Люте́ций / Lutetium (Lu), 71
(молярная масса)
174,9668(1) а. е. м. (г/моль)
1,27 (шкала Полинга)
Lu←Lu3+ -2,30 В
(первый электрон)
513,0 (5,32) кДж/моль (эВ)
9,8404 г/см³
414 кДж/моль
26,5 Дж/(K·моль)
17,8 см³/моль
гексагональная
(300 K) (16,4) Вт/(м·К)
| 71 | Лютеций |
| Lu 174,967 | |
| 4f145d16s2 | |
Лютеций
- химический элемент, относящийся к группе лантаноидов.
- 1 История открытия
- 2 Происхождение названия
- 3 Получение
- 3.1 Цены
- 4 Свойства
- 4.1 Физические свойства
- 4.2 Химические свойства
- 4.3 Аналитическое определение
- 5 Применение
- 5.1 Носители информации
- 5.2 Лазерные материалы
- 5.3 Магнитные материалы
- 5.4 Жаропрочная проводящая керамика
- 5.5 Ядерная физика и энергетика
- 5.6 Высокотемпературная сверхпроводимость
- 5.7 Металлургия
- 6 Изотопы
- 7 Распространённость в природе
- 8 Биологическая роль
- 9 Примечания
- 10 Ссылки
История открытия
Элемент в виде оксида в 1907 году независимо друг от друга открыли французский химик Жорж Урбэн, австрийский минералог Карл Ауэр фон Вельсбах и американский химик Чарльз Джеймс. Все они обнаружили лютеций в виде примеси к оксиду иттербия, который, в свою очередь, был открыт в 1878 г. как примесь к оксиду эрбия, выделенному в 1843 г. из оксида иттрия, обнаруженного в 1797 г. в минерале гадолините. Все эти редкоземельные элементы имеют очень близкие химические свойства. Приоритет открытия принадлежит Ж. Урбэну.
Происхождение названия
Название элемента его первооткрыватель Жорж Урбен произвёл от латинского названия Парижа - Lutetia Parisorum. Для иттербия, от которого был отделён лютеций, было предложено название неоиттербий. Оспаривавший приоритет открытия элемента Фон Вельсбах предложил для лютеция название кассиопий (cassiopium), а для иттербия - альдебараний (aldebaranium) в честь созвездия Северного полушария и самой яркой звезды созвездия Тельца, соответственно. Учитывая приоритет Урбена в разделении лютеция и иттербия, в 1914 году Международная комиссия по атомным весам приняла название Lutecium, которое в 1949 г. было изменено на Lutetium (русское название не менялось). Тем не менее, до начала 1960-х годов в работах немецких учёных употреблялось название кассиопий.
Получение
Для получения лютеция производится его выделение из минералов вместе с другими тяжёлыми редкоземельными элементами. Отделение лютеция от других лантаноидов ведут методами экстракции, ионного обмена или дробной кристаллизацией, а металлический лютеций получается при восстановлении кальцием из фторида LuF3.
Цены
Цена металлического лютеция чистотой >99,9 % составляет 3,5-5,5 тыс. долларов за 1 кг. Лютеций является самым дорогим из редкоземельных металлов, что обусловлено трудностью его выделения из смеси редкоземельных элементов и ограниченностью использования.
Свойства
Физические свойства
Лютеций - металл серебристо-белого цвета, легко поддаётся механической обработке. Он является самым тяжёлым элементом среди лантаноидов как по атомному весу, так и по плотности (9,8404 г/см³). Температура плавления лютеция (1663 °C) максимальна среди всех редкоземельных элементов. Благодаря эффекту лантаноидного сжатия среди всех лантаноидов лютеций имеет наименьшие атомный и ионный радиусы.
Химические свойства
При комнатной температуре на воздухе лютеций покрывается плотной оксидной плёнкой, при температуре 400 °C окисляется. При нагреве взаимодействует с галогенами, серой и другими неметаллами.
Лютеций реагирует с неорганическими кислотами с образованием солей. При упаривании водорастворимых солей лютеция (хлоридов, сульфатов, ацетатов, нитратов) образуются кристаллогидраты.
При взаимодействии водных растворов солей лютеция с фтороводородной кислотой образуется очень мало растворимый осадок фторида лютеция LuF3. Это же соединение можно получить при реакции оксида лютеция Lu2O3 с газообразным фтороводородом или фтором.
Гидроксид лютеция образуется при гидролизе его водорастворимых солей.
