IL lutezio, simbolo Lu e numero atomico 71, è un elemento chimico della Tavola Periodica appartenente al gruppo dei lantanidi (detti metalli delle terre rare). È un metallo difficile da produrre e può essere ottenuto come sottoprodotto dell'estrazione di altri lantanidi o attraverso minerali di ittrio. Nella sua forma metallica, ha un colore bianco grigiastro ed è resistente alla corrosione. In soluzione, come gli altri lantanidi, il lutezio adotta il numero di ossidazione pari a +3.
Il lutezio prende il nome dalla città di Parigi, la capitale francese. Anticamente, come nell'impero romano, la città si chiamava Lutetia. Sebbene i lantanidi siano ampiamente utilizzati nei settori economici in rapida crescita, il lutezio ha ancora applicazioni. limitato, come nella fabbricazione di laser, strumenti ottici, ceramiche e nei trattamenti sperimentali per casi gravi di cancro.
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Riassunto del lutezio
Il lutezio è un metallo appartenente alla classe dei lantanidi o metalli terre rare.
In forma metallica, ha un colore bianco grigiastro.
In soluzione, il suo NOx è sempre +3.
È generalmente ottenuto come sottoprodotto dell'estrazione di altri lantanidi o ittrio.
La sua produzione è ostacolata, essendo effettuata per riduzione con calcio.
Ci sono pochi usi del lutezio, essendo più utilizzato nella produzione di laser, ceramica e strumenti ottici.
La sua scoperta è attribuita al francese Georges Urbain.
Proprietà del lutezio
Simbolo: Lu
Numero atomico: 71
Massa atomica: 174.9668 c.u.s.
Elettronegatività: 1,27
Punto di fusione: 1663 °C
Punto di ebollizione: 3402°C
Densità: 9.841 g.cm-3 (a 25 °C)
Configurazione elettronica: [Xe] 6s2 4f14 5 D1
Serie chimica: metalli delle terre rare, lantanidi
Caratteristiche del lutezio
Il lutezio è un morbido metallo bianco grigiastro, stabilizzato all'ossidazione per la formazione di un sottile strato di ossido sulla sua superficie. In soluzione e sotto forma di composti, il lutezio ha numero di ossidazione uguale a +3.
Lui reagisce con tutti alogeni, invece, nel caso del cloro (Cl2), bromo (fr2) e iodio (I2), gli alogenuri sono ottenuti per reazione tra ossido di lutezio (III) con una soluzione acquosa del corrispondente idrato. Inizialmente si ottiene l'alogenuro di lutezio (III) in forma idrata e quindi deve essere disidratato, mediante calore o mediante essiccante.
Lu2IL3 + 6 HCl → 2 LuCl3(OH2)6
profitto3(OH2)6 → LuCl3 + 6 ore2IL
Il lutezio ha 50 isotopi conosciuti, tuttavia, solo due si verificano naturalmente, essendo:
176Lu, stabile, corrispondente al 97,41% di lutezio naturale;
175Lu, radioattivo, con metà vita circa 40 miliardi di anni, corrispondenti al 2,59% del lutezio naturale.
il lutezio è nella discussione sugli elementi che devono essere al di sotto del ittrio e scandionel gruppo 3 di Tavola periodica. Persiste il dubbio se sotto l'ittrio debbano esserci lantanio e attinio o lutezio e laurence.
La verità è che la IUPAC ha lasciato la questione ambigua, pur avendo formato un gruppo di lavoro per trovare una soluzione. Quindi, nella maggior parte delle tavole periodiche, il lutezio è nel gruppo di 15 elementi noti come metalli delle terre rare, che inizia con il lantanio e termina con il lutezio stesso.
Dove si trova il lutezio?
Non esiste un minerale che abbia il lutezio come costituente principale. Pertanto, gran parte della sua produzione si verifica come sottoprodotto dell'estrazione dell'ittrio, principalmente nei minerali bastnasite e monazite. Questi due minerali hanno una grande quantità di terre rare nella loro composizione, tuttavia il lutezio (sotto forma di Lu2IL3) contiene meno dello 0,1% in massa.
Inoltre, è degno di nota che il minerali che avere quantità di massa maggiore di Lu2O3 sono come segue:
xenotime, con lo 0,8% in massa;
eudialite, con 0,3% in massa;
fergusonite, con 0,2% in massa.
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Ottenere il lutezio
Ottenere il lutezio in forma metallica e pura è recente nella storia della chimica. Si ritiene infatti che sia uno degli elementi più difficili (se non il più difficile) da ottenere. La tecnica principale consiste in Riduzione LuCl3 o LuF3prodotti anidri che utilizzano calcio metallico, in una reazione la cui temperatura raggiunge i 1470 °C.
