ლუტეტიუმი (Lu): შეძენა, აპლიკაციები, ისტორია

THE ლუტეტიუმი, სიმბოლო ლუ და ატომური ნომერი 71, არის პერიოდული ცხრილის ქიმიური ელემენტი, რომელიც მიეკუთვნება ლანთანიდების ჯგუფს (ცნობილი როგორც იშვიათი დედამიწის ლითონები). ეს ძნელად გამოსამუშავებელი ლითონია და მისი მიღება შესაძლებელია სხვა ლანთანიდების მოპოვების ან იტრიუმის მადნების მეშვეობით. მეტალის სახით მას აქვს ნაცრისფერი თეთრი ფერი და მდგრადია კოროზიის მიმართ. ხსნარში, ისევე როგორც სხვა ლანთანიდები, ლუტეტიუმი იღებს ჟანგვის ნომერი +3-ის ტოლი.

 ლუტეტიუმს სახელი ეწოდა საფრანგეთის დედაქალაქის ქალაქ პარიზის საპატივცემულოდ. ძველ დროში, როგორც რომის იმპერიაში, ქალაქს ლუტეცია ერქვა. მიუხედავად იმისა, რომ ლანთანიდები ფართოდ გამოიყენება სწრაფად მზარდ ეკონომიკურ სექტორებში, ლუტეტიუმს ჯერ კიდევ აქვს გამოყენება. შეზღუდულია, როგორიცაა ლაზერების, ოპტიკური ინსტრუმენტების, კერამიკის წარმოებაში და მძიმე შემთხვევების ექსპერიმენტულ მკურნალობაში კიბო.

იხილეთ ასევე: რა არის შიდა გარდამავალი ელემენტები?

თემები ამ სტატიაში

• 1 - რეზიუმე ლუტეტიუმზე
• 2 - ლუტეტიუმის თვისებები
• 3 - ლუტეტიუმის მახასიათებლები
• 4 - სად შეიძლება მოიძებნოს ლუტეტიუმი?
• 5 - ლუტეტიუმის მიღება
• 6 - ლუტეტიუმის გამოყენება
• 7 - ლუტეტიუმის ისტორია
• 8 - ამოხსნილი სავარჯიშოები ლუტეტიუმზე

ლუტეტიუმის რეზიუმე

• ლუტეტიუმი არის ლითონი, რომელიც მიეკუთვნება ლანთანიდების კლასს ან ლითონები იშვიათი მიწები.

• მეტალის სახით მას აქვს ნაცრისფერი თეთრი ფერი.

• ხსნარში მისი NOx ყოველთვის არის +3.

• იგი ზოგადად მიიღება როგორც სხვა ლანთანიდების ან იტრიუმის მოპოვების გვერდითი პროდუქტი.

• მისი გამომუშავება შეფერხებულია, რაც ხორციელდება კალციუმით შემცირებით.

• ლუტეტიუმის გამოყენება ცოტაა, ის უფრო გამოიყენება ლაზერების, კერამიკისა და ოპტიკური ინსტრუმენტების წარმოებაში.

• მისი აღმოჩენა მიეწერება ფრანგ ჟორჟ ურბეინს.

არ გაჩერდე ახლა... რეკლამის შემდეგ კიდევ არის ;)

ლუტეტიუმის თვისებები

• სიმბოლო: ლუ

• ატომური ნომერი: 71

• ატომური მასა: 174.9668 ქ.ს.

• ელექტროუარყოფითობა: 1,27

• შერწყმის წერტილი: 1663 °C

• Დუღილის წერტილი: 3402 °C

• სიმკვრივე: 9,841 გ.სმ^-3 (25 °C-ზე)

• ელექტრონული კონფიგურაცია: [Xe] 6s² 4ვ¹⁴ 5d¹

• ქიმიური სერია: იშვიათი დედამიწის ლითონები, ლანთანიდები

ლუტეტიუმის მახასიათებლები

ლუტეტიუმის მეტალის ნიმუში, 99,95% სისუფთავით.

