DE lutetium, symbol Lu och atomnummer 71, är ett kemiskt element i det periodiska systemet som tillhör gruppen lantanider (känd som sällsynta jordartsmetaller). Det är en svår metall att framställa och kan erhållas som en biprodukt vid brytning av andra lantanider eller genom yttriummalmer. I sin metalliska form har den en gråvit färg och är resistent mot korrosion. I lösning, liksom de andra lantaniderna, antar lutetium oxidationstal lika med +3.
Lutetium är uppkallat efter staden Paris, den franska huvudstaden. I gamla tider, liksom i det romerska riket, kallades staden Lutetia. Även om lantanider används i stor utsträckning i snabbt växande ekonomiska sektorer, har lutetium fortfarande tillämpningar. begränsas, såsom vid tillverkning av lasrar, optiska instrument, keramik och vid experimentella behandlingar för allvarliga fall av cancer.
Se också: Vilka är de interna övergångselementen?
Lutetium Sammanfattning
Lutetium är en metall som tillhör klassen lantanider eller metaller sällsynta länder.
I metallisk form har den en gråvit färg.
I lösning är dess NOx alltid +3.
Det erhålls i allmänhet som en biprodukt från utvinning av andra lantanider eller yttrium.
Dess produktion hämmas, genom reduktion med kalcium.
Det finns få användningsområden för lutetium, eftersom det används mer vid tillverkning av lasrar, keramik och optiska instrument.
Dess upptäckt krediteras fransmannen Georges Urbain.
Lutetium egenskaper
Symbol: Lu
Atomnummer: 71
Atomisk massa: 174.9668 c.u.s.
Elektronnegativitet: 1,27
Fusionspunkt: 1663°C
Kokpunkt: 3402°C
Densitet: 9,841 g.cm-3 (vid 25 °C)
Elektronisk konfiguration: [Xe] 6s2 4f14 5d1
Kemisk serie: sällsynta jordartsmetaller, lantanider
Egenskaper för lutetium
Lutetium är en mjuk gråvit metall, stabiliserad mot oxidation på grund av bildandet av ett tunt oxidskikt på dess yta. I lösning och i form av föreningar har lutetium oxidationstal lika med +3.
han reagerar med alla halogener, dock när det gäller klor (Cl2), brom (Br2) och jod (I2Halogeniderna erhålls genom reaktionen mellan lutetium(III)oxid med en vattenlösning av motsvarande hydrat. Ursprungligen erhålls lutetium(III)halogeniden i hydratiserad form och sedan måste den dehydratiseras, antingen genom värme eller med användning av ett torkmedel.
Lu2DE3 + 6 HCl → 2 LuCl3(ÅH2)6
vinst3(ÅH2)6 → LuCl3 + 6 timmar2DE
Lutetium har dock 50 kända isotoper, endast två förekommer naturligt, är:
176Lu, stabil, motsvarande 97,41 % naturligt lutetium;
175Lu, radioaktiv, med halva livet cirka 40 miljarder år, vilket motsvarar 2,59 % av naturligt lutetium.
lutetiumet är i diskussionen om de element som måste ligga under yttrium och skandiumi grupp 3 av Periodiska systemet. Tvivlan kvarstår om huruvida under yttriumet måste finnas lantan och aktinium eller lutetium och laurence.
Sanningen är att IUPAC lämnade frågan tvetydig, även efter att ha bildat en arbetsgrupp för att få till stånd en lösning. Således, i de flesta periodiska system, lutetium är i gruppen av 15 grundämnen som kallas sällsynta jordartsmetaller, som börjar med lantan och slutar med själva lutetium.
Var kan lutetium hittas?
Det finns inget mineral som har lutetium som huvudbeståndsdel. Sålunda sker mycket av dess produktion som biprodukt från yttriumbrytning, främst i mineralerna bastnasit och monazit. Dessa två mineraler har en stor mängd sällsynta jordartsmetaller i sin sammansättning, dock lutetium (i form av Lu2DE3) har mindre än 0,1 viktprocent i sig.
Dessutom är det anmärkningsvärt att mineraler som ha högre massmängd av Lu2O3 är följande:
xenotid, med 0,8 viktprocent;
eudialite, med 0,3 viktprocent;
fergusonit, med 0,2 viktprocent.
Läs också: Cerium — en annan metall som tillhör lantanidgruppen
Att få lutetium
Att erhålla lutetium i metallisk och ren form är nyligen i kemins historia. I själva verket tros det vara ett av de svåraste (om inte det svåraste) delarna att få tag på. Huvudtekniken består av LuCl-reduktion3 eller LuF3vattenfria produkter som använder metalliskt kalcium, i en reaktion vars temperatur når 1470 °C.
