σπίτι      21/07/2023

Χημικό στοιχείο λουτένιου. Lutetium Θερμοανθεκτικά κεραμικά. Ο χρωμίτης λουτέτιο χρησιμοποιείται μερικές φορές για τη δημιουργία αγώγιμων συνδέσεων ανθεκτικών στη θερμότητα.

Ανήκει στην ομάδα των λανθανιδών.

Ιστορία της ανακάλυψης

Το στοιχείο με τη μορφή οξειδίου ανακαλύφθηκε ανεξάρτητα το 1907 από τον Γάλλο χημικό Georges Urban, τον Αυστριακό ορυκτολόγο Karl Auer von Welsbach και τον Αμερικανό χημικό Charles James. Όλοι ανακάλυψαν το λουτέτιο ως πρόσμειξη στο οξείδιο του υττερβίου, το οποίο, με τη σειρά του, ανακαλύφθηκε το 1878 ως πρόσμειξη σε οξείδιο του ερβίου, που απομονώθηκε το 1843 από οξείδιο του υττρίου, που ανακαλύφθηκε το 1797 στο ορυκτό γαδολινίτη. Όλα αυτά τα στοιχεία σπάνιων γαιών έχουν πολύ παρόμοιες χημικές ιδιότητες. Η προτεραιότητα της ανακάλυψης ανήκει στον J. Urban.

προέλευση του ονόματος

Ο ανακάλυψής του Georges Urbain πήρε το όνομα του στοιχείου από τη λατινική ονομασία του Παρισιού - Lutetia Parisorum. Για το υττέρβιο, από το οποίο διαχωρίστηκε το λουτέτιο, προτάθηκε η ονομασία neoytterbium. Ο Von Welsbach, ο οποίος αμφισβήτησε την προτεραιότητα της ανακάλυψης του στοιχείου, πρότεινε το όνομα cassiopium για το λουτέτιο και aldebaranium για το υττέρβιο, προς τιμήν του αστερισμού του Βόρειου Ημισφαιρίου και του φωτεινότερου αστέρα του αστερισμού του Ταύρου, αντίστοιχα. Δεδομένης της προτεραιότητας του Urbain στο διαχωρισμό του λουτέτσιου και του υττέρβιου, το 1914 η Διεθνής Επιτροπή για τα Ατομικά Βάρη υιοθέτησε το όνομα Lutecium, το οποίο άλλαξε σε Lutetium το 1949 (το ρωσικό όνομα δεν άλλαξε). Ωστόσο, μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1960, το όνομα cassiopia χρησιμοποιήθηκε στα έργα Γερμανών επιστημόνων.

Παραλαβή

Για να ληφθεί λουτέτιο, απομονώνεται από ορυκτά μαζί με άλλα βαριά στοιχεία σπάνιων γαιών. Το λουτέτιο διαχωρίζεται από άλλες λανθανίδες με μεθόδους εκχύλισης, ανταλλαγής ιόντων ή κλασματικής κρυστάλλωσης και το μεταλλικό λουτέτιο λαμβάνεται με αναγωγή με ασβέστιο από φθόριο LuF 3.

Ιδιότητες

Φυσικές ιδιότητες
Το λουτέτιο είναι ένα ασημί-λευκό μέταλλο που μπορεί να επεξεργαστεί εύκολα. Είναι το βαρύτερο στοιχείο μεταξύ των λανθανιδών τόσο σε ατομικό βάρος όσο και σε πυκνότητα (9,8404 g/cm³). Το σημείο τήξης του λουτέτιου (1663 °C) είναι το υψηλότερο μεταξύ όλων των στοιχείων σπάνιων γαιών. Λόγω της επίδρασης της συμπίεσης των λανθανιδών, το λουτέτιο έχει τη μικρότερη ατομική και ιοντική ακτίνα μεταξύ όλων των λανθανιδών.

Χημικές ιδιότητες
Σε θερμοκρασία δωματίου στον αέρα, το λουτέτιο καλύπτεται με ένα πυκνό φιλμ οξειδίου και σε θερμοκρασία 400 °C οξειδώνεται. Όταν θερμαίνεται, αλληλεπιδρά με αλογόνα, θείο και άλλα αμέταλλα.
Το λουτέτιο αντιδρά με ανόργανα οξέα για να σχηματίσει άλατα. Όταν εξατμίζονται τα υδατοδιαλυτά άλατα λουτετίου (χλωριούχα, θειικά, οξικά, νιτρικά), σχηματίζονται κρυσταλλικά ένυδρα.
Όταν υδατικά διαλύματα αλάτων λουτητίου αλληλεπιδρούν με υδροφθορικό οξύ, σχηματίζεται ένα πολύ ελαφρώς διαλυτό ίζημα φθοριούχου λουτίου LuF 3. Η ίδια ένωση μπορεί να ληφθεί με αντίδραση του οξειδίου του λουτετίου Lu 2 O 3 με αέριο υδροφθόριο ή φθόριο.
Το υδροξείδιο του λουτετίου σχηματίζεται από την υδρόλυση των υδατοδιαλυτών αλάτων του.