Аналитическое определение
Как и другие редкоземельные элементы, может быть определён фотометрически с реагентом ализариновый красный С.
Применение
Носители информации
Феррогранаты, допированные лютецием (например, гадолиний-галлиевый гранат, GGG), используются для производства носителей информации на ЦМД (цилиндрических магнитных доменах).
Лазерные материалы
Используется для генерации лазерного излучения на ионах лютеция. Скандат лютеция, галлат лютеция, алюминат лютеция, легированные гольмием и тулием, генерируют излучение с длиной волны 2,69 мкм, а ионами неодима - 1,06 мкм, и являются превосходными материалами для производства мощных лазеров военного назначения и для медицины.
Магнитные материалы
Сплавы для очень мощных постоянных магнитов систем лютеций-железо-алюминий и лютеций-железо-кремний обладают очень высокой магнитной энергией, стабильностью свойств и высокой точкой Кюри, но очень высокая стоимость лютеция ограничивает их применение только наиболее ответственными областями использования (специальные исследования, космос и др.).
Жаропрочная проводящая керамика
Некоторое применение находит хромит лютеция.
Ядерная физика и энергетика
Оксид лютеция находит небольшое по объему применение в атомной технике как поглотитель нейтронов, а также в качестве активационного детектора. Монокристаллический силикат лютеция (LSO), допированный церием, является очень хорошим сцинтиллятором и в этом качестве используется для детектирования частиц в ядерной физике, физике элементарных частиц, ядерной медицине (в частности, в позитрон-эмиссионной томографии).
Высокотемпературная сверхпроводимость
Оксид лютеция применяется для регулирования свойств сверхпроводящих металлооксидных керамик.
Металлургия
Добавление лютеция к хрому и его сплавам придает лучшие механические характеристики и улучшает технологичность.
В последние годы значительный интерес к лютецию обусловлен, например, тем, что при легировании лютецием ряда жаростойких материалов и сплавов на хромоникелевой основе резко возрастает их срок службы.
Изотопы
Основная статья: Изотопы лютецияПриродный лютеций состоит из двух изотопов: стабильного 175Lu (изотопная распространённость 97,41 %) и долгоживущего бета-радиоактивного 176Lu (изотопная распространённость 2,59 %, период полураспада 3,78·1010 лет), который распадается в стабильный гафний-176. Радиоактивный 176Lu используется в одной из методик ядерной гео- и космохронологии (лютеций-гафниевое датирование). Известны также 32 искусственных радиоизотопа лютеция (от 150Lu до 184Lu), у некоторых из них обнаружены метастабильные состояния (общим числом 18).
Растворимые соли малотоксичны.
Примечания
- Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. - 2013. - Vol. 85, no. 5. - P. 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
- Химическая энциклопедия: в 5-ти тт. / Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). - Москва: Советская энциклопедия, 1990. - Т. 2. - С. 619. - 671 с. - 100 000 экз.
- WebElements Periodic Table of the Elements | Lutetium | crystal structures
- Цены на лютеций
- Цены на соединения редкоземельных металлов
- Данные приведены по G. Audi, A.H. Wapstra, and C. Thibault (2003). «The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references.». Nuclear Physics A 729 : 337-676. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.
- 1 2 Данные приведены по G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties». Nuclear Physics A 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.
Ссылки
- Лютеций на Webelements
- Лютеций в Популярной библиотеке химических элементов
- Лютеций
| Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |||||||||||||||||||
| 1 | H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||
| 3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||||||
| 4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||||||
| 5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||||||
| 6 | 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 | ||||
| 7 | 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 | Uut | Fl | Uup | Lv | Uus | Uuo | ||||
| 8 | Uue | Ubn | Ubu | Ubb | Ubt | Ubq | Ubp | Ubh | ||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Лютеций
ЛЮТЕ́ЦИЙ -я; м. Химический элемент (Lu) группы редкоземельных металлов (используется в ядерной, лазерной технике и т.п.). ● От названия города Лутеция в Галлии на реке Сене (Lutetia), на месте которого расположен Париж.
люте́ций(лат. Lutetium), химический элемент III группы периодической системы, относится к лантаноидам. Название от Лютеции. Серебристо-белый металл. Плотность 9,849 г/см 3 , t пл 1660°C.
