TEN lutet, symbol Lu i Liczba atomowa 71, to pierwiastek chemiczny układu okresowego pierwiastków należący do grupy lantanowców (znanych jako metale ziem rzadkich). Jest to metal trudny do wytworzenia i można go uzyskać jako produkt uboczny wydobycia innych lantanowców lub z rud itru. W postaci metalicznej ma szarobiały kolor i jest odporny na korozję. W roztworze, podobnie jak inne lantanowce, lutet przyjmuje liczba utlenienia równy +3.
Nazwa lutetu pochodzi od miasta Paryża, stolicy Francji. W czasach starożytnych, podobnie jak w Cesarstwie Rzymskim, miasto nazywało się Lutetia. Chociaż lantanowce są szeroko stosowane w szybko rozwijających się sektorach gospodarki, lutet nadal ma zastosowanie. ograniczone, takie jak produkcja laserów, instrumentów optycznych, ceramiki oraz eksperymentalne leczenie ciężkich przypadków rak.
Zobacz też: Jakie są wewnętrzne elementy przejściowe?
Podsumowanie lutetu
Lutet to metal należący do klasy lantanowców lub metale rzadkie ziemie.
W postaci metalicznej ma szarobiały kolor.
W roztworze jego NOx wynosi zawsze +3.
Zwykle jest otrzymywany jako produkt uboczny wydobycia innych lantanowców lub itru.
Jego produkcja jest utrudniona, prowadzona przez redukcję wapniem.
Istnieje niewiele zastosowań lutetu, częściej jest on wykorzystywany w produkcji laserów, ceramiki i instrumentów optycznych.
Jego odkrycie przypisuje się Francuzowi Georgesowi Urbainowi.
Właściwości lutetu
Symbol: Lu
Liczba atomowa: 71
Masa atomowa: 174,9668 j.m.
Elektroujemność: 1,27
Punkt fuzji: 1663 °C
Temperatura wrzenia: 3402 °C
Gęstość: 9,841 g.cm-3 (przy 25°C)
Elektroniczna Konfiguracja: [Xe] 6s2 4f14 5d1
Seria chemiczna: metale ziem rzadkich, lantanowce
Charakterystyka lutetu
Lutet jest miękki szarawo biały metal, stabilizowany przed utlenianiem dzięki tworzeniu na jego powierzchni cienkiej warstwy tlenku. W roztworze i w postaci związków lutet ma stopień utlenienia równy +3.
On reaguje ze wszystkimi halogenynatomiast w przypadku chloru (Cl2), brom (Br2) i jod (I2), halogenki otrzymuje się w reakcji tlenku lutetu (III) z wodnym roztworem odpowiedniego hydratu. Początkowo halogenek lutetu(III) otrzymuje się w postaci uwodnionej, a następnie musi być odwodniony, albo za pomocą ciepła, albo przy użyciu środka suszącego.
Lu2TEN3 + 6 HCl → 2 LuCl3(OH2)6
zysk3(OH2)6 → LuCl3 + 6 godzin2TEN
Lutet ma 50 znanych izotopów, jednak tylko dwa występują naturalnie, istnienie:
176Lu, stabilny, odpowiadający 97,41% naturalnego lutetu;
175Lu, radioaktywny, z pół życia około 40 miliardów lat, co odpowiada 2,59% naturalnego lutetu.
lutet jest w dyskusji o elementach, które muszą być poniżej itr oraz skandw grupie 3 z Układ okresowy pierwiastków. Pozostaje wątpliwość, czy poniżej itru musi znajdować się lantan i aktyn, czy lutet i lauren.
Prawda jest taka, że IUPAC pozostawił tę kwestię niejednoznaczną, nawet po utworzeniu grupy roboczej, która miałaby znaleźć rozwiązanie. Tak więc w większości układów okresowych pierwiastków lutet należy do grupy 15 pierwiastków zwanych metalami ziem rzadkich, który zaczyna się od lantanu, a kończy na samym lutetu.
Gdzie można znaleźć lutet?
Nie ma minerału, którego głównym składnikiem jest lutet. W związku z tym większość jego produkcji odbywa się jako produkt uboczny wydobycia itru, głównie w minerałach bastnazyt i monazyt. Te dwa minerały mają w swoim składzie dużą ilość metali ziem rzadkich, jednak lutet (w postaci Lu2TEN3) ma w nich mniej niż 0,1% masy.
Ponadto warto zauważyć, że minerały, które mieć większa masa masowa Lu2O3 są następujące:
ksenotym z 0,8% mas.;
eudialit o zawartości 0,3% masy;
fergusonit o zawartości 0,2% mas.
Przeczytaj też: Cer — inny metal należący do grupy lantanowców
Uzyskanie lutetu
Otrzymywanie lutetu w postaci metalicznej i czystej jest nowością w historii chemii. W rzeczywistości uważa się, że jest to jeden z najtrudniejszych (jeśli nie najtrudniejszy) elementów do uzyskania. Główna technika składa się z Redukcja LuCl3 lub LuF3produkty bezwodne wykorzystujące wapń metaliczny, w reakcji, której temperatura dochodzi do 1470 °C.