Λουτέτιο - 71

Το λουτέτιο (Lu) είναι στοιχείο σπανίων γαιών, ατομικός αριθμός 71, ατομική μάζα 174,97, σημείο τήξης 1652°C, πυκνότητα 9,8 g/cm3.
Όταν το 1907, Γάλλοι ερευνητές χημικοί υπέβαλαν το τότε ανακαλυφθέν στοιχείο υττέρβιο σε φασματική ανάλυση, διαπιστώθηκε ότι αυτό το υποτιθέμενο ανεξάρτητο στοιχείο αποτελούνταν από δύο διαφορετικά στοιχεία. Αυτό με τη μικρότερη ατομική μάζα ονομαζόταν neoytterbium, και αυτό με τη μεγαλύτερη ατομική μάζα ονομαζόταν lutetium, προς τιμήν της αρχαίας πόλης Lutetia στον ποταμό Σηκουάνα, στη θέση της οποίας βρίσκεται τώρα η πόλη του Παρισιού.
Το λουτέτιο περιέχεται στον φλοιό της γης σε πολύ μικρές ποσότητες - 8x10-5% της συνολικής μάζας. Στη φύση, το λουτέτιο βρίσκεται κυρίως στη μοναζιτική άμμο και στα βιομηχανικά ορυκτά ξενοτίμη, ευξενίτη και μπαστονσίτη. Σε φυσικές και ανθρωπογενείς πρώτες ύλες, τα οξείδια του λουτετίου περιέχονται σε κλάσματα του ποσοστού της συνολικής περιεκτικότητας: στον ευδιαλύτη - 0,43%, στο φυσικό συμπύκνωμα Tomtora - 0,1%.
Υπάρχουν δύο ισότοπα λουτέτιου στη φύση. Ένα από αυτά, το λουτέτιο-176, είναι ραδιενεργό, με βήτα ραδιενέργεια και έχει μεγάλη διάρκεια ζωής (ημιζωή εκατομμυρίων ετών), και το δεύτερο ισότοπο, το λουτέτιο-175, είναι σταθερό. Έχουν δημιουργηθεί 32 τεχνητά ραδιενεργά ισότοπα, με χρόνο ημιζωής από αρκετές ώρες έως αρκετές εκατοντάδες ημέρες.

Είναι αρκετά εύκολο στην επεξεργασία, μπορεί να τυλιχτεί σε ελαστικό φύλλο. Το λουτέτιο είναι το βαρύτερο στοιχείο σπάνιων γαιών (σε πυκνότητα, είναι συγκρίσιμο με το μολυβδαίνιο), το πιο πυρίμαχο, ένα από τα πιο δύσκολα στην απελευθέρωση και πολύ ακριβό.
Σε θερμοκρασία δωματίου στον αέρα, το λουτέτιο καλύπτεται με μια μεμβράνη οξειδίου· όταν θερμαίνεται στους 400°C, οξειδώνεται εύκολα. Όταν θερμαίνεται, αντιδρά με αλογόνα, θείο και διάφορα άλλα αμέταλλα. Το λουτέτιο αντιδρά καλά με ανόργανα οξέα, σχηματίζοντας άλατα.

ΠΑΡΑΛΑΒΗ.

Μετά την απομόνωση και τον εμπλουτισμό από το μίγμα μετάλλων σπάνιων γαιών, λαμβάνεται οξείδιο του λουτετίου Lu2O3 από το συμπύκνωμα. Ο διαχωρισμός των μετάλλων σπάνιων γαιών πραγματοποιείται με τη μέθοδο της κλασματικής κρυστάλλωσης, εκχύλισης και ανταλλαγής ιόντων. Για να ληφθεί μέταλλο λουτέτιο, το φθοριούχο λουτέτιο ανάγεται με ασβέστιο.

ΕΦΑΡΜΟΓΗ.

Το πολύ υψηλό κόστος του λουτέτιου περιορίζει σημαντικά την ευρεία χρήση του.

  • Μεταλλουργία. Για να δοθούν στα κράματα χρωμίου καλύτερα μηχανικά χαρακτηριστικά και να διευκολυνθεί η επεξεργασία τους, αυτά τα κράματα είναι κράματα με λουτέτιο. Τα ανθεκτικά στη θερμότητα υλικά και κράματα με λουτέτιο διαρκούν πολύ περισσότερο.

  • Υλικά λέιζερ. Τα ιόντα λουτιτίου χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία ακτινοβολίας λέιζερ. Οι ενώσεις λουτετίου εμποτισμένες με χόλμιο και θούλιο χρησιμοποιούνται για την παραγωγή λέιζερ υψηλής ενέργειας για άμυνα και ιατρική.

  • Φορείς πληροφοριών. Για την παραγωγή αποθηκευτικών μέσων σε κυλινδρικούς μαγνητικούς τομείς, χρησιμοποιούνται σιδηρογρανίτες εμποτισμένοι με λουτέτιο.

  • Μαγνητικά υλικά. Για τη δημιουργία κραμάτων για πολύ ισχυρούς μόνιμους μαγνήτες, χρησιμοποιούνται ενώσεις λουτέτιου-σιδήρου-αλουμινίου και λουτίου-σιδηρού-πυριτίου, με τη βοήθεια των οποίων δημιουργούνται μόνιμοι μαγνήτες με πολύ υψηλή μαγνητική ενέργεια.

