THE lutécium, symbol Lu a atómové číslo 71, je chemický prvok z periodickej tabuľky patriaci do skupiny lantanoidov (známych ako kovy vzácnych zemín). Je to kov, ktorý sa ťažko vyrába a možno ho získať ako vedľajší produkt pri ťažbe iných lantanoidov alebo prostredníctvom ytriových rúd. Vo svojej kovovej podobe má sivobielu farbu a je odolný voči korózii. V roztoku, podobne ako ostatné lantanoidy, lutécium prijíma oxidačné číslo rovná +3.
Lutétium je pomenované po Paríži, hlavnom meste Francúzska. V staroveku, podobne ako v Rímskej ríši, sa mesto nazývalo Lutetia. Hoci sa lantanoidy široko používajú v rýchlo rastúcich hospodárskych odvetviach, lutécium stále nachádza uplatnenie. obmedzené, napríklad pri výrobe laserov, optických prístrojov, keramiky a pri experimentálnom ošetrení závažných prípadov rakovina.
Pozri tiež: Aké sú vnútorné prechodové prvky?
Lutétium Zhrnutie
Lutécium je kov patriaci do triedy lantanoidov resp kovy vzácne krajiny.
V kovovej podobe má sivobielu farbu.
V roztoku je jeho NOx vždy +3.
Vo všeobecnosti sa získava ako vedľajší produkt ťažby iných lantanoidov alebo ytria.
Jeho produkcia je sťažená redukciou vápnikom.
Existuje len málo použití lutécia, viac sa používa pri výrobe laserov, keramiky a optických prístrojov.
Za jej objav je zodpovedný Francúz Georges Urbain.
Vlastnosti lutécia
Symbol: Lu
Atómové číslo: 71
Atómová hmotnosť: 174,9668 c.u.s.
Elektronegativita: 1,27
Fúzny bod: 1663 °C
Bod varu: 3402 °C
Hustota: 9,841 g.cm-3 (pri 25 °C)
Elektronická konfigurácia: [Xe] 6 s2 4f14 5d1
Chemická séria: kovy vzácnych zemín, lantanoidy
Charakteristika lutécia
Lutécium je a mäkký sivobiely kov, stabilizovaný proti oxidácii v dôsledku tvorby tenkej vrstvy oxidu na jeho povrchu. V roztoku a vo forme zlúčenín má lutécium oxidačné číslo rovné +3.
On reaguje so všetkými halogényavšak v prípade chlóru (Cl2), bróm (Br2) a jód (I2), halogenidy sa získajú reakciou medzi oxidom lutécitým (III) s vodným roztokom zodpovedajúceho hydrátu. Na začiatku sa halogenid lutécia (III) získa v hydratovanej forme a potom sa musí dehydratovať, buď pomocou tepla alebo pomocou sušiaceho činidla.
Lu2THE3 + 6 HCl -> 2 LuCl3(OH2)6
zisk3(OH2)6 → LuCl3 + 6 hodín2THE
Lutétium má však 50 známych izotopov, len dva sa vyskytujú prirodzene, pričom:
176Lu, stabilný, zodpovedajúci 97,41 % prírodného lutécia;
175Lu, rádioaktívny, s polovičný život približne 40 miliárd rokov, čo zodpovedá 2,59 % prírodného lutécia.
lutécium je v diskusii o prvkoch, ktoré musia byť pod ytrium a skandiumv skupine 3 Periodická tabuľka. Pretrváva pochybnosť, či pod ytriom musí byť lantán a aktínium alebo lutécium a laurencia.
Pravdou je, že IUPAC ponechal tento problém nejednoznačný, aj keď vytvoril pracovnú skupinu, ktorá mala priniesť riešenie. Vo väčšine periodických tabuliek teda lutécium patrí do skupiny 15 prvkov známych ako kovy vzácnych zemín, ktorá začína lantánom a končí samotným lutéciom.
Kde možno nájsť lutécium?
Neexistuje žiadny minerál, ktorého hlavnou zložkou je lutécium. Veľká časť jeho produkcie sa teda vyskytuje ako vedľajší produkt ťažby ytria, hlavne v mineráloch bastnasit a monazit. Tieto dva minerály majú vo svojom zložení veľké množstvo kovov vzácnych zemín, avšak lutécium (vo forme Lu2THE3) obsahuje menej ako 0,1 % hmotnosti.
Ďalej je pozoruhodné, že minerály, ktoré mať vyššie hmotnostné množstvo Lu2O3 sú nasledujúce:
xenotim, s 0,8 % hmotn.;
eudialit s 0,3 % hmotn.;
fergusonitu, s 0,2 % hm.
Prečítajte si tiež: Cer — ďalší kov patriaci do skupiny lantanoidov
Získanie lutécia
Získavanie lutécia v kovovej a čistej forme je v histórii chémie nedávne. V skutočnosti sa verí, že je to jeden z najťažších (ak nie najťažších) prvkov na získanie. Hlavná technika pozostáva z Zníženie LuCl3 alebo LuF3bezvodé produkty využívajúce kovový vápnik v reakcii, ktorej teplota dosahuje 1470 °C.
