THE lutețiu, simbolul Lu și numar atomic 71, este un element chimic al Tabelului Periodic aparținând grupului de lantanide (cunoscute ca metale pământuri rare). Este un metal dificil de produs și poate fi obținut ca produs secundar din exploatarea altor lantanide sau prin minereuri de ytriu. În forma sa metalică, are o culoare alb gri și este rezistent la coroziune. În soluție, ca și celelalte lantanide, lutețiul adoptă numărul de oxidare egal cu +3.
Lutetium poartă numele orașului Paris, capitala Franței. În antichitate, ca și în Imperiul Roman, orașul se numea Lutetia. Deși lantanidele sunt utilizate pe scară largă în sectoarele economice cu creștere rapidă, lutețiul are încă aplicații. restricționate, cum ar fi în fabricarea de lasere, instrumente optice, ceramică și în tratamente experimentale pentru cazurile severe de cancer.
Vezi si: Care sunt elementele interne de tranziție?
Rezumatul lutețiului
Lutețiul este un metal aparținând clasei lantanidelor sau metale Ținuturi rare.
În formă metalică, are o culoare alb-cenușie.
În soluție, NOx-ul său este întotdeauna +3.
Este, în general, obținut ca produs secundar al exploatării altor lantanide sau ytriu.
Producerea acestuia este îngreunată, fiind realizată prin reducere cu calciu.
Există puține utilizări ale lutețiului, fiind mai folosit la fabricarea laserelor, a ceramicii și a instrumentelor optice.
Descoperirea sa este atribuită francezului Georges Urbain.
Proprietățile lutețiului
Simbol: lu
Numar atomic: 71
Masă atomică: 174,9668 c.u.s.
Electronegativitate: 1,27
Punct de fuziune: 1663 °C
Punct de fierbere: 3402 °C
Densitate: 9,841 g.cm-3 (la 25 °C)
Configuratie electronica: [Xe] 6s2 4f14 5d1
Seria chimică: metale pământuri rare, lantanide
Caracteristicile lutețiului
Lutețiul este a metal moale alb cenușiu, stabilizat împotriva oxidării datorită formării unui strat subțire de oxid pe suprafața sa. În soluție și sub formă de compuși, lutețiul are numărul de oxidare egal cu +3.
El reactioneaza cu toti halogeni, cu toate acestea, în cazul clorului (Cl2), brom (Br2) și iod (I2), halogenurile sunt obținute prin reacția dintre oxidul de lutețiu (III) cu o soluție apoasă a hidratului corespunzător. Initial halogenura de lutetiu (III) se obtine sub forma hidratata si apoi trebuie deshidratata, fie prin caldura, fie folosind un agent de uscare.
lu2THE3 + 6 HCI → 2 LuCl3(OH2)6
profit3(OH2)6 → LuCl3 + 6 ore2THE
Lutețiul are 50 de izotopi cunoscuți, totuși, doar două apar în mod natural, fiind:
176Lu, stabil, corespunzător la 97,41% lutețiu natural;
175Lu, radioactiv, cu jumătate de viață aproximativ 40 de miliarde de ani, corespunzând la 2,59% din lutețiul natural.
lutețiul este în discuția despre elementele care trebuie să fie sub cel ytriu și scandiuîn grupa 3 de Tabelul periodic. Îndoiala persistă dacă sub ytriu trebuie să fie lantan și actiniu sau lutețiu și laurence.
Adevărul este că IUPAC a lăsat problema ambiguă, chiar și a format un grup de lucru pentru a găsi o soluție. Astfel, în majoritatea tabelelor periodice, lutețiul este în grupul de 15 elemente cunoscute sub numele de metale pământuri rare, care începe cu lantan și se termină cu lutețiul însuși.
Unde poate fi găsit lutețiul?
Nu există niciun mineral care să aibă lutețiul ca constituent principal. Astfel, mare parte din producția sa are loc ca produs secundar al exploatării ytriului, în principal în mineralele bastnazit și monazit. Aceste două minerale au o cantitate mare de metale pământuri rare în compoziția lor, totuși lutețiul (sub formă de Lu2THE3) are mai puțin de 0,1% din masă în ele.
În plus, este de remarcat faptul că minerale care avea cantitate mai mare de masă de Lu2O3 sunt după cum urmează:
xenotime, cu 0,8% din masă;
eudialit, cu 0,3% din masă;
fergusonit, cu 0,2% din masă.
Citeste si: Ceriu - un alt metal aparținând grupului lantanidelor
Obținerea lutețiului
Obținerea lutețiului în formă metalică și pură este recentă în istoria chimiei. De fapt, se crede că este unul dintre cele mai dificile (dacă nu cele mai dificile) elemente de obținut. Tehnica principală constă în Reducerea LuCl3 sau LuF3produse anhidre folosind calciu metalic, într-o reacție a cărei temperatură atinge 1470 °C.