  • Ανθεκτικά στη θερμότητα κεραμικά. Για τη δημιουργία ανθεκτικών στη θερμότητα αγώγιμων συνδέσεων, μερικές φορές χρησιμοποιείται χρωμίτης λουτέτιο.

  • Πυρηνική ενέργεια. Το οξείδιο του λουτητίου χρησιμοποιείται για την απορρόφηση νετρονίων στους πυρηνικούς αντιδραστήρες. Το πυριτικό λουτέτιο εμποτισμένο με δημήτριο χρησιμοποιείται σε συσκευές ως ανιχνευτής σωματιδίων στην πυρηνική φυσική, τη σωματιδιακή φυσική και την ατομική ιατρική.

  • LUTETIUM, Lu (λατ. Lutetium· από το λατινικό Lutetia Parisiorum ή Lutetia - Lutetia , το όνομα της κύριας πόλης της Γαλλικής φυλής των Παρισίων, το σύγχρονο Παρίσι * α. λουτήτιο; n. Lutetium, Kassiopeium; φά. λουτήτιο; Και. lutecio), είναι χημικό στοιχείο της ομάδας III του περιοδικού πίνακα, ατομικός αριθμός 71, ατομική μάζα 174,967, ανήκει στα στοιχεία σπάνιων γαιών (υποομάδα των λανθανιδών του υττρίου). Το φυσικό λουτέτιο αντιπροσωπεύεται από δύο ισότοπα - 175 Lu (97,4%) και 176 Lu (2,6%). το τελευταίο είναι ραδιενεργό, υφίσταται R-διάσπαση, μετατρέπεται στο σταθερό ισότοπο 176 Hf, T1/2 = 35,4 δισεκατομμύρια χρόνια. Είναι γνωστά περισσότερα από 20 τεχνητά ισότοπα και πυρηνικά ισομερή λουτετίου. Ανακαλύφθηκε το 1907 από τον J. Urbain () και ανεξάρτητα από τους K. Auer von Welsbach () και C. James ().

    Το λουτέτιο είναι ένα μαλακό ασημί-λευκό μέταλλο με εξαγωνικό κλειστό κρυσταλλικό πλέγμα (a = 0,35031 nm, c = 0,5509 nm), πυκνότητα 9840 kg/m3, σημείο τήξης περίπου 1660°C, σημείο βρασμού περίπου 3410 26 ,5 J/(mol.K), ειδική ηλεκτρική αντίσταση 79,10 -4 (Ohm.m), συντελεστής θερμοκρασίας γραμμικής διαστολής 12,5,10 K -1, λόγος Poisson 0,233, εύκολο στη μηχανή. Το λουτέτιο έχει κατάσταση οξείδωσης +3. Στον αέρα, το λουτέτιο καλύπτεται με ένα πυκνό, σταθερό φιλμ οξειδίου και όταν θερμαίνεται στους 400°C οξειδώνεται. Σε θερμοκρασία δωματίου αντιδρά με υδροχλωρικό, νιτρικό, θειικό και ορθοφωσφορικό οξύ, σε υψηλές θερμοκρασίες (έως 200°C) αλληλεπιδρά με υδρογόνο, βόριο, άνθρακα, άζωτο, θείο. Οξείδιο (σεσκιοξείδιο) Το Lu 2 O 3 λαμβάνεται με θερμική αποσύνθεση νιτρικού λουτένιου, οξαλικού και άλλων ενώσεων άνω των 800°C. τριφθορίδιο (LuF 3) - η καθίζηση από υδατικά διαλύματα αλάτων λουτητίου υπό τη δράση υδροφθορικού οξέος, μπορεί επίσης να ληφθεί με αλληλεπίδραση του Lu 2 O 3 με αέριο HF, F 2 ή NH 4 HF 2, θερμική αποσύνθεση συμπλόκων φθοριούχου αμμωνίου σε 400-500 ° C, κ.λπ. υδροξείδιο Lu(OH) 3 - με επεξεργασία υδατοδιαλυτών αλάτων λουτετίου με αλκάλια. Η μέση περιεκτικότητα σε λουτέτιο στον φλοιό της γης είναι 8-10 -5% κατά βάρος, στο θαλασσινό νερό 1,2,10 -6 mg/l. Τα όξινα πετρώματα περιέχουν περισσότερο λουτέτιο (1,10 -4%) από το βασικό (6,10 -5%) και το ιζηματογενές (7,10 -5%). Όπως και άλλοι λανθανίδες, το λουτέτιο υπάρχει σε μικρές ποσότητες σε πολλά ορυκτά της υποομάδας του υττρίου των στοιχείων σπανίων γαιών ξενοτίμη YPO 4, υττριαλίτης (Y, Th, U, Fe) 2 Si 2 O 7, γαδολινίτης Y 2 FeBe 2 Si 2 O 10 , σαμαρσκίτης (Y , Er) (Nb, Ta) 2 O 6, κ.λπ.