ლუტეტიუმი არის ა რბილი ნაცრისფერი თეთრი ლითონისტაბილიზირებულია დაჟანგვის წინააღმდეგ მის ზედაპირზე თხელი ოქსიდის ფენის წარმოქმნის გამო. ხსნარში და ნაერთების სახით აქვს ლუტეტიუმს ჟანგვის რიცხვი +3-ის ტოლია.

ის რეაგირებს ყველასთან ჰალოგენებითუმცა, ქლორის შემთხვევაში (Cl₂), ბრომი (Br₂) და იოდი (ი₂), ჰალოიდები მიიღება ლუტეტიუმის (III) ოქსიდს შორის რეაქციის შედეგად შესაბამისი ჰიდრატის წყალხსნართან. თავდაპირველად ლუტეტიუმის (III) ჰალოიდი მიიღება ჰიდრატირებული ფორმით და შემდეგ უნდა მოხდეს მისი დეჰიდრატაცია, სითბოს ან საშრობი აგენტის გამოყენებით.

ლუ₂THE₃ + 6 HCl → 2 LuCl₃(ოჰ₂)₆

მოგება₃(ოჰ₂)₆ → LuCl₃ + 6 საათი₂THE

ლუტეტიუმს აქვს 50 ცნობილი იზოტოპი, თუმცა, მხოლოდ ორი ხდება ბუნებრივად, ყოფნა:

• ¹⁷⁶Lu, სტაბილური, შეესაბამება ბუნებრივი ლუტეტიუმის 97,41%-ს;

• ¹⁷⁵ლუ, რადიოაქტიური, თან ნახევარი ცხოვრება დაახლოებით 40 მილიარდი წელი, რაც შეესაბამება ბუნებრივი ლუტეტიუმის 2,59%-ს.

ლუტეტიუმი არის დისკუსიაში იმ ელემენტების შესახებ, რომლებიც უნდა იყოს ქვემოთ იტრიუმი და სკანდიუმიმე-3 ჯგუფში Პერიოდული ცხრილი. არსებობს ეჭვი, იტრიუმის ქვემოთ უნდა იყოს ლანთანი და აქტინიუმი თუ ლუტეტიუმი და ლაურენცია.

სიმართლე ის არის, რომ IUPAC-მა ეს საკითხი ბუნდოვნად დატოვა, მოგვარების მოსაგვარებლად სამუშაო ჯგუფიც კი შექმნა. ამრიგად, უმეტეს პერიოდულ ცხრილებში, ლუტეტიუმი არის 15 ელემენტის ჯგუფში, რომლებიც ცნობილია როგორც იშვიათი დედამიწის ლითონები, რომელიც იწყება ლანთანუმით და მთავრდება თავად ლუტეციუმით.

სად შეიძლება ლუტეტიუმის პოვნა?

ევდიალიტი, სილიკატური მინერალი, რომელსაც შეიცავს ლუტეტიუმი.

არ არსებობს მინერალი, რომელსაც აქვს ლუტეტიუმი, როგორც მისი მთავარი შემადგენელი. ამრიგად, მისი წარმოების დიდი ნაწილი ხდება როგორც იტრიუმის მოპოვების ქვეპროდუქტი, ძირითადად ბასტნაზიტისა და მონაზიტის მინერალებში. ამ ორ მინერალს შეიცავს დიდი რაოდენობით იშვიათი მიწიერი ლითონები, თუმცა ლუტეტიუმი (ლუს სახით₂THE₃) მასში 0,1%-ზე ნაკლები აქვს.

გარდა ამისა, აღსანიშნავია, რომ მინერალები, რომლებიც აქვს Lu2O3-ის უფრო მაღალი მასის რაოდენობა არის შემდეგი:

• ქსენოტიმი, 0,8% მასით;

• ევდიალიტი, 0,3% მასით;

• ფერგუსონიტი, მასის 0,2%-ით.