En annan komplicerande faktor är det en sådan reaktion måste äga rum under förhållanden med försvagat tryck, inom intervallet 10-4 tryckpascal (bara för jämförelse, vid havsnivå är trycket 101 325 pascal). Processreaktionen är som följer:
3 Ca (l) + 2 LuF3 (l) → 3 CaF2 (l) + 2 Lu (l)
Den erhållna vätskeblandningen är heterogen, vilket underlättar separationen av fluorid från kalcium av lutetium. Efter separering stelnar lutetium och renas sedan.
Tillämpningar av lutetium
Tillämpningarna av lutetium är fortfarande knappa. Eftersom lutetium är den dyraste av alla lantanider, med ett pris i intervallet 100 USD/g, används tillverkning av optiska linser, keramik och lasrar.
isotopen 177Lu har använts i experimentella behandlingar mot svåra fall av cancer. I det här fallet binder proteiner till lutetium och använder dess joniserande strålning att förstöra cancerceller.
På vilket sätt hafnium, lutetium kan användas till geologisk datering. Denna teknik användes förresten för att kvantifiera sällsynta jordartsmetaller (inklusive lutetium självt), i mineralfyndigheterna i Bou Regreg River, i Marocko.
historia av lutetium
element 71 isolerades självständigt för första gången år 1907, baserat på mineralprover som innehöll en bra mängd ytterbiumoxid, en av de sista lantaniderna. Således tror man att lutetium också var en del av sammansättningen av detta mineralprov. Två forskare hävdade dock att de var ansvariga för upptäckten av element 71.
Den första, fransmannen Georges Urbain, beskrev att ytterbium, upptäckt 1879 av Jean de Marignac, kunde separeras i två nya grundämnen: ytterbium (eller neo-ytterbium) och lutetium. Det visar sig att dessa två grundämnen var identiska med grundämnena aldebarnium och cassiopeio. Dessa upptäcktes av österrikaren Carl Auer von Welsbach.
1909 släppte den internationella kommissionen för atomvikter hammaren, och det beslutades att Georges Urban han var upptäcktens författare, behåller lutetiumnamnet för det nya grundämnet.
Det är anmärkningsvärt att ordet lutetium syftar på termen lutetia, det tidigare namnet på staden Paris, den franska huvudstaden, sedan i antiken, som i romerska imperiet, staden hette Lutetia.
Intressant nog, år efter att von Welsbachs cassiopeio lämnades bakom, 2009, gjorde Iupac officiell upptäckten av element 112, vars adopterade namn var copernicium. Till en början skulle symbolen som användes vara Cp, men på grund av cassiopeio (som använde denna symbol och fortfarande bibehålls på tyska för att beteckna lutetium), beslutade Iupac att införa symbolen Cn för grundämnet 112.
Övningar lösta på lutetium
fråga 1
Lutetium, liksom de andra lantaniderna, presenterar, i lösning, NOx +3. Vilket av följande ämnen har ett grundämne i detta oxidationstillstånd?
A) LuF
B) LuCl2
C) Lu2DE3
D) LuBr4
E) Lu2jag
Upplösning:
Alternativ C
DE fluor har NOx lika med -1. De andra halogenerna, i frånvaro av atom av syre i formeln, är också laddade med -1. redan den syre har en laddning på -2. Sålunda ges beräkningen av NOx för lutetium i varje ämne enligt följande:
LuF: x + (–1) = 0 → x = +1; så fel svar.
vinst2: x + 2(–1) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; så fel svar.
Lu2DE3: 2x + 3(–2) = 0 → 2x – 6 = 0 → x = +3; så rätt svar.
LuBr4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; så fel svar.
Lu2I: 2x + (–1) = 0 → 2x – 1 = 0 → x = +½; så fel svar.
fråga 2
DE 177Lu har använts i experimentell behandling av några allvarliga fall av cancer. När man observerar en sådan isotop och vet att grundämnets atomnummer är lika med 71, vad är antalet neutroner i denna isotop?
A) 177
B) 71
C) 248
D) 106
E) 108
Upplösning:
Alternativ D
Atomnumret för Lu är lika med 71. Alltså antalet neutroner kan beräknas med följande formel:
A = Z + n
där A är antalet atomisk massa, Z är atomnumret och n är antalet neutroner. Genom att ersätta värdena har vi:
177 = 71 + n
n = 177 - 71
n = 106
Av Stefano Araújo Novais
Kemilärare