékeként vagy ittriumérceken keresztül nyerhető. Fémes formájában szürkésfehér színű, korrózióálló. Oldatban a többi lantanidhoz hasonlóan a lutécium is elfogadja a oxidációs szám egyenlő +3.
A Lutécium nevét Párizs városáról, a francia fővárosról kapta. Az ókorban, akárcsak a Római Birodalomban, a várost Lutetiának hívták. Bár a lantanidokat széles körben használják a gyorsan növekvő gazdasági ágazatokban, a lutéciumnak még mindig vannak alkalmazásai. korlátozott, például lézerek, optikai műszerek, kerámiák gyártásában és a súlyos esetek kísérleti kezelésében rák.
Lásd még: Mik a belső átmeneti elemek?
Lutécium összefoglaló
A lutécium a lantanidok osztályába tartozó fém ill fémek ritka földek.
Fémes formában szürkésfehér színű.
Oldatban az NOx értéke mindig +3.
Általában más lantanidok vagy ittrium bányászatának melléktermékeként nyerik.
Termelése gátolt, kalciummal történő redukcióval történik.
A lutéciumnak kevés felhasználási területe van, inkább lézerek, kerámiák és optikai műszerek gyártásában használják.
Felfedezését a francia Georges Urbain nevéhez kötik.
A lutécium tulajdonságai
Szimbólum: Lu
Atomszám: 71
Atomtömeg: 174.9668 c.u.s.
Elektronegativitás: 1,27
Fúziós pont: 1663 °C
Forráspont: 3402 °C
Sűrűség: 9,841 g.cm-3 (25 °C-on)
Elektronikus konfiguráció: [Xe] 6s2 4f14 5d1
Kémiai sorozat: ritkaföldfémek, lantanidok
A lutécium jellemzői
A lutécium a puha szürkésfehér fém, oxidációval szemben stabilizálódott a felületén kialakuló vékony oxidréteg miatt. Oldatban és vegyületek formájában a lutécium rendelkezik oxidációs szám egyenlő +3.
Ő mindennel reagál halogénekklór esetén azonban (Cl2), bróm (Br2) és jód (I2), a halogenideket lutécium(III)-oxid és a megfelelő hidrát vizes oldatának reakciójával állítják elő. A lutécium(III)-halogenidet kezdetben hidratált formában nyerik, majd dehidratálni kell, akár hővel, akár szárítószerrel.
Lu2A3 + 6 HCl → 2 LuCl3(Ó2)6
nyereség3(Ó2)6 → LuCl3 + 6 óra2A
A lutéciumnak 50 ismert izotópja van, csak kettő fordul elő a természetben, lévén:
176Lu, stabil, a természetes lutécium 97,41%-ának felel meg;
175Lu, radioaktív, azzal fél élet körülbelül 40 milliárd év, ami a természetes lutécium 2,59%-ának felel meg.
a lutécium alatt van az elemekről szóló vitában ittrium és skandiuma 3. csoportban Periódusos táblázat. Továbbra is fennáll a kétely, hogy az ittrium alatt lantánnak és aktíniumnak vagy lutéciumnak és laurenciumnak kell-e lennie.
Az igazság az, hogy az IUPAC kétértelművé tette a kérdést, még akkor is, amikor munkacsoportot hozott létre a megoldás érdekében. Így a legtöbb periódusos rendszerben a lutécium a ritkaföldfémekként ismert 15 elemből álló csoportba tartozik, amely lantánnal kezdődik és magával a lutéciummal végződik.
Hol található a lutécium?
Nincs olyan ásvány, amelynek fő összetevője a lutécium. Így termelésének nagy része úgy történik az ittrium bányászatának mellékterméke, főként a basztnazit és a monacit ásványokban. Ez a két ásvány összetételében nagy mennyiségű ritkaföldfémet tartalmaz, de lutéciumot (Lu formájában)2A3) kevesebb, mint 0,1 tömegszázalék.
Figyelemre méltó továbbá, hogy a ásványok, hogy van nagyobb tömegű Lu2O3 a következő:
xenotime, 0,8 tömeg%-kal;
eudialit, 0,3 tömeg%-kal;
ferguzonit, 0,2 tömeg%-kal.
Olvasd el te is: Cérium - egy másik fém, amely a lantanidok csoportjába tartozik
Lutécium beszerzése
A lutécium fémes és tiszta formában történő kinyerése új keletű a kémia történetében. Valójában úgy gondolják, hogy ez az egyik legnehezebben (ha nem a legnehezebb) megszerezhető elem. A fő technika a következőkből áll LuCl csökkentése3 vagy LuF3vízmentes termékek fémkalciumot használva, olyan reakcióban, amelynek hőmérséklete eléri az 1470 °C-ot.