    Κατά την επεξεργασία της ποσότητας των στοιχείων σπάνιων γαιών που απομονώνονται από ορυκτά, το λουτέτιο απελευθερώνεται με το κλάσμα των βαρέων στοιχείων σπάνιων γαιών. Το λουτέτιο διαχωρίζεται από άλλα στοιχεία σπάνιων γαιών με μεθόδους εκχύλισης και ανταλλαγής ιόντων. Το μεταλλικό λουτέτιο λαμβάνεται με ασβεστοθερμική αναγωγή του LuF 3 . Χρησιμοποιείται ως απορροφητής αερίου σε ηλεκτρικές συσκευές κενού. καθαρό λουτέτιο - για ερευνητικούς σκοπούς. Το οξείδιο του λουτητίου είναι συστατικό των ανθεκτικών στη θερμότητα κεραμικών. Το τριφθοριούχο λουτέτιο χρησιμοποιείται για την παραγωγή υλικών λέιζερ φθορίου.

    ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΤΗΣ ΡΩΣΙΚΗΣ ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑΣ

    FGBOUVPO "Perm State National Research University"

    Τμήμα Ανόργανης Χημείας

    Λουτέτιο. Παραγωγή λουτετίου

    Συμπλήρωσε: 5ο έτος φοιτητής

    Τμήμα Ανόργανης Χημείας

    Glazunova E.A.

    Έλεγχος: Korzanov V.S.

    Περμ, 2014

    Ιστορία της ανακάλυψης

    Χημικό στοιχείο III γρ. περιοδικό σύστημα. Ανήκει σε στοιχεία σπάνιων γαιών (υποομάδα λανθανιδών υττρίου). Το φυσικό λουτέτιο αποτελείται από δύο ισότοπα 175Lu (97,40%) και 176Lu (2,6%). Το 176 Lu είναι ραδιενεργό. Διαμόρφωση του εξωτερικού κελύφους ηλεκτρονίων 4f145s25p65d16s2; κατάσταση οξείδωσης +3

    Το στοιχείο με τη μορφή οξειδίου ανακαλύφθηκε ανεξάρτητα το 1907 από τον Γάλλο χημικό Georges Urban, τον Αυστριακό ορυκτολόγο Karl Auer von Welsbach και τον Αμερικανό χημικό Charles James. Όλοι ανακάλυψαν το λουτέτιο ως πρόσμειξη στο οξείδιο του υττερβίου, το οποίο, με τη σειρά του, ανακαλύφθηκε το 1878 ως πρόσμειξη σε οξείδιο του ερβίου, που απομονώθηκε το 1843 από οξείδιο του υττρίου, που ανακαλύφθηκε το 1797 στο ορυκτό γαδολινίτη. Όλα αυτά τα στοιχεία σπάνιων γαιών έχουν πολύ παρόμοιες χημικές ιδιότητες. Η προτεραιότητα της ανακάλυψης ανήκει στον J. Urban.

    προέλευση του ονόματος

    Ο ανακάλυψής του Georges Urbain πήρε το όνομα του στοιχείου από τη λατινική ονομασία του Παρισιού - Lutetia Parisorum. Για το υττέρβιο, από το οποίο διαχωρίστηκε το λουτέτιο, προτάθηκε η ονομασία neoytterbium. Ο Von Welsbach, ο οποίος αμφισβήτησε την προτεραιότητα της ανακάλυψης του στοιχείου, πρότεινε το όνομα cassiopium για το λουτέτιο, και aldebaranium για το υττέρβιο προς τιμήν του αστερισμού του Βόρειου Ημισφαιρίου και του φωτεινότερου αστέρα του αστερισμού του Ταύρου. Δεδομένης της προτεραιότητας του Urbain στο διαχωρισμό του λουτέτσιου και του υττέρβιου, το 1914 η Διεθνής Επιτροπή για τα Ατομικά Βάρη υιοθέτησε το όνομα Lutecium, το οποίο άλλαξε σε Lutetium το 1949 (το ρωσικό όνομα δεν άλλαξε). Ωστόσο, μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1960, το όνομα cassiopia χρησιμοποιήθηκε στα έργα Γερμανών επιστημόνων.

    Ιδιότητες

    Φυσικές ιδιότητες

    Το λουτέτιο είναι ένα ασημί-λευκό μέταλλο που μπορεί να επεξεργαστεί εύκολα. Είναι το βαρύτερο στοιχείο μεταξύ των λανθανιδών τόσο σε ατομικό βάρος όσο και σε πυκνότητα (9,8404 g/cm ³). Το σημείο τήξης του λουτέτιου (1663 °C) είναι το υψηλότερο μεταξύ όλων των στοιχείων σπάνιων γαιών. Λόγω της επίδρασης της συμπίεσης των λανθανιδών, το λουτέτιο έχει τη μικρότερη ατομική και ιοντική ακτίνα μεταξύ όλων των λανθανιδών.

    Χημικές ιδιότητες

    Σε θερμοκρασία δωματίου στον αέρα, το λουτέτιο καλύπτεται με ένα πυκνό φιλμ οξειδίου και σε θερμοκρασία 400 °C οξειδώνεται. Όταν θερμαίνεται, αλληλεπιδρά με αλογόνα, θείο και άλλα αμέταλλα.

    Το λουτέτιο αντιδρά με ανόργανα οξέα για να σχηματίσει άλατα.

