Perteneciente al grupo de los lantánidos.
Historia del descubrimiento
El elemento en forma de óxido fue descubierto de forma independiente en 1907 por el químico francés Georges Urban, el mineralogista austriaco Karl Auer von Welsbach y el químico estadounidense Charles James. Todos descubrieron el lutecio como impureza en el óxido de iterbio, que, a su vez, fue descubierto en 1878 como impureza en el óxido de erbio, aislado en 1843 del óxido de itrio, descubierto en 1797 en el mineral gadolinita. Todos estos elementos de tierras raras tienen propiedades químicas muy similares. La prioridad del descubrimiento pertenece a J. Urban.
origen del nombre
Su descubridor Georges Urbain derivó el nombre del elemento del nombre latino de París: Lutetia Parisorum. Para el iterbio, del que se separó el lutecio, se propuso el nombre de neoiterbio. Von Welsbach, que cuestionó la prioridad del descubrimiento del elemento, propuso el nombre casiopio para el lutecio y aldebaranio para el iterbio, en honor a la constelación del hemisferio norte y a la estrella más brillante de la constelación de Tauro, respectivamente. Dada la prioridad de Urbain en la separación del lutecio y el iterbio, en 1914 la Comisión Internacional de Pesos Atómicos adoptó el nombre de Lutecio, que fue cambiado a Lutecio en 1949 (el nombre ruso no cambió). Sin embargo, hasta principios de la década de 1960, el nombre casiopía se utilizó en los trabajos de los científicos alemanes.
Recibo
Para obtener lutecio, se aísla de minerales junto con otras tierras raras pesadas. El lutecio se separa de otros lantánidos mediante métodos de extracción, intercambio iónico o cristalización fraccionada, y el lutecio metálico se obtiene por reducción con calcio a partir de fluoruro de LuF 3.
Propiedades
Propiedades físicas
El lutecio es un metal de color blanco plateado que se puede mecanizar fácilmente. Es el elemento más pesado entre los lantánidos tanto en peso atómico como en densidad (9,8404 g/cm³). El punto de fusión del lutecio (1663 °C) es el más alto entre todas las tierras raras. Debido al efecto de la compresión de los lantánidos, el lutecio tiene los radios atómicos e iónicos más pequeños entre todos los lantánidos.
Propiedades químicas
A temperatura ambiente en el aire, el lutecio se cubre con una densa película de óxido y a una temperatura de 400 °C se oxida. Cuando se calienta, interactúa con halógenos, azufre y otros no metales.
El lutecio reacciona con ácidos inorgánicos para formar sales. Cuando se evaporan las sales de lutecio solubles en agua (cloruros, sulfatos, acetatos, nitratos), se forman hidratos cristalinos.
Cuando las soluciones acuosas de sales de lutecio interactúan con el ácido fluorhídrico, se forma un precipitado muy ligeramente soluble de fluoruro de lutecio LuF 3. El mismo compuesto se puede obtener haciendo reaccionar óxido de lutecio Lu 2 O 3 con fluoruro de hidrógeno o flúor gaseoso.
El hidróxido de lutecio se forma por hidrólisis de sus sales solubles en agua.
Lutecio - 71
El lutecio (Lu) es un elemento de tierras raras., número atómico 71, masa atómica 174,97, punto de fusión 1652°C, densidad 9,8 g/cm3.
Cuando en 1907 unos investigadores químicos franceses sometieron el entonces descubierto elemento iterbio a un análisis espectral, se descubrió que este elemento supuestamente independiente estaba formado por dos elementos diferentes. El de menor masa atómica se llamaba neoiterbio, y el de mayor masa atómica, lutecio, en honor a la antigua ciudad de Lutetia en el río Sena, en cuyo lugar ahora se encuentra la ciudad de París.
El lutecio está contenido en la corteza terrestre en cantidades muy pequeñas: 8x10-5% de la masa total. En la naturaleza, el lutecio se encuentra principalmente en la arena de monacita y en los minerales industriales xenotima, euxenita y bastnäsita. En las materias primas naturales y artificiales, los óxidos de lutecio están contenidos en fracciones de un porcentaje del contenido total: en eudialyte - 0,43%, en el concentrado natural de Tomtora - 0,1%.
Hay dos isótopos de lutecio en la naturaleza. Uno de ellos, el lutecio-176, es radiactivo, con radiactividad beta y tiene una vida media larga (vida media de millones de años), y el segundo isótopo, el lutecio-175, es estable. Se han creado 32 isótopos radiactivos artificiales, con una vida media que oscila entre varias horas y varios cientos de días.