წაიკითხეთ ასევე: ცერიუმი - კიდევ ერთი ლითონი, რომელიც მიეკუთვნება ლანთანიდების ჯგუფს

ლუტეტიუმის მიღება

ლუტეტიუმის მეტალის და სუფთა სახით მიღება უახლესი მოვლენაა ქიმიის ისტორიაში. სინამდვილეში, ითვლება, რომ ეს არის ერთ-ერთი ყველაზე რთული (თუ არა ყველაზე რთული) ელემენტი. ძირითადი ტექნიკა შედგება LuCl შემცირება₃ ან LuF₃უწყლო პროდუქტები მეტალის კალციუმის გამოყენებით, რეაქციაში, რომლის ტემპერატურა აღწევს 1470 °C.

კიდევ ერთი ართულებელი ფაქტორი არის ის ასეთი რეაქცია უნდა მოხდეს იშვიათი წნევის პირობებში10 დიაპაზონში^-4 წნევის პასკალი (მხოლოდ შედარებისთვის, ზღვის დონეზე წნევაა 101,325 პასკალი). პროცესის რეაქცია შემდეგია:

3 Ca (l) + 2 LuF₃ (ლ) → 3 CaF₂ (ლ) + 2 ლუ (ლ)

მიღებული თხევადი ნარევი ჰეტეროგენულია, რაც ხელს უწყობს ფტორის გამოყოფას კალციუმი ლუტეტიუმის. განცალკევების შემდეგ ლუტეტიუმი მყარდება და შემდეგ იწმინდება.

ლუტეტიუმის გამოყენება

ლუტეტიუმის გამოყენება ჯერ კიდევ მწირია. როგორც ყველაზე ძვირი ყველა ლანთანიდს შორის, რომლის ფასი 100 აშშ დოლარი/გ დიაპაზონშია, ლუტეტიუმი გამოიყენება ოპტიკური ლინზების, კერამიკისა და ლაზერების წარმოება.

იზოტოპი ¹⁷⁷Lu გამოყენებულია ექსპერიმენტული მკურნალობა მძიმე შემთხვევების წინააღმდეგ კიბო. ამ შემთხვევაში ცილები უკავშირდებიან ლუტეტიუმს და იყენებენ მას მაიონებელი გამოსხივება კიბოს უჯრედების განადგურება.

Როგორ ჰაფნიუმილუტეტიუმის გამოყენება შესაძლებელია გეოლოგიური დათარიღება. ეს ტექნიკა, სხვათა შორის, გამოიყენებოდა იშვიათი მიწიერი ლითონების (მათ შორის თავად ლუტეტიუმის) რაოდენობრივად გასაზომად, მაროკოში, მდინარე ბუ რერეგის მინერალურ საბადოებში.

ლუტეტიუმის ისტორია

ელემენტი 71 პირველად დამოუკიდებლად იზოლირებული იქნა 1907 წელს, ეფუძნება მინერალურ ნიმუშებს, რომლებიც შეიცავდა იტერბიუმის ოქსიდის კარგ რაოდენობას, ერთ-ერთ ბოლო ლანთანიდს. ამრიგად, ითვლება, რომ ლუტეტიუმი ასევე შედიოდა ამ მინერალური ნიმუშის შემადგენლობაში. თუმცა, ორი მეცნიერი ამტკიცებდა, რომ პასუხისმგებელი იყო 71-ე ელემენტის აღმოჩენაზე.

პირველმა, ფრანგმა ჟორჟ ურბეინმა, აღწერა, რომ იტერბიუმი, რომელიც 1879 წელს ჟან დე მარინიაკმა აღმოაჩინა, შეიძლება დაიყოს ორ ახალ ელემენტად: იტერბიუმი (ან ნეოიტერბიუმი) და ლუტეტიუმი. ირკვევა, რომ ეს ორი ელემენტი იდენტური იყო ალდებაბარნიუმის და კასიოპეიო ელემენტების. ისინი აღმოაჩინა ავსტრიელმა კარლ აუერ ფონ უელსბახმა.