ЛЮТЕЦИЙЛЮТЕ́ЦИЙ (лат. Lutetium, от галльского названия Парижа - Lutetia, Лютеция), Lu (читается «лютеций»), химический элемент с атомным номером 71, атомная масса 174,967. Природный лютеций представляет собой смесь стабильного 175 Lu (97,40% по массе) и слабо радиоактивного 176 Lu (2,6%, период полураспада Т
1/2 = 2,4.10 10 лет). Конфигурация трех внешних электронных слоев 4s
2
p
6
d
10 f
14
5s
2
p
6
d
1
6s
2
. Образует соединения в степени окисления +3 (валентность III).
Лантаноид. Расположен в группе IIIB периодической системы, в шестом периоде. Радиус нейтрального атома лютеция 0,174 нм, радиус иона Lu 3+ 0,100-0,117 нм. Энергии последовательной ионизации атома лютеция 6,254, 12,17, 25,5, 43,7 эВ. Электроотрицательность по Полингу (см.
ПОЛИНГ Лайнус)
1,14.
История открытия
Открыт в 1907 французским химиком Ж. Урбеном (см.
УРБЕН Жорж)
, который обнаружил и выделил его из открытого в 1878 Ж.
Мариньяком иттербия. (см.
ИТТЕРБИЙ)
Нахождение в природе
Содержание в земной коре 8·10 -5 % по массе. Входит в состав таких минералов, как ксенотим (см.
КСЕНОТИМ)
, бастнезит (см.
БАСТНЕЗИТ)
, фергусонит (см.
ФЕРГУСОНИТ)
, эвксенит.
Получение
При переработке смеси редкоземельных элементов, выделенной из минералов, лютеций выделяется с фракцией тяжелых редкоземельных элементов. Отделяют лютеций от других редкоземельных элементов методами ионной хроматографии или экстракции. Металлический лютеций получают восстановлением LuF 3 кальцием.
Физические и химические свойства
Лютеций серебристо-серый металл. Имеет гексагональную решетку с параметрами а
= 0,35031 нм и с =
.0,55509 нм. Температура плавления 1660°C, температура кипения 3410°C, плотность 9,849 кг/дм 3 . На воздухе покрывается плотной устойчивой оксидной пленкой. При 400°C лютеций реагирует с кислородом, галогенами, серой и другими неметаллами. Реагирует с минеральными кислотами.
Оксид Lu 2 О 3 обладает слабоосновными свойствами. Основание Lu(ОН) 3 - слабое, поэтому в водных растворах ионы Lu 3+ в значительной степени гидролизованы. К растворимым солям лютеция относятся хлорид, нитрат, ацетат и сульфат. Оксалат, фторид, карбонат и фосфат лютеция - плохо растворимы.
Применение
Оксид лютеция используется как добавка к высокотемпературным керамикам. Фторид лютеция используют для получения фторидных лазерных материалов.
Энциклопедический словарь . 2009 .
Синонимы :Смотреть что такое "лютеций" в других словарях:
- (Lutetium), Lu, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 71, атомная масса 174,967; относится к редкоземельным элементам; металл. Открыт французским химиком Ж. Урбеном в 1907 … Современная энциклопедия
- (лат. Lutetium) Lu, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 71, атомная масса 174,967, относится к лантаноидам. Название от Лютеции. Серебристо белый металл. Плотность 9,849 г/см³, tпл 1660 .С … Большой Энциклопедический словарь
- (символ Lu), металлический элемент ряда ЛАНТАНОИДОВ, открыт в 1906 г. вместе с ИТТЕРБИЕМ. Получают из мона цитовых руд. Используется как катализатор, промышленного значения не имеет. Свойства: атомный номер 71, атомная масса 174,97; плотность… … Научно-технический энциклопедический словарь
Lu (лат. Lutetium; от лат. Lutetia Parisiorum или Lutetia Лютеция, назв. главного города галльского племени паризиев, совр. Париж * a. lutecium; н. Lutetium, Kassiopeium; ф. lutecium; и. lutecio), хим. элемент III гр. периодич. системы,… … Геологическая энциклопедия
Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
|
|||||||
Лютеций
А это старушка, седая и строгая,
Которая доит корову безрогую,
Лягнувшую старого пса без хвоста,
Который за шиворот треплет кота,
Который пугает и ловит синицу,
Которая часто ворует пшеницу,
Которая в темном чулане хранится,
В доме,
Который построил Джек...
Эти детские стихи приходят на память, когда пытаешься коротко пересказать историю открытия элемента №71 лютеция. Судите сами:
новая редкоземельная окись лютеция выделена Жоржем Урбеном в 1907 г. из иттербиевой земли,
которая в 1878 г. выделена Мариньяком из эрбиевой земли,
которая в 1843 г. выделена Мозандером из иттриевой земли,
которая открыта Экебергом в 1797 г. в минерале гадолините.