Es bastante fácil de procesar, se puede enrollar hasta formar una lámina elástica. El lutecio es el elemento de tierras raras más pesado (en densidad es comparable al molibdeno), el más refractario, uno de los más difíciles de liberar y muy caro.
A temperatura ambiente en el aire, el lutecio está cubierto por una película de óxido; cuando se calienta a 400°C, se oxida fácilmente. Cuando se calienta, reacciona con halógenos, azufre y otros no metales. El lutecio reacciona bien con los ácidos minerales y forma sales.
RECIBO.
Después del aislamiento y enriquecimiento a partir de la mezcla de metales de tierras raras, del concentrado se obtiene óxido de lutecio Lu2O3. La separación de metales de tierras raras se realiza mediante el método de cristalización fraccionada, extracción e intercambio iónico. Para obtener lutecio metálico, el fluoruro de lutecio se reduce con calcio.
SOLICITUD.
El altísimo coste del lutecio limita significativamente su uso generalizado.
Metalurgia. Para dar a las aleaciones de cromo mejores características mecánicas y facilitar su procesamiento, estas aleaciones se alean con lutecio. Los materiales resistentes al calor y las aleaciones con lutecio duran mucho más tiempo.
Materiales láser. Los iones de lutecio se utilizan para generar radiación láser. Los compuestos de lutecio dopados con holmio y tulio se utilizan para producir láseres de alta energía para defensa y medicina.
Portadores de información. Para la producción de medios de almacenamiento en dominios magnéticos cilíndricos se utilizan ferrogranates dopados con lutecio.
Materiales magnéticos. Para crear aleaciones para imanes permanentes muy potentes, se utilizan compuestos de lutecio-hierro-aluminio y lutecio-hierro-silicio, con la ayuda de los cuales se crean imanes permanentes con una energía magnética muy alta.
Cerámica resistente al calor. Para crear conexiones conductoras resistentes al calor, a veces se utiliza cromito de lutecio.
Energía nuclear. El óxido de lutecio se utiliza para absorber neutrones en reactores nucleares. El silicato de lutecio dopado con cerio se utiliza en dispositivos como detector de partículas en física nuclear, física de partículas y medicina atómica.
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LUTETIUM, Lu (lat. Lutetium; del latín Lutetia Parisiorum o Lutetia - lutecia , el nombre de la ciudad principal de la tribu gala de los parisinos, el París moderno * a. lutecio; norte. Lutecio, Kassiopeium; F. lutecio; Y. lutecio), es un elemento químico del grupo III de la tabla periódica, número atómico 71, masa atómica 174.967, pertenece a los elementos de tierras raras (subgrupo itrio de los lantánidos). El lutecio natural está representado por dos isótopos: 175 Lu (97,4%) y 176 Lu (2,6%); este último es radiactivo y sufre desintegración R, convirtiéndose en el isótopo estable 176 Hf, T1/2 = 35,4 mil millones de años. Se conocen más de 20 isótopos artificiales e isómeros nucleares del lutecio. Descubierto en 1907 por J. Urbain () e independientemente por K. Auer von Welsbach () y C. James ().
El lutecio es un metal blando de color blanco plateado con una red cristalina hexagonal compacta (a = 0,35031 nm, c = 0,5509 nm), densidad 9840 kg/m3, punto de fusión aproximadamente 1660 °C, punto de ebullición aproximadamente 3410 °C, capacidad calorífica 26,5 J/(mol.K), resistencia eléctrica específica 79,10 -4 (Ohm.m), coeficiente de temperatura de expansión lineal 12,5,10 K -1, relación de Poisson 0,233, fácil de mecanizar. El lutecio tiene un estado de oxidación de +3. En el aire, el lutecio se cubre con una película de óxido densa y estable y, cuando se calienta a 400°C, se oxida. A temperatura ambiente reacciona con los ácidos clorhídrico, nítrico, sulfúrico y ortofosfórico, a temperaturas elevadas (hasta 200°C) interactúa con hidrógeno, boro, carbono, nitrógeno y azufre. El óxido (sesquióxido) Lu 2 O 3 se obtiene por descomposición térmica de nitrato de lutecio, oxalato y otros compuestos a temperaturas superiores a 800°C; trifluoruro (LuF 3): precipitación de soluciones acuosas de sales de lutecio bajo la acción del ácido fluorhídrico, también se puede obtener mediante la interacción de Lu 2 O 3 con HF, F 2 o NH 4 HF 2 gaseoso, descomposición térmica de complejos de fluoruro de amonio en 400-500°C, etc.; hidróxido Lu(OH) 3: mediante el tratamiento de sales de lutecio solubles en agua con álcalis. El contenido medio de lutecio en la corteza terrestre es del 8-10-5% en peso, en el agua de mar de 1.2.10-6 mg/l. Las rocas ácidas contienen más lutecio (1,10 -4%) que las básicas (6,10 -5%) y sedimentarias (7,10 -5%). Al igual que otros lantánidos, el lutecio está presente en pequeñas cantidades en muchos minerales del subgrupo itrio de elementos de tierras raras xenotima YPO 4, itrialita (Y, Th, U, Fe) 2 Si 2 O 7, gadolinita Y 2 FeBe 2 Si 2 O 10 , samarskita (Y , Er) (Nb, Ta) 2 O 6, etc.
