DE lutetium, symbool Lu en atoomnummer 71, is een chemisch element van het periodiek systeem dat behoort tot de groep van lanthaniden (bekend als zeldzame aardmetalen). Het is een moeilijk te produceren metaal en kan worden verkregen als bijproduct van de winning van andere lanthaniden of door middel van yttriumertsen. In zijn metallische vorm heeft het een grijswitte kleur en is het bestand tegen corrosie. In oplossing neemt lutetium, net als de andere lanthaniden, de oxidatie nummer gelijk aan +3.
Lutetium is vernoemd naar de stad Parijs, de Franse hoofdstad. In de oudheid, zoals in het Romeinse rijk, heette de stad Lutetia. Hoewel lanthaniden veel worden gebruikt in snelgroeiende economische sectoren, heeft lutetium nog steeds toepassingen. beperkt, zoals bij de vervaardiging van lasers, optische instrumenten, keramiek en bij experimentele behandelingen voor ernstige gevallen van kanker.
Zie ook: Wat zijn de interne transitie-elementen?
Onderwerpen in dit artikel
- 1 - Samenvatting over lutetium
- 2 - Eigenschappen van lutetium
- 3 - Kenmerken van lutetium
- 4 - Waar kan lutetium worden gevonden?
- 5 - Het verkrijgen van lutetium
- 6 - Toepassingen van lutetium
- 7 - Geschiedenis van lutetium
- 8 - Opgeloste oefeningen op lutetium
Lutetium Samenvatting
Lutetium is een metaal dat behoort tot de klasse van lanthaniden of metalen zeldzame landen.
In metalen vorm heeft het een grijsachtig witte kleur.
In oplossing is de NOx altijd +3.
Het wordt over het algemeen verkregen als een bijproduct van de winning van andere lanthaniden of yttrium.
De productie ervan wordt belemmerd door reductie met calcium.
Er zijn weinig toepassingen van lutetium en wordt meer gebruikt bij de vervaardiging van lasers, keramiek en optische instrumenten.
De ontdekking wordt toegeschreven aan de Fransman Georges Urbain.
Niet stoppen nu... Er is meer na de advertentie ;)
Lutetium eigenschappen
Symbool: Lu
Atoom nummer: 71
Atoom massa: 174.9668 c.u.s.
Elektronegativiteit: 1,27
Fusiepunt: 1663 °C
Kookpunt: 3402 °C
Dikte: 9,841 g.cm-3 (bij 25 °C)
Elektronische configuratie: [Xe] 6s2 4f14 5d1
Chemische reeks: zeldzame aardmetalen, lanthaniden
Kenmerken van lutetium
lutetium is een zacht grijsachtig wit metaal, gestabiliseerd tegen oxidatie door de vorming van een dunne oxidelaag op het oppervlak. In oplossing en in de vorm van verbindingen heeft lutetium oxidatiegetal gelijk aan +3.
Hij reageert met alles halogenen, echter in het geval van chloor (Cl2), broom (Br2) en jodium (I2), worden de halogeniden verkregen door de reactie tussen lutetium (III) oxide met een waterige oplossing van het overeenkomstige hydraat. Het lutetium(III)halogenide wordt aanvankelijk in gehydrateerde vorm verkregen en moet vervolgens worden gedehydrateerd, hetzij door middel van warmte of met behulp van een droogmiddel.
Lu2DE3 + 6 HCl → 2 LuCl3(OH2)6
winst3(OH2)6 → LuCl3 + 6 uur2DE
Lutetium heeft echter 50 bekende isotopen, slechts twee komen van nature voor, het zijn:
176Lu, stabiel, overeenkomend met 97,41% natuurlijk lutetium;
175Lu, radioactief, met halveringstijd ongeveer 40 miljard jaar, wat overeenkomt met 2,59% van natuurlijk lutetium.
het lutetium is in de discussie over de elementen die onder de. moeten staan yttrium en scandiumin groep 3 van Periodiek systeem. De twijfel blijft bestaan of onder het yttrium lanthaan en actinium of lutetium en laurence moeten zijn.
De waarheid is dat IUPAC de kwestie dubbelzinnig heeft gelaten, zelfs door een werkgroep te hebben gevormd om tot een oplossing te komen. Dus, in de meeste periodieke tabellen, lutetium behoort tot de groep van 15 elementen die bekend staat als zeldzame aardmetalen, dat begint met lanthaan en eindigt met lutetium zelf.
Waar is lutetium te vinden?
Er is geen mineraal dat lutetium als hoofdbestanddeel heeft. Een groot deel van de productie ervan vindt dus plaats als: bijproduct van de mijnbouw van yttrium, voornamelijk in de mineralen bastnasiet en monaziet. Deze twee mineralen hebben een grote hoeveelheid zeldzame aardmetalen in hun samenstelling, echter lutetium (in de vorm van Lu2DE3) bevat minder dan 0,1 massaprocent.
Verder is het opmerkelijk dat de mineralen die hebben hogere massahoeveelheid Lu2O3 zijn als volgt:
xenotime, met 0,8 massa%;
eudialiet, met 0,3 massa%;
fergusonite, met 0,2 massa%.