Un altro fattore complicante è quello tale reazione deve avvenire in condizioni di pressione rarefatta, nell'intervallo 10-4 pressione pascal (solo per confronto, al livello del mare, la pressione è 101.325 pascal). La reazione di processo è la seguente:
3 Ca (l) + 2 LuF3 (l) → 3 CaF2 (l) + 2 Lu (l)
La miscela liquida ottenuta è eterogenea, facilitando la separazione del fluoruro da calcio di lutezio. Dopo la separazione, il lutezio viene solidificato e quindi purificato.
Applicazioni del lutezio
Le applicazioni del lutezio sono ancora scarse. Essendo il più costoso di tutti i lantanidi, con un prezzo nell'ordine di 100 US$/g, il lutezio è usato in fabbricazione di lenti ottiche, ceramiche e laser.
l'isotopo 177Lu è stato utilizzato in trattamenti sperimentali contro casi gravi di cancro. In questo caso, le proteine si legano al lutezio e lo usano Radiazione ionizzante per distruggere le cellule tumorali.
Come afnio, il lutezio può essere utilizzato datazione geologica. Questa tecnica, tra l'altro, è stata utilizzata per quantificare i metalli delle terre rare (compreso lo stesso lutezio), nei giacimenti minerari del fiume Bou Regreg, in Marocco.
storia del lutezio
elemento 71 fu isolato indipendentemente per la prima volta nell'anno 1907, a base di campioni minerali che contenevano una buona quantità di ossido di itterbio, uno degli ultimi lantanidi. Pertanto, si ritiene che anche il lutezio facesse parte della composizione di questo campione minerale. Tuttavia, due scienziati hanno affermato di essere responsabili della scoperta dell'elemento 71.
Il primo, il francese Georges Urbain, descrisse che l'itterbio, scoperto nel 1879 da Jean de Marignac, poteva essere separato in due nuovi elementi: l'itterbio (o neo-itterbio) e il lutezio. Si scopre che questi due elementi erano identici agli elementi aldebarnium e cassiopeio. Questi furono scoperti dall'austriaco Carl Auer von Welsbach.
Nel 1909, la Commissione internazionale sui pesi atomici lasciò cadere il martello e fu deciso che Giorgio Urbano è stato l'autore della scoperta, mantenendo il nome di lutezio per il nuovo elemento.
E 'degno di nota la parola lutezio si riferisce al termine lutezia, l'antico nome della città di Parigi, la capitale francese, fin dall'antichità, come nella impero romano, la città si chiamava Lutetia.
È interessante notare che, anni dopo la scomparsa del cassiopeio di von Welsbach, nel 2009 Iupac ha ufficializzato la scoperta dell'elemento 112, il cui nome adottato era copernicium. Inizialmente il simbolo adottato sarebbe Cp, ma, per via del cassiopeio (che utilizzava questo simbolo e ancora mantenuto in lingua tedesca per designare il lutezio), Iupac decise di istituire il simbolo Cn per l'elemento 112.
Esercizi risolti su lutezio
domanda 1
Il lutezio, come gli altri lantanidi, presenta, in soluzione, NOx +3. Quale delle seguenti sostanze ha un elemento in questo stato di ossidazione?
A) LuF
B) LuCl2
C) Lu2IL3
D) LuBr4
E) Lu2io
Risoluzione:
Alternativa C
IL fluoro ha NOx uguale a -1. Gli altri alogeni, in assenza di atomo di ossigeno nella formula, sono anche caricati con -1. già il ossigeno ha una carica di -2. Pertanto, il calcolo degli NOx di lutezio in ciascuna sostanza è dato come segue:
LuF: x + (–1) = 0 → x = +1; risposta così sbagliata.
profitto2: x + 2(–1) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; risposta così sbagliata.
Lu2IL3: 2x + 3(–2) = 0 → 2x – 6 = 0 → x = +3; risposta così corretta.
LuBr4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; risposta così sbagliata.
Lu2I: 2x + (–1) = 0 → 2x – 1 = 0 → x = +½; risposta così sbagliata.
Domanda 2
IL 177Lu è stato utilizzato nel trattamento sperimentale di alcuni casi gravi di cancro. Osservando un tale isotopo e sapendo che il numero atomico dell'elemento è uguale a 71, qual è il numero di neutroni in questo isotopo?
R) 177
B) 71
C) 248
D) 106
E) 108
Risoluzione:
Alternativa D
Il numero atomico di Lu è pari a 71. Quindi, il numero di neutroni può essere calcolato con la seguente formula:
A = Z + n
dove A è il numero di massa atomica, Z è il numero atomico e n è il numero di neutroni. Sostituendo i valori si ha:
177 = 71 + n
n = 177 - 71
n = 106
Di Stefano Araújo Novais
Insegnante di chimica