Al procesar la cantidad de tierras raras aisladas de los minerales, se libera lutecio con la fracción de tierras raras pesadas. El lutecio se separa de otros elementos de tierras raras mediante métodos de extracción e intercambio iónico. El lutecio metálico se obtiene por reducción calcetérmica de LuF 3 . Utilizado como absorbente de gas en dispositivos eléctricos de vacío; lutecio puro - para fines de investigación. El óxido de lutecio es un componente de las cerámicas resistentes al calor. El trifluoruro de lutecio se utiliza para producir materiales láser de fluoruro.
MINISTERIO DE EDUCACIÓN Y CIENCIA DE LA FEDERACIÓN DE RUSIA
FGBOUVPO "Universidad Nacional de Investigación del Estado de Perm"
Departamento de Química Inorgánica
Lutecio. Producción de lutecio
Realizado por: estudiante de 5to año
Departamento de Química Inorgánica
Glazunova E.A.
Comprobado por: Korzanov V.S.
Permanente, 2014
Historia del descubrimiento
Elemento químico III gr. sistema periódico. Pertenece a los elementos de tierras raras (subgrupo de lantánidos del itrio). El lutecio natural consta de dos isótopos 175Lu (97,40%) y 176Lu (2,6%); 176Lu es radiactivo. Configuración de la capa electrónica exterior 4f145s25p65d16s2; estado de oxidación +3
El elemento en forma de óxido fue descubierto de forma independiente en 1907 por el químico francés Georges Urban, el mineralogista austriaco Karl Auer von Welsbach y el químico estadounidense Charles James. Todos descubrieron el lutecio como impureza en el óxido de iterbio, que, a su vez, fue descubierto en 1878 como impureza en el óxido de erbio, aislado en 1843 del óxido de itrio, descubierto en 1797 en el mineral gadolinita. Todos estos elementos de tierras raras tienen propiedades químicas muy similares. La prioridad del descubrimiento pertenece a J. Urban.
origen del nombre
Su descubridor Georges Urbain derivó el nombre del elemento del nombre latino de París: Lutetia Parisorum. Para el iterbio, del que se separó el lutecio, se propuso el nombre de neoiterbio. Von Welsbach, quien cuestionó la prioridad del descubrimiento del elemento, propuso el nombre casiopio para el lutecio y aldebaranio para el iterbio, en honor a la constelación del hemisferio norte y a la estrella más brillante de la constelación de Tauro. Dada la prioridad de Urbain en la separación del lutecio y el iterbio, en 1914 la Comisión Internacional de Pesos Atómicos adoptó el nombre de Lutecio, que fue cambiado a Lutecio en 1949 (el nombre ruso no cambió). Sin embargo, hasta principios de la década de 1960, el nombre casiopía se utilizó en los trabajos de los científicos alemanes.
Propiedades
Propiedades físicas
El lutecio es un metal de color blanco plateado que se puede mecanizar fácilmente. Es el elemento más pesado entre los lantánidos tanto en peso atómico como en densidad (9,8404 g/cm ³). El punto de fusión del lutecio (1663 °C) es el más alto entre todas las tierras raras. Debido al efecto de la compresión de los lantánidos, el lutecio tiene los radios atómicos e iónicos más pequeños entre todos los lantánidos.
Propiedades químicas
A temperatura ambiente en el aire, el lutecio se cubre con una densa película de óxido y a una temperatura de 400 °C se oxida. Cuando se calienta, interactúa con halógenos, azufre y otros no metales.
El lutecio reacciona con ácidos inorgánicos para formar sales.
Hidroperóxidos (OH) 2(OOH)nH 2El O se obtiene a partir de una solución salina o de un hidróxido en forma de precipitado gelatinoso por acción de un álcali y peróxido de hidrógeno.