Lees ook: Cerium - een ander metaal dat tot de lanthanidegroep behoort
Het verkrijgen van lutetium
Het verkrijgen van lutetium in metallische en zuivere vorm is recent in de geschiedenis van de chemie. In feite wordt aangenomen dat het een van de moeilijkste (zo niet de moeilijkste) elementen is om te verkrijgen. De belangrijkste techniek bestaat uit: LuCl-reductie3 of LuF3watervrije producten die metallisch calcium gebruiken, in een reactie waarvan de temperatuur 1470 °C bereikt.
Een andere complicerende factor is dat zo'n reactie moet plaatsvinden onder omstandigheden van ijle druk, in het bereik van 10-4 druk pascal (ter vergelijking, op zeeniveau is de druk 101.325 pascal). De procesreactie is als volgt:
3 Ca (l) + 2 LuF3 (l) → 3 CaF2 (l) + 2 Lu (l)
Het verkregen vloeibare mengsel is heterogeen, wat de scheiding van fluoride van vergemakkelijkt calcium van lutetium. Eenmaal gescheiden, wordt lutetium gestold en vervolgens gezuiverd.
Toepassingen van lutetium
De toepassingen van lutetium zijn nog schaars. Omdat het de duurste van alle lanthaniden is, met een prijs in de range van US$ 100/g, wordt lutetium gebruikt in fabricage van optische lenzen, keramiek en lasers.
de isotoop 177Lu is gebruikt in experimentele behandelingen tegen ernstige gevallen van kanker. In dit geval binden eiwitten zich aan lutetium en gebruiken de ioniserende straling om kankercellen te vernietigen.
Hoe hafnium, lutetium kan worden gebruikt om geologische datering. Deze techniek werd trouwens gebruikt om zeldzame aardmetalen (inclusief lutetium zelf) te kwantificeren in de minerale afzettingen van de Bou Regreg-rivier in Marokko.
geschiedenis van lutetium
element 71 werd voor het eerst onafhankelijk geïsoleerd in het jaar 1907, gebaseerd op mineraalmonsters die een goede hoeveelheid ytterbiumoxide bevatten, een van de laatste lanthaniden. Er wordt dus aangenomen dat lutetium ook deel uitmaakte van de samenstelling van dit mineraalmonster. Twee wetenschappers beweerden echter verantwoordelijk te zijn voor de ontdekking van element 71.
De eerste, de Fransman Georges Urbain, beschreef dat ytterbium, ontdekt in 1879 door Jean de Marignac, kon worden gescheiden in twee nieuwe elementen: ytterbium (of neo-ytterbium) en lutetium. Het blijkt dat deze twee elementen identiek waren aan de elementen aldebarnium en cassiopeio. Deze werden ontdekt door de Oostenrijker Carl Auer von Welsbach.
In 1909 liet de International Commission on Atomic Weights de hamer vallen en werd besloten dat: Georges Urban hij was de auteur van de ontdekking, met behoud van de lutetiumnaam voor het nieuwe element.
het is opmerkelijk dat het woord lutetium verwijst naar de term lutetia, de vroegere naam van de stad Parijs, de Franse hoofdstad, aangezien in de oudheid, zoals in de Romeinse rijk, de stad heette Lutetia.
Interessant is dat jaren nadat von Welsbachs cassiopeio was achtergelaten, Iupac in 2009 de ontdekking van element 112, waarvan de aangenomen naam copernicium was, officieel maakte. Aanvankelijk zou het aangenomen symbool Cp zijn, maar vanwege cassiopeio (die dit symbool gebruikte en nog steeds) onderhouden in de Duitse taal om lutetium aan te duiden), besloot Iupac om het symbool Cn voor het element in te stellen 112.
Oefeningen opgelost op lutetium
vraag 1
Lutetium presenteert, net als de andere lanthaniden, in oplossing NOx +3. Welke van de volgende stoffen heeft een element in deze oxidatietoestand?
A) LuF
B) LuCl2
C) Lu2DE3
D) LuBr4
E) Lu2l
Oplossing:
alternatief C
DE fluor heeft NOx gelijk aan -1. De andere halogenen, bij afwezigheid van atoom van zuurstof in de formule, zijn ook geladen met -1. al de zuurstof heeft een lading van -2. De berekening van de NOx van lutetium in elke stof wordt dus als volgt gegeven:
LuF: x + (–1) = 0 → x = +1; dus fout antwoord.
winst2: x + 2(–1) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; dus fout antwoord.
Lu2DE3: 2x + 3(–2) = 0 → 2x – 6 = 0 → x = +3; dus het juiste antwoord.
LuBr4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; dus fout antwoord.
Lu2I: 2x + (–1) = 0 → 2x – 1 = 0 → x = +½; dus fout antwoord.
vraag 2
DE 177Lu is gebruikt bij de experimentele behandeling van enkele ernstige gevallen van kanker. Als we zo'n isotoop observeren en weten dat het atoomnummer van het element gelijk is aan 71, wat is dan het aantal neutronen in deze isotoop?
A) 177
B) 71
C) 248
D) 106
E) 108
Oplossing:
alternatief D
Het atoomnummer van Lu is gelijk aan 71. Dus het aantal neutronen kan worden berekend met de volgende formule:
A = Z + n
waarbij A het aantal is van atoom massa, Z is het atoomnummer en n is het aantal neutronen. Als we de waarden substitueren, hebben we:
177 = 71 + n
n = 177 - 71
n = 106
Door Stefano Araújo Novais
Scheikundeleraar