    Υδροϋπεροξείδια (ΟΗ) 2(OOH)nH 2Το Ο λαμβάνεται από διάλυμα άλατος ή από υδροξείδιο με τη μορφή ζελατινώδους ιζήματος με τη δράση αλκαλίου και υπεροξειδίου του υδρογόνου.

    Ο ακόλουθος μηχανισμός για το σχηματισμό υδροϋπεροξειδίων θεωρείται:

    (OH) 32Ο 2→ Lu(OH) 2(OOH)+H 2Ο.

    Το υδροϋπεροξείδιο είναι πολύ ασταθές. Όντας σε ισορροπία με υδατικά διαλύματα, χάνει μέρος του ενεργού οξυγόνου. Συμπυκνωμένο Η 2ΕΤΣΙ 4το αποσυνθέτει με την απελευθέρωση του όζοντος. Υπό την επίδραση του αραιού H 2ΕΤΣΙ 4Το H απελευθερώνεται 2Ο 2; Το CO λειτουργεί επίσης 2και πολλά οξέα. Όταν στεγνώσει πάνω από συμπυκνωμένο H 2ΕΤΣΙ 4το υπεροξείδιο χάνει νερό και μέρος του ενεργού οξυγόνου. Στα 200 º Με την πλήρη αποβολή του ενεργού οξυγόνου εμφανίζεται. Το υδροϋπεροξείδιο του λουτίου απαιτεί περαιτέρω έρευνα.

    Θειικά.

    Σύνθεση ενυδατωμένου θειικού λουτέτιου Lu 2(ΕΤΣΙ 4)3nH 2Το Ο παρασκευάζεται με διάλυση του οξειδίου, υδροξειδίου ή ανθρακικού άλατος σε αραιό θειικό οξύ και στη συνέχεια με εξάτμιση του διαλύματος. Τα θειικά άλατα απελευθερώνονται με διαφορετική περιεκτικότητα σε νερό κρυστάλλωσης: Lu - 8.

    Άνυδρα θειικά

    Λαμβάνεται με θέρμανση της ένυδρης ένωσης στους 600-650 º C, ή τη δράση του συμπυκνωμένου Η 2ΕΤΣΙ 4στο Lu 2Ο 3με ισχυρή θέρμανση που ακολουθείται από απομάκρυνση της περίσσειας οξέος. Πρώτον, σχηματίζεται θειικό οξύ, το οποίο αποσυντίθεται όταν θερμαίνεται:

    2Ο 3+ 6Η 2ΕΤΣΙ 4→ 2Ln(HSO 4)3+ 3Η 2O,

    Ln(HSO 4)3→ Ln 2(ΕΤΣΙ 4)3+3SO 3+ 3Η 2Ο.

    Περαιτέρω θέρμανση οδηγεί στον σχηματισμό ενός βασικού άλατος και στους 900°C περίπου η σύνθεσή του αντιστοιχεί στον τύπο Lu 2ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ 3∙ ΛΟΙΠΟΝ 3. Πάνω από τους 1000°C, το κύριο αλάτι μετατρέπεται σε οξείδιο.

    Άνυδρο Lu Sulfate 2(ΕΤΣΙ 4)3είναι υγροσκοπική σκόνη. Διαλύουμε καλά σε κρύο νερό.

    Θειοθειικά 2(ΜΙΚΡΟ 2Ο 3)3 σχηματίζεται από την αλληλεπίδραση του θειοθειικού νατρίου ή βαρίου με ένα άλας λουτετίου. Το θειοθειικό είναι πολύ διαλυτό στο νερό, επομένως δεν καθιζάνει από αραιά διαλύματα. Από συμπυκνωμένα διαλύματα κατακρημνίζεται σταδιακά με τη μορφή κονιώδους μάζας. Το θειοθειικό αλατίζεται πλήρως από το διάλυμα με μεθυλική ή αιθυλική αλκοόλη. Όταν το διάλυμα οξινίζεται με υδροχλωρικό οξύ, αποσυντίθεται:

    2(ΜΙΚΡΟ 2Ο 3)3→ Λου 2(ΕΤΣΙ 3)3+ 3S.

    Αύξηση θερμοκρασίας στους 800-1000 º Το C οδηγεί στην αποσύνθεση του θειοθειικού σε οξοσουλφίτη Lu 2O(SO 3)2.

    Σεληνίτες 2(SeO 3)3nH 2Το Ο λαμβάνεται με δράση σε άλας λουτετίου με σεληνικό νάτριο ή σεληνικό οξύ. Ελαφρώς διαλυτό στο νερό και σε μεταλλικά οξέα Διαλυτό σε ανόργανα οξέα παρουσία Η 2Ο 2.

    Νιτρικά (NO 3)3που προκύπτει από την αντίδραση:

    2Ο 3+6Ν 2Ο 4→ 2Lu(NO 3)3+3Ν 2Ο 3.

    Με τη μορφή κρυσταλλικών ένυδρων, το νιτρικό άλας λαμβάνεται με τη διάλυση οξειδίου, υδροξειδίου και ανθρακικού λουτετίου σε νιτρικό οξύ, ακολουθούμενη από εξάτμιση του διαλύματος:

    2Ο 3+6HNO 3→ 2Lu(NO 3)3+ 3Η 2O, 2(CO 3)3+6HNO 3→ 2Lu(NO 3)3+ 3Η 2O+3CO 2.