Se supone el siguiente mecanismo para la formación de hidroperóxidos:
(OH) 3+H 2oh 2→ Lu(OH) 2(OOH)+H 2o.
El hidroperóxido es muy inestable. Al estar en equilibrio con soluciones acuosas, pierde parte del oxígeno activo. H concentrado 2ENTONCES 4lo descompone con liberación de ozono. Bajo la influencia de H diluido 2ENTONCES 4H es liberado 2oh 2; CO también funciona 2y muchos ácidos. Cuando se seca sobre H concentrado 2ENTONCES 4El peróxido pierde agua y parte del oxígeno activo. a 200 º Con la eliminación completa del oxígeno activo se produce. El hidroperóxido de lutecio requiere más investigación.
Sulfatos.
Composición de sulfato de lutecio hidratado Lu 2(ENTONCES 4)3Nueva Hampshire 2El O se prepara disolviendo el óxido, hidróxido o carbonato en ácido sulfúrico diluido y luego evaporando la solución. Los sulfatos se liberan con diferentes contenidos de agua de cristalización: Lu - 8.
Sulfatos anhidros
Se obtiene calentando el hidrato a 600-650 º C, o la acción del H concentrado. 2ENTONCES 4en lu 2oh 3con fuerte calentamiento seguido de eliminación del exceso de ácido. Primero, se forma sulfato ácido, que se descompone cuando se calienta:
2oh 3+ 6H 2ENTONCES 4→ 2Ln(HSO 4)3+ 3H 2Oh,
Ln(HSO 4)3→ Ln 2(ENTONCES 4)3+3SO 3+ 3H 2o.
Un calentamiento adicional conduce a la formación de una sal básica y a aproximadamente 900°C su composición corresponde a la fórmula Lu 2ACERCA DE 3∙SO 3. Por encima de los 1000°C, la sal principal se convierte en óxido.
Sulfato de Lu anhidro 2(ENTONCES 4)3Es un polvo higroscópico. Disolvemos bien en agua fría.
Tiosulfatos 2(S 2oh 3)3 Se forma por la interacción del tiosulfato de sodio o bario con una sal de lutecio. El tiosulfato es muy soluble en agua, por lo que no precipita en soluciones diluidas. A partir de soluciones concentradas precipita gradualmente en forma de masa en polvo. El tiosulfato se sala completamente de la solución con alcohol metílico o etílico. Cuando la solución se acidifica con ácido clorhídrico, se descompone:
2(S 2oh 3)3→ Lu 2(ENTONCES 3)3+3S.
Aumento de temperatura a 800-1000 º C conduce a la descomposición del tiosulfato en oxosulfito Lu 2O(entonces 3)2.
Selenitas 2(SeO 3)3Nueva Hampshire 2El O se obtiene actuando sobre la sal de lutecio con selenito de sodio o ácido selenoso. Ligeramente soluble en agua y ácidos minerales.Soluble en ácidos minerales en presencia de H. 2oh 2.
Nitratos(NO 3)3obtenido por la reacción:
2oh 3+6N 2oh 4→ 2Lu(NO 3)3+3N 2oh 3.
En forma de hidratos cristalinos, el nitrato se obtiene disolviendo óxido, hidróxido y carbonato de lutecio en ácido nítrico y luego evaporando la solución:
2oh 3+6HNO 3→ 2Lu(NO 3)3+ 3H 2Oh, 2(CO 3)3+6HNO 3→ 2Lu(NO 3)3+ 3H 2O+3CO 2.
2(C 2oh 4)3+ 3SiO 2+3/2O 2= Lu 2(SiO 3)3+6CO 2.
El silicato no se disuelve en agua. Se ha establecido que el lutecio forma ortosilicato de Lu. 2oh 3SiO 2y pirosilicato de Lu 2oh 32SiO 2.
Molibdatos 2(Mugir 4)3Se obtiene fusionando cloruro de lutecio con molibdatos de metales alcalinos o deshidratando hidratos de molibdato cristalinos calentándolos hasta su fusión. Se puede obtener aleando Lu 2oh 3con MoO 3al 850-900 º CON.
El molibdato de lutecio forma sales dobles con molibdatos de otros metales. Se obtiene por cristalización a partir de una masa fundida que contiene óxido de lutecio, molibdeno y un elemento alcalino. Por cristalización a partir de una masa fundida que contiene molibdato de lutecio y molibdato de elemento alcalino, se obtienen molibdatos dobles de la composición MeLu(MoO4 )