Ďalším komplikujúcim faktorom je to takáto reakcia musí prebiehať v podmienkach zníženého tlaku, v rozmedzí 10-4 tlakový pascal (len pre porovnanie, na hladine mora je tlak 101 325 pascalov). Reakcia procesu je nasledovná:
3 Ca (1) + 2 LuF3 (l) → 3 CaF2 (l) + 2 Lu (l)
Získaná kvapalná zmes je heterogénna, čo uľahčuje separáciu fluoridu z vápnik lutécia. Po oddelení lutécium stuhne a potom sa čistí.
Aplikácie lutécia
Aplikácie lutécia sú stále obmedzené. Lutécium, ktoré je najdrahším zo všetkých lantanoidov, s cenou v rozmedzí 100 USD/g, sa používa v výroba optických šošoviek, keramiky a laserov.
izotop 177Lu bol použitý v experimentálne liečby závažných prípadov rakovina. V tomto prípade sa proteíny viažu na lutécium a využívajú ho ionizujúce žiarenie na ničenie rakovinových buniek.
Ako hafnium, možno použiť lutécium geologické datovanie. Mimochodom, táto technika bola použitá na kvantifikáciu kovov vzácnych zemín (vrátane samotného lutécia) v nerastných ložiskách rieky Bou Regreg v Maroku.
história lutécia
prvok 71 bola po prvý raz samostatne izolovaná v roku 1907na základe vzoriek minerálov, ktoré obsahovali značné množstvo oxidu yterbia, jedného z posledných lantanoidov. Preto sa predpokladá, že súčasťou zloženia tejto vzorky minerálu bolo aj lutécium. Dvaja vedci však tvrdili, že sú zodpovední za objav prvku 71.
Prvý, Francúz Georges Urbain, opísal, že ytterbium, ktoré objavil v roku 1879 Jean de Marignac, možno rozdeliť na dva nové prvky: ytterbium (alebo neo-ytterbium) a lutécium. Ukazuje sa, že tieto dva prvky boli totožné s prvkami aldebarnium a cassiopeio. Tie objavil Rakúšan Carl Auer von Welsbach.
V roku 1909 Medzinárodná komisia pre atómové hmotnosti zahodila kladivo a bolo rozhodnuté Georges Urban bol autor objavu, pričom sa ponechá názov lutécium pre nový prvok.
Je pozoruhodné, že slovo lutécium sa vzťahuje na termín lutetia, bývalý názov mesta Paríž, francúzske hlavné mesto, pretože v staroveku, ako v Rímska ríša, mesto sa volalo Lutetia.
Zaujímavé je, že roky po tom, čo von Welsbachovo cassiopeio zostalo pozadu, v roku 2009 Iupac oficiálne oznámil objav prvku 112, ktorého prevzaté meno bolo copernicium. Spočiatku by bol prijatý symbol Cp, ale kvôli Cassiopeio (ktorý tento symbol používal a stále udržiavaný v nemeckom jazyku na označenie lutécia), Iupac sa rozhodol zaviesť symbol Cn pre prvok 112.
Cvičenia riešené na lutéciu
Otázka 1
Lutétium, podobne ako ostatné lantanoidy, predstavuje v roztoku NOx +3. Ktorá z nasledujúcich látok má prvok v tomto oxidačnom stave?
A) LuF
B) LuCl2
C) Lu2THE3
D) LuBr4
E) Lu2ja
Rozhodnutie:
Alternatíva C
THE fluór má NOx rovné -1. Ostatné halogény v neprítomnosti atóm kyslíka vo vzorci, sú tiež nabité -1. už ten kyslík má náboj -2. Výpočet NOx lutécia v každej látke je teda uvedený takto:
LuF: x + (–1) = 0 → x = +1; tak nesprávna odpoveď.
zisk2: x + 2(–1) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; tak nesprávna odpoveď.
Lu2THE3: 2x + 3(–2) = 0 → 2x – 6 = 0 → x = +3; takže správna odpoveď.
LuBr4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; tak nesprávna odpoveď.
Lu2I: 2x + (–1) = 0 → 2x – 1 = 0 → x = +½; tak nesprávna odpoveď.
otázka 2
THE 177Lu sa používa pri experimentálnej liečbe niektorých závažných prípadov rakoviny. Keď pozorujeme takýto izotop a vieme, že atómové číslo prvku sa rovná 71, aký je počet neutrónov v tomto izotope?
A) 177
B) 71
C) 248
D) 106
E) 108
Rozhodnutie:
Alternatíva D
Atómové číslo Lu sa rovná 71. Takže, počet neutróny možno vypočítať podľa nasledujúceho vzorca:
A = Z + n
kde A je počet atómová hmotnosť, Z je atómové číslo a n je počet neutrónov. Nahradením hodnôt máme:
177 = 71 + n
n = 177 - 71
n = 106
Autor: Stefano Araújo Novais
Učiteľ chémie