Innym komplikującym czynnikiem jest to, że taka reakcja musi zachodzić w warunkach rozrzedzonego ciśnienia, w zakresie 10-4 paskala ciśnienia (dla porównania, na poziomie morza ciśnienie wynosi 101 325 paskali). Reakcja procesu jest następująca:
3 Ca (l) + 2 LuF3 (l) → 3 CaF2 (l) + 2 lu (l)
Otrzymana ciekła mieszanina jest niejednorodna, co ułatwia oddzielenie fluoru od wapń lutetu. Po oddzieleniu lutet zestala się, a następnie oczyszcza.
Zastosowania lutetu
Zastosowania lutetu są wciąż skąpe. Jako najdroższy ze wszystkich lantanowców, z ceną w granicach 100 USD/g, lutet jest używany w produkcja soczewek optycznych, ceramiki i laserów.
izotop 177Lu był używany w eksperymentalne sposoby leczenia ciężkich przypadków rak. W tym przypadku białka wiążą się z lutetem i wykorzystują jego promieniowanie jonizujące niszczyć komórki rakowe.
Jak hafnlutet może być używany do datowanie geologiczne. Nawiasem mówiąc, technika ta została wykorzystana do ilościowego oznaczania metali ziem rzadkich (w tym samego lutetu) w złożach mineralnych rzeki Bou Regreg w Maroku.
historia lutetu
element 71 po raz pierwszy samodzielnie wyizolowany w 1907 r., na podstawie próbek minerałów, które zawierały dużą ilość tlenku iterbu, jednego z ostatnich lantanowców. Dlatego uważa się, że lutet był również częścią składu tej próbki minerału. Jednak dwóch naukowców twierdziło, że jest odpowiedzialnych za odkrycie pierwiastka 71.
Pierwszy, Francuz Georges Urbain, opisał, że iterb, odkryty w 1879 roku przez Jeana de Marignaca, można podzielić na dwa nowe pierwiastki: iterb (lub neo-yterb) i lutet. Okazuje się, że te dwa pierwiastki były identyczne z pierwiastkami aldebarnium i cassiopeio. Zostały one odkryte przez Austriaka Carla Auera von Welsbacha.
W 1909 roku Międzynarodowa Komisja Wag Atomowych upuściła młotek i zdecydowano, że Georges Urban on był autor odkrycia, zachowując nazwę lutetu dla nowego pierwiastka.
Warto zauważyć, że słowo lutet odnosi się do terminu lutecja, dawna nazwa miasta Paryż, stolica Francji, ponieważ w czasach starożytnych, jak w Imperium Rzymskiemiasto nazywało się Lutetia.
Co ciekawe, lata po pozostawieniu cassiopeio von Welsbacha, w 2009 roku, Iupac oficjalnie dokonał odkrycia pierwiastka 112, którego przyjętą nazwą było copernicium. Początkowo przyjętym symbolem byłoby Cp, ale ze względu na cassiopeio (który używał tego symbolu i nadal utrzymywany w języku niemieckim dla oznaczenia lutetu), Iupac postanowił wprowadzić symbol Cn dla pierwiastka 112.
Ćwiczenia rozwiązywane na lutecie
Pytanie 1
Lutet, podobnie jak inne lantanowce, zawiera w roztworze NOx +3. Która z poniższych substancji zawiera pierwiastek na tym stopniu utlenienia?
A) LuF
B) LuCl2
C) Lu2TEN3
D) Lubr4
E) Lu2I
Rezolucja:
Alternatywa C
TEN fluor ma NOx równe -1. Pozostałe halogeny, w przypadku braku atom tlenu w formule, są również naładowane -1. już tlen ma ładunek -2. Zatem obliczenie NOx lutetu w każdej substancji jest podane w następujący sposób:
LuF: x + (–1) = 0 → x = +1; tak zła odpowiedź.
zysk2: x + 2(–1) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; tak zła odpowiedź.
Lu2TEN3: 2x + 3(–2) = 0 → 2x – 6 = 0 → x = +3; więc poprawna odpowiedź.
LuBr4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; tak zła odpowiedź.
Lu2I: 2x + (–1) = 0 → 2x – 1 = 0 → x = +½; tak zła odpowiedź.
pytanie 2
TEN 177Lu był używany w eksperymentalnym leczeniu niektórych ciężkich przypadków raka. Obserwując taki izotop i wiedząc, że liczba atomowa pierwiastka jest równa 71, jaka jest liczba neutronów w tym izotopie?
A) 177
B) 71
C) 248
D) 106
E) 108
Rezolucja:
Alternatywa D
Liczba atomowa Lu wynosi 71. Tak więc liczba neutrony można obliczyć według następującego wzoru:
A = Z + n
gdzie A jest liczbą masa atomowa, Z to liczba atomowa, a n to liczba neutronów. Zastępując wartości, mamy:
177 = 71 + n
n = 177 - 71
n = 106
Stefano Araújo Novais
Nauczyciel chemii