1909 წელს ატომური წონის საერთაშორისო კომისიამ ჩამოაგდო ჩაქუჩი და გადაწყდა, რომ ჟორჟ ურბანი ის იყო აღმოჩენის ავტორი, შეინარჩუნეთ ლუტეტიუმის სახელი ახალი ელემენტისთვის.

აღსანიშნავია, რომ სიტყვა lutetium აღნიშნავს ტერმინს ლუტეცია, ქალაქ პარიზის ყოფილი სახელწოდება, საფრანგეთის დედაქალაქი, უძველესი დროიდან, როგორც რომის იმპერიაქალაქს ლუტეცია ერქვა.

საინტერესოა, რომ წლების შემდეგ, რაც ფონ უელსბახის კასიოპეიო დარჩა, 2009 წელს, იუპაკმა ოფიციალურად გამოავლინა 112 ელემენტი, რომლის მიღებული სახელი იყო კოპერნიციუმი. თავდაპირველად, მიღებული სიმბოლო იქნება Cp, მაგრამ კასიოპეოს გამო (რომელიც იყენებდა ამ სიმბოლოს და მაინც შენარჩუნებულია გერმანულ ენაზე ლუტეტიუმის აღსანიშნავად), იუპაკმა გადაწყვიტა დაენერგა სიმბოლო Cn ელემენტისთვის. 112.

ლუტეტიუმზე ამოხსნილი სავარჯიშოები

კითხვა 1

ლუტეტიუმი, ისევე როგორც სხვა ლანთანიდები, შეიცავს ხსნარში NOx +3. ჩამოთვლილთაგან რომელ ნივთიერებას აქვს ელემენტი ამ დაჟანგვის მდგომარეობაში?

ა) LuF

ბ) LuCl₂

გ) ლუ₂THE₃

დ) LuBr₄

ე) ლუ₂მე

რეზოლუცია:

ალტერნატივა C

THE ფტორი აქვს NOx ტოლი -1. სხვა ჰალოგენები, არარსებობის შემთხვევაში ატომი ფორმულაში ჟანგბადი ასევე დამუხტულია -1-ით. უკვე ჟანგბადი აქვს მუხტი -2. ამრიგად, ლუტეტიუმის NOx-ის გაანგარიშება თითოეულ ნივთიერებაში მოცემულია შემდეგნაირად:

• LuF: x + (–1) = 0 → x = +1; ასე არასწორი პასუხი.

• მოგება₂: x + 2(–1) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; ასე არასწორი პასუხი.

• ლუ₂THE₃: 2x + 3(–2) = 0 → 2x – 6 = 0 → x = +3; ასე რომ სწორი პასუხი.

• ლუბრ₄: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; ასე არასწორი პასუხი.

• ლუ₂I: 2x + (–1) = 0 → 2x – 1 = 0 → x = +½; ასე არასწორი პასუხი.

კითხვა 2

THE ¹⁷⁷ლუ გამოიყენებოდა კიბოს ზოგიერთი მძიმე შემთხვევის ექსპერიმენტულ მკურნალობაში. ასეთ იზოტოპზე დაკვირვებისას და იმის ცოდნა, რომ ელემენტის ატომური რიცხვი უდრის 71-ს, რა არის ნეიტრონების რაოდენობა ამ იზოტოპში?

ა) 177

ბ) 71

გ) 248

დ) 106

ე) 108

რეზოლუცია:

ალტერნატივა D

ლუს ატომური რიცხვი უდრის 71-ს. ასე რომ, რაოდენობა ნეიტრონები შეიძლება გამოითვალოს შემდეგი ფორმულით:

A = Z + n

სადაც A არის რიცხვი ატომური მასა, Z არის ატომური რიცხვი, ხოლო n არის ნეიტრონების რაოდენობა. მნიშვნელობების ჩანაცვლებით, ჩვენ გვაქვს:

177 = 71 + n

n = 177 - 71

n = 106

სტეფანო არაუხო ნოვაისის მიერ
ქიმიის მასწავლებელი