Лутеций

Лутеций
Сребристо-бял метал
Спектрални линии
Итербий ← Лутеций → Хафний – ↑ Lu ↓ Lr H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og Периодична система
Общи данни
Име, символ, Z	Лутеций, Lu, 71
Група, период, блок	–, 6, f
Химическа серия	лантанид
Електронна конфигурация	[Xe] 4f14 5d1 6s2
e- на енергийно ниво	2, 8, 18, 32, 9, 2
CAS номер	7439-94-3
Свойства на атома
Атомна маса	174,9668 u
Атомен радиус (изч.)	175 (217) pm
Ковалентен радиус	187±8 pm
Степен на окисление	3, 2, 1
Оксид	Lu2O3 (слабо основен)
Електроотрицателност (Скала на Полинг)	1,27
Йонизационна енергия	I: 523,5 kJ/mol II: 1340 kJ/mol III: 2022,3 kJ/mol IV: 4370 kJ/mol (още)
Физични свойства
Агрегатно състояние	твърдо вещество
Кристална структура	шестоъгълна плътноопакована
Плътност	9841 kg/m3
Температура на топене	1925 K (1652 °C)
Температура на кипене	3675 K (3402 °C)
Моларен обем	17,77×10-6 m3/mol
Специф. топлина на топене	≈22 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение	414 kJ/mol
Налягане на парата P (Pa) 1 10 102 103 104 105 T (K) 1906 2103 2346 2653 3072 3663
Специф. топл. капацитет	154 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост	1,8×106 S/m при 25 °C
Специф. ел. съпротивление	0,582 Ω.mm2/m при 25 °C
Топлопроводимост	16,4 W/(m·K)
Магнетизъм	парамагнитен
Модул на еластичност	68,6 GPa
Модул на срязване	27,2 GPa
Модул на свиваемост	47,6 GPa
Коефициент на Поасон	0,261
Твърдост по Моос	2,6
Твърдост по Викерс	755 – 1160 MPa
Твърдост по Бринел	890 – 1300 MPa
История
Наименуван	на Лутеция, римското име на Париж
Откритие	Карл Ауер и Жорж Урбен (1906 г.)
Най-дълготрайни изотопи
Изотоп ИР ПП ТР ПР 173Lu синт. 1,37 г. ε 173Yb 174Lu синт. 3,31 г. ε 174Yb 175Lu 97,401 % стабилен 176Lu 2,599 % 3,78×1010 г. β- 176Hf
Лутеций в Общомедия

Лутеций е химичен елемент от периодичната система със символ Lu и атомен номер 71. Елементът е лантанид и се причислява към групата на редкоземните елементи. Един от радиоактивните му изотопи, ¹⁷⁶Lu, се използва в ядрените технологии за определяне на възрастта на метеорити. Среща се заедно с елемента итрий и понякога се използва в метални сплави, като катализатор при различни химични реакции.

Откриване

Лутецият е последният открит лантаноид, Неговото откритие е направено от френския химик Жорж Юрбен през 1907 г. Той нарича елемента лутеций от „Лутеция“ – древното латинско име на родния му град Париж (Lutecia Parisorum). Няколко месеца по-късно австрийският химик Карл Ауер фон Велсбах съобщава за откритието на 71-вия елемент и му дава названието „касиопея“, на името на съзвездието Касиопея. Независимо от тях, по същото време, американският химик Чарлс Джеймс получава лутециев оксид с висока чистота. И тримата използват итербий, за да отделят от него новия оксид. Фон Велсбах оспорва приоритета на Юрбен и до 1950 г. в немскоговорещите страни 71-вият елемент се нарича касиопиум със знак Cp. През 1949 г. Международната комисия по атомните тегла обявява официално названието на елемента лутеций и знак Lu.

Разпространение

Лутецият е един от най-редките редкоземни елементи и се среща в минералите ксинотим и евксенит. Намира се и в минерала моназит, където съдържанието му е около 0,003% и се извлича като страничен продукт. Лутецият е намерен и в продуктите на ядреното делене на тежките ядра.

Физични свойства

Металният лутеций кристализира в хексагонална плътно опакована система. Той е сребристосив и относително устойчив на въздух. Има най-висока точка на топене (1663 °C) и кипене (3393 °C), плътност и е най-твърдият от всички редкоземни метали. Атомното му тегло е 174,967 u.

Изотопи

Природният лутеций има само два стабилни изотопа – ¹⁷⁵Lu и ¹⁷⁶Lu. Получени са изкуствено и са изучени 33 радиоактивни изотопа. 18 изотопа имат по един изомер, а 4 имат по два изотопа.

Химични свойства

Лутецият проявява само трета валентност и неговият йон Lu³⁺ има най-малък радиус от всички лантаниди – 0,850 Å, следвайки правилото за „лантанидното свиване“. Електронната структура на лутеция е KLM4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5p⁶5d¹6s² – не се прибавя електрон към 4f-поднивото, а електронът отива в 5d-поднивото, което се среща само при някои от лантаноидите.

Съединения

Лутецият образува флуорид, хлорид, бромид, йодид, оксид, сулфид и нитрид. От интерметалните съединения е известен лутециево-алуминиев гранат (Al₅Lu₃O₁₂), от който могат да се правят лещи с висок пречупващ показател за литографията.

Получаване

Чист лутеций се получава трудно, поради което е и един от най-рядко използваните и най-скъпите редкоземни метали. За отделянето му от другите редкоземни метали се използват йонообменни технологии, а металът се получава чрез терморедукция на безводни халогениди (LuCl₃ или LuF₃) с алкални или алкалоземни метали:

${\ce {2LuCl3 + 3Ca -> 2Lu + 3CaCl2}}$.

Приложение

Лутеций-177^m се включва в хормон, който се прилага в радиотерапия на нервноендокринни тумори.

Поради дългия живот на ¹⁷⁶Lu, той се използва за датиране на възрастта на съдържащи го метеорити.

Малки количества лутеций се добавят към гадолиниево-галиев гранат (GGG), който се използва в дублиращи магнитни памети. В петролната промишленост лутецият се използва като катализатор. Има и приложение в някои светодиоди.

Източници

Тази статия за химичен елемент все още е мъниче. Помогнете на Уикипедия, като я редактирате и разширите.