Un alt factor de complicare este că o astfel de reacţie trebuie să aibă loc în condiţii de presiune rarefiată, în intervalul 10-4 presiune pascal (doar pentru comparație, la nivelul mării, presiunea este de 101.325 pascal). Reacția procesului este următoarea:
3 Ca (l) + 2 LuF3 (l) → 3 CaF2 (l) + 2 Lu (l)
Amestecul lichid obtinut este eterogen, facilitand separarea fluorului de calciu de lutețiu. După separare, lutețiul este solidificat și apoi purificat.
Aplicații ale lutețiului
Aplicațiile lutețiului sunt încă rare. Fiind cea mai scumpă dintre toate lantanidele, cu un preț în intervalul de 100 USD/g, lutețiul este utilizat în fabricarea de lentile optice, ceramica si lasere.
izotopul 177Lu a fost folosit în tratamente experimentale împotriva cazurilor severe de cancer. În acest caz, proteinele se leagă de lutețiu și îl folosesc radiatii ionizante pentru a distruge celulele canceroase.
Cum hafniu, lutețiul poate fi folosit pentru datare geologică. Această tehnică, de altfel, a fost folosită pentru a cuantifica metalele pământurilor rare (inclusiv lutețiul însuși), în zăcămintele minerale ale râului Bou Regreg, în Maroc.
istoria lutetiului
elementul 71 a fost izolat independent pentru prima dată în anul 1907, pe baza probelor de minerale care conțineau o cantitate bună de oxid de iterbiu, una dintre ultimele lantanide. Astfel, se crede că și lutețiul a făcut parte din compoziția acestei probe de minerale. Cu toate acestea, doi oameni de știință au susținut că sunt responsabili pentru descoperirea elementului 71.
Primul, francezul Georges Urbain, a descris că yterbiul, descoperit în 1879 de Jean de Marignac, putea fi separat în două elemente noi: itterbiu (sau neo-itterbiu) și lutețiu. Se pare că aceste două elemente erau identice cu elementele aldebarnium și cassiopeio. Acestea au fost descoperite de austriacul Carl Auer von Welsbach.
În 1909, Comisia Internațională pentru Greutăți Atomice a aruncat ciocanul și s-a decis că Georges Urban el a fost autorul descoperirii, păstrând denumirea de lutețiu pentru noul element.
Este de remarcat faptul că cuvântul lutețiu se referă la termen lutetia, fostul nume al orașului Paris, capitala Franței, încă din cele mai vechi timpuri, ca și în Imperiul Roman, orasul se numea Lutetia.
Interesant este că la câțiva ani după ce cassiopeia lui von Welsbach a fost lăsată în urmă, în 2009, Iupac a oficializat descoperirea elementului 112, al cărui nume adoptiv a fost copernicium. Inițial, simbolul adoptat ar fi Cp, dar, datorită casiopeei (care folosea acest simbol și încă menținută în limba germană pentru a desemna lutețiul), Iupac a decis să instituie simbolul Cn pentru element 112.
Exerciții rezolvate pe lutețiu
intrebarea 1
Lutețiul, ca și celelalte lantanide, prezintă, în soluție, NOx +3. Care dintre următoarele substanțe are un element în această stare de oxidare?
A) LuF
B) LuCl2
C) Lu2THE3
D) LuBr4
E) Lu2eu
Rezoluţie:
Alternativa C
THE fluor are NOx egal cu -1. Ceilalți halogeni, în absența atom de oxigen din formulă, sunt încărcate și cu -1. deja cel oxigen are o taxă de -2. Astfel, calculul NOx al lutețiului din fiecare substanță este dat după cum urmează:
LuF: x + (–1) = 0 → x = +1; deci raspuns gresit.
profit2: x + 2(–1) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; deci raspuns gresit.
lu2THE3: 2x + 3(–2) = 0 → 2x – 6 = 0 → x = +3; deci raspuns corect.
LuBr4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; deci raspuns gresit.
lu2I: 2x + (–1) = 0 → 2x – 1 = 0 → x = +½; deci raspuns gresit.
intrebarea 2
THE 177Lu a fost utilizat în tratamentul experimental al unor cazuri severe de cancer. Când observăm un astfel de izotop și știind că numărul atomic al elementului este egal cu 71, care este numărul de neutroni din acest izotop?
A) 177
B) 71
C) 248
D) 106
E) 108
Rezoluţie:
Alternativa D
Numărul atomic al lui Lu este egal cu 71. Deci, numărul de neutroni poate fi calculată prin următoarea formulă:
A = Z + n
unde A este numărul de masă atomică, Z este numărul atomic, iar n este numărul de neutroni. Înlocuind valorile, avem:
177 = 71 + n
n = 177 - 71
n = 106
De Stefano Araújo Novais
Profesor de chimie