Egy másik bonyolító tényező az az ilyen reakciónak ritka nyomás körülményei között kell végbemennie, 10-es tartományban-4 nyomás pascal (csak összehasonlításképpen, tengerszinten a nyomás 101 325 pascal). A folyamat reakciója a következő:
3 Ca (l) + 2 LuF3 (l) → 3 CaF2 (l) + 2 Lu (l)
A kapott folyékony keverék heterogén, ami megkönnyíti a fluor elválasztását kalcium a lutécium. Elválasztás után a lutéciumot megszilárdítják, majd tisztítják.
A lutécium alkalmazásai
A lutécium alkalmazása még mindig kevés. A lutécium a legdrágább az összes lantanid közül, ára 100 USD/g tartományba esik. optikai lencsék, kerámiák és lézerek gyártása.
az izotóp 177Lu-ban használatos kísérleti kezelések a súlyos esetek ellen rák. Ebben az esetben a fehérjék a lutéciumhoz kötődnek és felhasználják azt ionizáló sugárzás a rákos sejtek elpusztítására.
Hogyan hafnium, a lutécium felhasználható geológiai kormeghatározás. Ezt a technikát egyébként a ritkaföldfémek (beleértve magát a lutéciumot is) mennyiségi meghatározására használták a marokkói Bou Regreg folyó ásványlelőhelyeiben.
a lutécium története
71. elem 1907-ben izolálták először egymástól függetlenül, ásványminták alapján, amelyek jó mennyiségű itterbium-oxidot, az egyik utolsó lantanidot tartalmaztak. Így feltételezhető, hogy ennek az ásványmintának a összetételében a lutécium is része volt. Két tudós azonban azt állította, hogy felelősek a 71-es elem felfedezéséért.
Az első, a francia Georges Urbain leírta, hogy a Jean de Marignac által 1879-ben felfedezett itterbium két új elemre bontható: itterbiumra (vagy neo-ytterbiumra) és lutéciumra. Kiderült, hogy ez a két elem azonos volt az aldebarnium és a cassiopeio elemekkel. Ezeket az osztrák Carl Auer von Welsbach fedezte fel.
1909-ben az Atomsúlyok Nemzetközi Bizottsága eldobta a kalapácsot, és úgy döntött, hogy Georges Urban ő volt a felfedezés szerzője, megtartva az új elem lutécium nevét.
Figyelemre méltó, hogy a lutécium szó utal a kifejezésre lutétia, Párizs városának korábbi neve, a francia főváros, hiszen az ókorban, mint a római Birodalom, a várost Lutetiának hívták.
Érdekes módon évekkel azután, hogy von Welsbach cassiopeióját elhagyták, 2009-ben Iupac hivatalossá tette a 112-es elem felfedezését, amelynek átvett neve kopernicium volt. Kezdetben az elfogadott szimbólum Cp volt, de a cassiopeio miatt (ami ezt a szimbólumot használta, és még mindig a német nyelven a lutécium jelölésére fenntartott változat), Iupac úgy döntött, hogy bevezeti az elem Cn szimbólumát. 112.
Lutéciumon megoldott gyakorlatok
1. kérdés
A lutécium a többi lantanidhoz hasonlóan oldatban NOx +3 értéket mutat. Az alábbi anyagok közül melyiknek van ilyen oxidációs állapotú eleme?
A) LuF
B) LuCl2
C) Lu2A3
D) LuBr4
E) Lu2én
Felbontás:
Alternatív C
A fluor NOx értéke -1. A többi halogén, ennek hiányában atom A képletben lévő oxigén mennyisége szintén -1-gyel van feltöltve. már a oxigén töltése -2. Így az egyes anyagok lutécium NOx-értékének kiszámítása a következőképpen történik:
LuF: x + (–1) = 0 → x = +1; annyira rossz válasz.
nyereség2: x + 2(–1) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; annyira rossz válasz.
Lu2A3: 2x + 3(–2) = 0 → 2x – 6 = 0 → x = +3; szóval helyes válasz.
LuBr4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; annyira rossz válasz.
Lu2I: 2x + (–1) = 0 → 2x – 1 = 0 → x = +½; annyira rossz válasz.
2. kérdés
A 177A Lu-t néhány súlyos rákeset kísérleti kezelésére használták. Ha ilyen izotópot figyelünk meg, és tudjuk, hogy az elem rendszáma 71, hány neutront tartalmaz ez az izotóp?
A) 177
B) 71
C) 248
D) 106
E) 108
Felbontás:
Alternatíva D
Lu atomszáma 71. Tehát a száma neutronok a következő képlettel számolható:
A = Z + n
ahol A a száma atomtömeg, Z a rendszám, n pedig a neutronok száma. Az értékeket behelyettesítve a következőket kapjuk:
177 = 71 + n
n = 177-71
n = 106
Írta: Stefano Araújo Novais
Kémia tanár