    2(ΝΤΟ 2Ο 4)3+ 3SiO 2+3/2O 2= Λου 2(SiO 3)3+ 6 CO 2.

    Το πυριτικό δεν διαλύεται στο νερό. Έχει διαπιστωθεί ότι το λουτέτιο σχηματίζει ορθοπυριτικό Lu 2Ο 3SiO 2και πυροπυριτικό Lu 2Ο 32SiO 2.

    Μολυβδάτες 2(Μουγκανίζω 4)3λαμβάνεται με σύντηξη χλωριούχου λουτέτιου με μολυβδαινικά μετάλλων αλκαλίων ή με αφυδάτωση κρυσταλλικών ένυδρων μολυβδαινικών με θέρμανση μέχρι την τήξη. Μπορεί να ληφθεί με κράμα Lu 2Ο 3με το MoO 3στα 850-900 º ΜΕ.

    Το μολυβδαινικό λουτέτιο σχηματίζει διπλά άλατα με μολυβδαινικά άλλα μέταλλα. Λαμβάνεται με κρυστάλλωση από τήγμα που περιέχει οξείδιο λουτέτιου, μολυβδαίνιο και αλκαλικό στοιχείο. Με κρυστάλλωση από τήγμα που περιέχει μολυβδαινικό λουτέτιο και μολυβδαινικό αλκαλικό στοιχείο, διπλά μολυβδαινικά της σύνθεσης MeLu(MoO4 )2

    λουτέτιο
    Λουτέτιο (Lu), 71 Ατομική μάζα
    (μοριακή μάζα)

    174.9668(1) α. π.μ. (g/mol)

    Ηλεκτρονική διαμόρφωση Ατομική ακτίνα Χημικές ιδιότητες Ομοιοπολική ακτίνα Ακτίνα ιόντων Ηλεκτραρνητικότητα

    1,27 (Κλίμακα Pauling)

    Δυναμικό ηλεκτροδίου

    Lu←Lu3+ -2,30 V

    Καταστάσεις οξείδωσης Ενέργεια ιοντισμού
    (πρώτο ηλεκτρόνιο)

    513,0 (5,32) kJ/mol (eV)

    Θερμοδυναμικές ιδιότητες μιας απλής ουσίας Πυκνότητα (σε κανονικές συνθήκες)

    9,8404 g/cm³

    Θερμοκρασία τήξης Θερμοκρασία βρασμού Ud. θερμότητα εξάτμισης

    414 kJ/mol

    Μοριακή θερμοχωρητικότητα

    26,5 J/(K mol)

    Μοριακός όγκος

    17,8 cm³/mol

    Κρυσταλλικό πλέγμα απλής ουσίας Δομή πλέγματος

    εξαγώνιος

    Παράμετροι πλέγματος αναλογία γ/α Άλλα χαρακτηριστικά Θερμική αγωγιμότητα

    (300 K) (16,4) W/(m K)

    71 Λουτέτιο
    Lu 174,967
    4f145d16s2

    Λουτέτιο- ένα χημικό στοιχείο που ανήκει στην ομάδα των λανθανιδών.

    • 1 Ιστορία ανακάλυψης
    • 2 Προέλευση του ονόματος
    • 3 Απόδειξη
      • 3.1 Τιμές
    • 4 Ιδιότητες
      • 4.1 Φυσικές ιδιότητες
      • 4.2 Χημικές ιδιότητες
      • 4.3 Αναλυτικός προσδιορισμός
    • 5 Εφαρμογή
      • 5.1 Μέσα αποθήκευσης
      • 5.2 Υλικά λέιζερ
      • 5.3 Μαγνητικά υλικά
      • 5.4 Ανθεκτικά στη θερμότητα αγώγιμα κεραμικά
      • 5.5 Πυρηνική φυσική και ενέργεια
      • 5.6 Υπεραγωγιμότητα υψηλής θερμοκρασίας
      • 5.7 Μεταλλουργία
    • 6 Ισότοπα
    • 7 Επικράτηση στη φύση
    • 8 Βιολογικός ρόλος
    • 9 Σημειώσεις
    • 10 Σύνδεσμοι

    Ιστορία της ανακάλυψης

    Το στοιχείο με τη μορφή οξειδίου ανακαλύφθηκε ανεξάρτητα το 1907 από τον Γάλλο χημικό Georges Urban, τον Αυστριακό ορυκτολόγο Karl Auer von Welsbach και τον Αμερικανό χημικό Charles James. Όλοι ανακάλυψαν το λουτέτιο ως πρόσμειξη στο οξείδιο του υττερβίου, το οποίο, με τη σειρά του, ανακαλύφθηκε το 1878 ως πρόσμειξη σε οξείδιο του ερβίου, που απομονώθηκε το 1843 από οξείδιο του υττρίου, που ανακαλύφθηκε το 1797 στο ορυκτό γαδολινίτη. Όλα αυτά τα στοιχεία σπάνιων γαιών έχουν πολύ παρόμοιες χημικές ιδιότητες. Η προτεραιότητα της ανακάλυψης ανήκει στον J. Urban.