Название нового элемента Урбен произвел от Lutetia старинного латинского названия столицы Франции Парижа (видимо, в противовес гольмию).
Приоритет Урбена оспаривал Ауэр фон Вельсбах, который открыл элемент №71 несколькими месяцами позже и назвал его кассиопеем. В 1914 г. Международная комиссия по атомным весам вынесла решение именовать элемент все-таки лютецием, но еще много лет в литературе, особенно немецкой, фигурировало название «кассиопей».
Лютеций последний лантаноид, самый тяжелый (плотность 9,849 г/см 3), самый тугоплавкий (температура плавления 1700±50°C), самый, пожалуй, труднодоступный и один из самых дорогих: 12 тыс. рублей за килограмм цена 1970 г.
Из соединений элемента №71 выделяется, пожалуй, лишь его трифторид как наименее тугоплавкое соединение из всех трифторидов редкоземельных элементов. Вообще-то температурные характеристики галогенидов редкоземельных элементов изменяются закономерно, но характерно, что при «полегчании» аниона минимум температуры плавления все время смещается вправо по ряду лантаноидов. Самый легкоплавкий иодид у празеодима, бромид у самария, хлорид у тербия и, наконец, фторид у лютеция.
В полном соответствии с правилом лантаноидного сжатия атом лютеция имеет наименьший среди всех лантаноидов объем, а ион Lu 3+ минимальный радиус, всего 0,99 Ǻ. По остальным же характеристикам и свойствам лютеций мало отличается от других лантаноидов.
Природный лютеций состоит всего из двух изотопов стабильного лютеция-175 (97,412%) и бета-активного лютеция-176 (2,588%) с периодом полураспада 20 млрд лет. Так что за время существования нашей планеты количество лютеция слегка уменьшилось. Искусственным путем получены еще несколько радиоизотопов лютеция с периодами полураспада от 22 минут до 500 дней. Последний изотоп лютеция (нейтронно-дефицитный, с массовым числом 166) получен в 1968 г. в Дубне. Из других атомных разновидностей элемента №71 некоторый интерес представляет изомер лютеция-176, который может быть использован для определения содержания лютеция в соединениях редкоземельных элементов методом активационного анализа. Получают лютеций-176 (изомер) из природного лютеция в нейтронных потоках ядерных реакторов. Период полураспада изомера во много раз меньше, чем у изотопа 176 Lu в основном состоянии; он равен всего 3,71 часа. Практического значения элемент №71 пока не имеет. Известно, однако, что добавка лютеция положительно влияет на свойства хрома. Не исключено, что по мере того как лютеций будет становиться доступнее, его удастся использовать как катализатор или как активатор люминофоров или в лазерах, одним словом, там, где успешно работают его «собратья» по лантаноидной «команде».
Вот и закончены рассказы о лантаноидах элементах, которым всем без исключения прочат большое будущее. Как говорится, поживем увидим, но для оптимизма есть основания. Если бы Мариньяку, Лекоку де Буабодрану, Клеве, Ауэру фон Вельсбаху, Демарсэ и другим выдающимся исследователям редких земель, жившим в конце XIX начале XX в., сказали, что большинство открытых ими элементов во второй половине XX в. приобретет большое практическое значение, то первооткрыватели, наверное, не поверили бы этому утверждению. Кроме, быть может, Урбена он ведь был не только химиком, но и художником...
Лютеций — 71
Лютеций (Lu)-редкоземельный элемент
, атомный номер 71, атомная масса 174,97, температура плавления 1652ОС, плотность 9,8г/см3.
Когда в 1907 году, французские химики –исследователи подвергли спектральному анализу, открытый к тому времени элемент иттербий, было выяснено, что этот, как предполагалось самостоятельный элемент, состоит из двух различных элементов. Тот из них, у которого была меньшая атомная масса назвали неоиттербием, а тот, у которого атомная масса была больше, назвали лютецием, в честь древнего города Лютеции на реке Сене, на месте которого, сейчас, находится город Париж.
Лютеций содержится в земной коре в очень незначительных количествах-8х10-5% от всей массы. В природе лютеций встречается, в основном, в монацитовом песке, в промышленных минералах ксенотиме, эвксените, бастнезите. В природных и техногенных видах сырья, оксиды лютеция содержатся в долях процента от общего содержания: в эвдиалите-0,43%, в природном концентрате Томтора-0,1%.
