ה לוטטיום, סמל לו ו מספר אטומי 71, הוא יסוד כימי של הטבלה המחזורית השייך לקבוצת lanthanides (הידועים כמתכות אדמה נדירות). זוהי מתכת קשה לייצור וניתן להשיגה כתוצר לוואי של כריית לנתאנידים אחרים או דרך עפרות איטריום. בצורתו המתכתית יש לו צבע לבן אפרפר ועמיד בפני קורוזיה. בתמיסה, כמו שאר הלנתנידים, לוטטיום מאמץ את מספר חמצון שווה ל-+3.
לוטטיום נקראת על שם העיר פריז, בירת צרפת. בימי קדם, כמו באימפריה הרומית, נקראה העיר לוטטיה. למרות שלנטאנידים נעשה שימוש נרחב במגזרים כלכליים צומחים במהירות, ללוטטיום עדיין יש יישומים. מוגבל, כגון בייצור של לייזרים, מכשירים אופטיים, קרמיקה ובטיפולים ניסיוניים למקרים חמורים של סרטן.
ראה גם: מהם מרכיבי המעבר הפנימיים?
סיכום לוטטיום
לוטטיום היא מתכת השייכת לקבוצת lanthanides או מתכות ארצות נדירות.
בצורה מתכתית, יש לו צבע לבן אפרפר.
בפתרון, ה-NOx שלו הוא תמיד +3.
זה מתקבל בדרך כלל כתוצר לוואי של כריית לנתאנידים אחרים או איטריום.
ייצורו מופרע, מבוצע על ידי הפחתה עם סידן.
ישנם שימושים מועטים של לוטטיום, והוא משמש יותר בייצור לייזרים, קרמיקה ומכשור אופטי.
גילויו נזקף לזכותו של ז'ורז' אורבן הצרפתי.
תכונות לוטטיום
סֵמֶל: לו
מספר אטומי: 71
מסה אטומית: 174.9668 C.u.s.
אלקטרוני שליליות: 1,27
נקודת היתוך: 1663 מעלות צלזיוס
נקודת רתיחה: 3402 מעלות צלזיוס
צְפִיפוּת: 9.841 גרם ס"מ-3 (ב-25 מעלות צלזיוס)
תצורה אלקטרונית: [Xe] 6s2 4ו14 5ד1
סדרת כימיקלים: מתכות אדמה נדירות, לנתאנידים
מאפיינים של לוטטיום
לוטטיום הוא א מתכת לבנה אפרפרה רכה, התייצב נגד חמצון עקב היווצרות שכבת תחמוצת דקה על פניו. בתמיסה ובצורת תרכובות, ללוטטיום יש מספר חמצון שווה ל-+3.
הוא מגיב עם כולם הלוגניםעם זאת, במקרה של כלור (Cl2), ברום (בר2) ויוד (I2), ההלידים מתקבלים באמצעות תגובה בין תחמוצת לוטטיום (III) עם תמיסה מימית של ההידרט המקביל. בתחילה מתקבל הליד לוטטיום (III) בצורה hydrated ולאחר מכן יש לייבש אותו, או באמצעות חום או באמצעות חומר ייבוש.
לו2ה3 + 6 HCl → 2 LuCl3(הו2)6
רווח3(הו2)6 → LuCl3 + 6 שעות2ה
ללוטטיום יש 50 איזוטופים ידועים, עם זאת, רק שניים מתרחשים באופן טבעי, להיות:
176Lu, יציב, המקביל ל-97.41% מהלוטטיום הטבעי;
175לו, רדיואקטיבי, עם חצי חיים כ-40 מיליארד שנים, המקביל ל-2.59% מהלוטטיום הטבעי.
הלוטטיום נמצא בדיון על האלמנטים שחייבים להיות מתחת ל איטריום ו סקנדיוםבקבוצה 3 של טבלה מחזורית. הספק נמשך אם מתחת לאיטריום חייב להיות לנתנום ואקטיניום או לוטציום ולורנס.
האמת היא ש-IUPAC השאירה את הנושא מעורפל, אפילו לאחר שהקימה קבוצת עבודה כדי להביא לפתרון. לפיכך, ברוב הטבלאות המחזוריות, לוטטיום הוא בקבוצה של 15 יסודות הידועים כמתכות אדמה נדירות, שמתחיל בלנתנום ומסתיים בלוטטיום עצמו.
היכן ניתן למצוא לוטטיום?
אין מינרל שיש לו לוטטיום כמרכיב העיקרי שלו. לפיכך, חלק גדול מהייצור שלו מתרחש כ תוצר לוואי של כריית איטריום, בעיקר במינרלים בסטנסיט ומונאזיט. לשני המינרלים הללו יש כמות גדולה של מתכות אדמה נדירות בהרכבם, אולם לוטטיום (בצורת Lu2ה3) יש בהם פחות מ-0.1% במסה.
יתר על כן, ראוי לציין כי מינרלים כי יש כמות מסה גבוהה יותר של Lu2O3 הם כדלקמן:
xenotime, עם 0.8% במסה;
eudialite, עם 0.3% במסה;
פרגוסוניט, עם 0.2% במסה.
קראו גם: סריום - מתכת נוספת השייכת לקבוצת lanthanide
השגת לוטטיום
השגת לוטטיום בצורה מתכתית וטהורה היא עדכנית בהיסטוריה של הכימיה. למעשה, מאמינים שזה אחד המרכיבים הקשים ביותר (אם לא הקשים ביותר) להשגה. הטכניקה העיקרית מורכבת מ הפחתת LuCl3 או LuF3מוצרים נטולי מים המשתמשים בסידן מתכתי, בתגובה שהטמפרטורה שלה מגיעה ל-1470 מעלות צלזיוס.