    προέλευση του ονόματος

    Ο ανακάλυψής του Georges Urbain πήρε το όνομα του στοιχείου από τη λατινική ονομασία του Παρισιού - Lutetia Parisorum. Για το υττέρβιο, από το οποίο διαχωρίστηκε το λουτέτιο, προτάθηκε η ονομασία neoytterbium. Ο Von Welsbach, ο οποίος αμφισβήτησε την προτεραιότητα της ανακάλυψης του στοιχείου, πρότεινε το όνομα cassiopium για το λουτέτιο και aldebaranium για το υττέρβιο, προς τιμήν του αστερισμού του Βόρειου Ημισφαιρίου και του φωτεινότερου αστέρα του αστερισμού του Ταύρου, αντίστοιχα. Δεδομένης της προτεραιότητας του Urbain στο διαχωρισμό του λουτέτσιου και του υττέρβιου, το 1914 η Διεθνής Επιτροπή για τα Ατομικά Βάρη υιοθέτησε το όνομα Lutecium, το οποίο άλλαξε σε Lutetium το 1949 (το ρωσικό όνομα δεν άλλαξε). Ωστόσο, μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1960, το όνομα cassiopia χρησιμοποιήθηκε στα έργα Γερμανών επιστημόνων.

    Παραλαβή

    Για να ληφθεί λουτέτιο, απομονώνεται από ορυκτά μαζί με άλλα βαριά στοιχεία σπάνιων γαιών. Το λουτέτιο διαχωρίζεται από άλλες λανθανίδες με μεθόδους εκχύλισης, ανταλλαγής ιόντων ή κλασματικής κρυστάλλωσης και το μεταλλικό λουτέτιο λαμβάνεται με αναγωγή με ασβέστιο από φθόριο LuF3.

    Τιμές

    Η τιμή του μετάλλου λουτέτιου με καθαρότητα >99,9% είναι 3,5-5,5 χιλιάδες δολάρια ανά 1 κιλό. Το λουτέτιο είναι το πιο ακριβό από τα μέταλλα σπάνιων γαιών, λόγω της δυσκολίας απομόνωσής του από ένα μείγμα στοιχείων σπάνιων γαιών και της περιορισμένης χρήσης.

    Ιδιότητες

    Φυσικές ιδιότητες

    Το λουτέτιο είναι ένα ασημί-λευκό μέταλλο που μπορεί να επεξεργαστεί εύκολα. Είναι το βαρύτερο στοιχείο μεταξύ των λανθανιδών τόσο σε ατομικό βάρος όσο και σε πυκνότητα (9,8404 g/cm³). Το σημείο τήξης του λουτέτιου (1663 °C) είναι το υψηλότερο μεταξύ όλων των στοιχείων σπάνιων γαιών. Λόγω της επίδρασης της συμπίεσης των λανθανιδών, το λουτέτιο έχει τη μικρότερη ατομική και ιοντική ακτίνα μεταξύ όλων των λανθανιδών.

    Χημικές ιδιότητες

    Σε θερμοκρασία δωματίου στον αέρα, το λουτέτιο καλύπτεται με ένα πυκνό φιλμ οξειδίου και σε θερμοκρασία 400 °C οξειδώνεται. Όταν θερμαίνεται, αλληλεπιδρά με αλογόνα, θείο και άλλα αμέταλλα.

    Το λουτέτιο αντιδρά με ανόργανα οξέα για να σχηματίσει άλατα. Όταν εξατμίζονται τα υδατοδιαλυτά άλατα λουτετίου (χλωριούχα, θειικά, οξικά, νιτρικά), σχηματίζονται κρυσταλλικά ένυδρα.

    Όταν υδατικά διαλύματα αλάτων λουτητίου αλληλεπιδρούν με υδροφθορικό οξύ, σχηματίζεται ένα πολύ ελαφρώς διαλυτό ίζημα φθοριούχου λουτίου LuF3. Η ίδια ένωση μπορεί να ληφθεί με αντίδραση του οξειδίου του λουτετίου Lu2O3 με αέριο υδροφθόριο ή φθόριο.

    Το υδροξείδιο του λουτετίου σχηματίζεται από την υδρόλυση των υδατοδιαλυτών αλάτων του.

    Αναλυτικός ορισμός

    Όπως και άλλα στοιχεία σπάνιων γαιών, μπορούν να προσδιοριστούν φωτομετρικά με το αντιδραστήριο alizarin red C.

    Εφαρμογή

    Φορείς πληροφοριών

    Σιδηρογρανάτες με πρόσμειξη λουτένιου (π.χ. γρανάτης γαλλίου γαδολινίου, GGG) χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μέσων αποθήκευσης CMD (κυλινδρική μαγνητική περιοχή).