В природе существуют два изотопа лютеция. Один из них лютеций-176 радиоактивен, с бета-радиоактивностью и является долгоживущим (период полураспада-миллионы лет), а второй изотоп, лютеций-175-стабилен. Искусственных радиоактивных изотопов создано 32, с периодом полураспада от нескольких часов, до нескольких сотен дней.
Обрабатывается достаточно легко, его можно прокатать в пружинистую фольгу. Лютеций –самый тяжёлый РЗМ (по плотности, он сравним с молибденом), самый тугоплавкий, один из самых тяжело выделяемых и очень дорогой.
При комнатной температуре на воздухе лютеций покрывается оксидной плёнкой, при нагреве до 400ОС, он легко окисляется. При нагреве реагирует с галогенами, серой и другими различными неметаллами. Лютеций хорошо реагирует с минеральными кислотами, образуя соли.
ПОЛУЧЕНИЕ.
После выделения из смеси РЗМ и обогащения, из концентрата получают оксид лютеция Lu2O3. Разделение РЗМ осуществляется методом дробной кристаллизации, экстракции и ионного обмена. Для получения металлического лютеция, применяется восстановление фторида лютеция, кальцием.
ПРИМЕНЕНИЕ.
Очень высокая стоимость лютеция значительно ограничивает его широкое применение.
Металлургия. Для придания сплавам хрома лучших механических характеристик и облегчения их обработки, эти сплавы легируют лютецием. Жаростойкие материалы и сплавы, легированные лютецием, служат гораздо более длительные сроки.
Лазерные материалы. Ионы лютеция применяются для генерации лазерного излучения. Соединения лютеция, легированные гольмием и тулием, применяются для производства высокоэнергетических лазеров для обороны и медицины.
Носители информации. Для производства носителей информации на цилиндрических магнитных доменах, применяются феррогранаты, легированные лютецием.
Магнитные материалы. Для создания сплавов для очень мощных постоянных магнитов, применяются соединения лютеций –железо-алюминий и лютеций –железо-кремний, с помощью которых, создаются постоянные магниты с очень высокой магнитной энергией.
Жаропрочная керамика. Для создания жаропрочных проводящих соединений, иногда применяется хромит лютеция.
Ядерная энергетика. Для поглощения нейтронов в атомных реакторах применяется оксид лютеция. Силикат лютеция легированный церием используется в приборах как детектор частиц в ядерной физике, физике элементарных частиц, в атомной медицине.
-
Lu - хим. элемент III группы периодической системы элементов; ат. н. 71,ат.м.174,97 ; относится к редкоземельным элементам. Металл лютеций светло-серого цвета; свежеприготовленный - с блестящей поверхностью. В соединениях проявляет степень окисления +3.
Известны с массовыми числами от 170 до 179, из них стабилен изотоп с массовым числом 175. Лютеций открыл (1907) франц. химик Ж. У роен. Содержание лютеций в земной коре менее 1 10-4%. Промышленные минералами для получения металла служат и эвксенит. Лютеций полиморфен, т-ра полиморфного превращения прибл. 1470° С. Кристаллическая решетка низкотемпературной модификации гексагональная плотноупакованная типа магния, с периодами а = 3.5051А, с = 5,5497А.
Плотность 9,840 г/см3; tпл 1660° С; tкип 3315° С; коэфф. термического расширения (8-10) 10-6 град-1; теплоемкость (при комнатной т-ре) 6,336 кал/г, атом — град; электрическое сопротивление (т-ра 25° С)68 мком см; работа выхода электронов 3,14 эв. Твердость (HV) отожженного лютеций составляет 77. Модуль норм, упругости 0,86 10 6 кгс / см2 ; модуль сдвига 0,345 10 6 кгс / см2 ; сжимаемость 23,85 10-7 см2 / кг; коэффицентПуассона 0,233.
Лютеций легко поддается мех. обработке. Химически активен. При высокой т-ре взаимодействует с кислородом, галогенами, серой и др. неметаллами. На воздухе окисляется. Сплавляется со мн. металлами, плавят его в инертной среде или в вакууме. Лютеций получают металлотермическим восстановлением. Фторид LuF3 восстанавливают кальцием в танталовых тиглях, а затем-дистиллируют (для удаления примесей). Выпускают лютеций в виде небольших слитков. Чистый Лютеций применяют для исследовательских целей.
Лит.: Фигуровский Н. А. Открытие химических элементов и происхождение их названий.
Статья на тему Лютеций химический элемент
Loading...