גורם מסבך נוסף הוא זה תגובה כזו חייבת להתרחש בתנאים של לחץ נדיר, בטווח של 10-4 לחץ פסקל (רק לשם השוואה, בגובה פני הים, הלחץ הוא 101,325 פסקל). תגובת התהליך היא כדלקמן:
3 Ca (l) + 2 LuF3 (ל) → 3 CaF2 (ל) + 2 לו (ל)
התערובת הנוזלית המתקבלת היא הטרוגנית, מה שמקל על ההפרדה של פלואוריד סִידָן של לוטטיום. לאחר ההפרדה, הלוטטיום מתמצק ולאחר מכן מטוהר.
יישומים של לוטטיום
היישומים של לוטטיום עדיין נדירים. בהיותו היקר ביותר מבין כל הלנתנידים, עם מחיר בטווח של 100 דולר ארה"ב לגרם, לוטטיום משמש ב ייצור עדשות אופטיות, קרמיקה ולייזרים.
האיזוטופ 177Lu שימש ב טיפולים ניסיוניים נגד מקרים חמורים של סרטן. במקרה זה, חלבונים נקשרים ללוטטיום ומשתמשים בו קרינה מייננת להרוס תאים סרטניים.
אֵיך הפניום, ניתן להשתמש בלוטטיום תיארוך גיאולוגי. טכניקה זו, אגב, שימשה לכימות מתכות אדמה נדירות (כולל הלוטטיום עצמו), במרבצי המינרלים של נהר בו רגרג, במרוקו.
היסטוריה של לוטטיום
אלמנט 71 היה מבודד באופן עצמאי לראשונה בשנת 1907, מבוסס על דגימות מינרלים שהכילו כמות טובה של תחמוצת איטרביום, אחד מהלנתאנידים האחרונים. לפיכך, מאמינים כי לוטטיום היה גם חלק מההרכב של דגימת מינרלים זו. עם זאת, שני מדענים טענו שהם אחראים לגילוי של יסוד 71.
הראשון, ז'ורז' אורבן הצרפתי, תיאר שאפשר להפריד את איטרביום, שהתגלה ב-1879 על ידי ז'אן דה מריניאק, לשני יסודות חדשים: איטרביום (או ניאו-איטרביום) ולוטטיום. מסתבר ששני יסודות אלו היו זהים ליסודות אלדברניום וקאסיופיו. אלה התגלו על ידי האוסטרי קרל אור פון ולסבאך.
בשנת 1909, הוועדה הבינלאומית למשקלים אטומיים הפילה את הפטיש, והוחלט כי ז'ורז' אורבן הוא היה מחבר התגלית, שמירה על שם הלוטטיום עבור היסוד החדש.
ראוי לציין כי המילה lutetium מתייחסת למונח לוטטיה, שמה הקודם של העיר פריז, בירת צרפת, מאז בימי קדם, כמו ב האימפריה הרומית, העיר נקראה לוטטיה.
מעניין לציין ששנים אחרי שהקסיופיו של פון ולסבאך הושאר מאחור, ב-2009, איפאק עשה רשמי את הגילוי של יסוד 112, ששמו המאומץ היה קופרניציום. בתחילה, הסמל שאומץ יהיה Cp, אבל, בגלל Cassiopeio (שהשתמש בסמל זה ועדיין נשמר בשפה הגרמנית כדי לציין לוטטיום), החליט Iupac להקים את הסמל Cn עבור היסוד 112.
תרגילים שנפתרו על לוטטיום
שאלה 1
לוטטיום, כמו שאר הלנתנידים, מציג, בתמיסה, NOx +3. באיזה מהחומרים הבאים יש יסוד במצב חמצון זה?
א) לופ
ב) LuCl2
ג) לו2ה3
ד) LuBr4
ה) לו2אני
פתרון הבעיה:
חלופה C
ה פלוּאוֹר יש NOx שווה ל-1. ההלוגנים האחרים, בהעדר אָטוֹם של חמצן בנוסחה, טעונים גם ב-1. כבר את חַמצָן יש מטען של -2. לפיכך, חישוב ה-NOx של לוטטיום בכל חומר ניתן באופן הבא:
LuF: x + (–1) = 0 → x = +1; תשובה כל כך שגויה.
רווח2: x + 2(–1) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; תשובה כל כך שגויה.
לו2ה3: 2x + 3(–2) = 0 → 2x – 6 = 0 → x = +3; כל כך תשובה נכונה
LuBr4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; תשובה כל כך שגויה.
לו2I: 2x + (–1) = 0 → 2x – 1 = 0 → x = +½; תשובה כל כך שגויה.
שאלה 2
ה 177Lu שימש בטיפול ניסיוני במספר מקרים חמורים של סרטן. כאשר צופים באיזוטופ כזה, ויודעים שהמספר האטומי של היסוד שווה ל-71, מה מספר הנייטרונים באיזוטופ זה?
א) 177
ב) 71
ג) 248
ד) 106
ה) 108
פתרון הבעיה:
חלופה D
המספר האטומי של לו שווה ל-71. אז, המספר של נויטרונים ניתן לחשב לפי הנוסחה הבאה:
A = Z + n
כאשר A הוא המספר של מסה אטומית, Z הוא המספר האטומי, ו-n הוא מספר הנייטרונים. בהחלפת הערכים, יש לנו:
177 = 71 + n
n = 177 - 71
n = 106
מאת סטפנו אראוחו נובאיס
מורה לכימיה