    Υλικά λέιζερ

    Χρησιμοποιείται για την παραγωγή ακτινοβολίας λέιζερ χρησιμοποιώντας ιόντα λουτίου. Το σκάνδαλο λουτέτιο, το γαλλικό λουτέτιο, το αργιλικό λουτέτιο, ντοπαρισμένο με χόλμιο και θούλιο, παράγουν ακτινοβολία με μήκος κύματος 2,69 μικρά και με ιόντα νεοδυμίου - 1,06 μικρά και είναι εξαιρετικά υλικά για την παραγωγή λέιζερ υψηλής ισχύος για στρατιωτικούς σκοπούς και για ιατρική .

    Μαγνητικά υλικά

    Τα κράματα για πολύ ισχυρούς μόνιμους μαγνήτες των συστημάτων λουτέτιο-σίδερο-αλουμίνιο και λουτέτιο-σίδερο-πυρίτιο έχουν πολύ υψηλή μαγνητική ενέργεια, σταθερότητα ιδιοτήτων και υψηλό σημείο Κιουρί, αλλά το πολύ υψηλό κόστος του λουτετίου περιορίζει τη χρήση τους μόνο στα πιο κρίσιμα τομείς χρήσης (ειδική έρευνα, χώρος κ.λπ.).

    Ανθεκτικά στη θερμότητα αγώγιμα κεραμικά

    Ο χρωμίτης λουτέτιο έχει κάποιες χρήσεις.

    Πυρηνική φυσική και ενέργεια

    Το οξείδιο του λουτητίου βρίσκει χρήση μικρής κλίμακας στην πυρηνική τεχνολογία ως απορροφητής νετρονίων, αλλά και ως ανιχνευτής ενεργοποίησης. Το μονοκρυσταλλικό πυριτικό λουτέτιο (LSO) ντοπαρισμένο με δημήτριο είναι ένας πολύ καλός σπινθηριστής και ως τέτοιος χρησιμοποιείται για την ανίχνευση σωματιδίων στην πυρηνική φυσική, τη σωματιδιακή φυσική και την πυρηνική ιατρική (ιδίως στην τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων).

    Υπεραγωγιμότητα υψηλής θερμοκρασίας

    Το οξείδιο του λουτητίου χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των ιδιοτήτων των υπεραγώγιμων κεραμικών οξειδίων μετάλλων.

    Μεταλλουργία

    Η προσθήκη λουτετίου στο χρώμιο και τα κράματά του δίνει καλύτερες μηχανικές ιδιότητες και βελτιώνει την ικανότητα κατασκευής.

    Τα τελευταία χρόνια, σημαντικό ενδιαφέρον για το λουτέτιο οφείλεται, για παράδειγμα, στο γεγονός ότι κατά την κράμα ενός αριθμού ανθεκτικών στη θερμότητα υλικών και κραμάτων με βάση το χρώμιο-νικέλιο με λουτέτιο, η διάρκεια ζωής τους αυξάνεται απότομα.

    Ισότοπα

    Κύριο άρθρο: Ισότοπα λουτέτιου

    Το φυσικό λουτέτιο αποτελείται από δύο ισότοπα: το σταθερό 175Lu (ισοτοπική αφθονία 97,41%) και το μακρόβιο βήτα-ραδιενεργό 176Lu (ισοτοπική αφθονία 2,59%, χρόνος ημιζωής 3,78 1010 χρόνια), το οποίο διασπάται σε σταθερό άφνιο-17. Το ραδιενεργό 176Lu χρησιμοποιείται σε μια από τις τεχνικές της πυρηνικής γεω- και κοσμοχρονολογίας (χρονολόγηση με λουτέτιο-άφνιο). Είναι επίσης γνωστά 32 τεχνητά ραδιοϊσότοπα λουτετίου (από 150Lu έως 184Lu), μερικά από αυτά έχουν μετασταθερές καταστάσεις (18 συνολικά).

    Τα διαλυτά άλατα είναι χαμηλής τοξικότητας.

    Σημειώσεις

    1. 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. Ατομικά βάρη των στοιχείων 2011 (Τεχνική Έκθεση IUPAC) // Pure and Applied Chemistry. - 2013. - Τόμ. 85, αρ. 5. - Σ. 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
    2. Χημική εγκυκλοπαίδεια: σε 5 τόμους. / Συντακτική Επιτροπή: Knunyants I. L. (αρχισυντάκτης). - Μόσχα: Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια, 1990. - Τ. 2. - Σ. 619. - 671 σελ. - 100.000 αντίτυπα.
    3. WebElements Περιοδικός Πίνακας των Στοιχείων | Λουτέτιο | κρυσταλλικές δομές
    4. Τιμές λουτίου
    5. Τιμές για ενώσεις σπάνιων γαιών
    6. Τα δεδομένα βασίζονται στους G. Audi, A.H. Wapstra και C. Thibault (2003). «Η αξιολόγηση ατομικής μάζας AME2003 (II). Πίνακες, γραφήματα και αναφορές." Πυρηνική Φυσική Α 729 : 337-676. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.
    7. 1 2 Δεδομένα με βάση τους G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). "Η αξιολόγηση NUBASE των πυρηνικών ιδιοτήτων και των ιδιοτήτων αποσύνθεσης." Πυρηνική Φυσική Α 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.

    Συνδέσεις

    • Lutetium σε Webelements
    • Lutetium στη Λαϊκή Βιβλιοθήκη Χημικών Στοιχείων
    • Λουτέτιο