Spada v skupino lantanoidov.
Zgodovina odkritja
Element v obliki oksida so leta 1907 neodvisno odkrili francoski kemik Georges Urban, avstrijski mineralog Karl Auer von Welsbach in ameriški kemik Charles James. Vsi so odkrili lutecij kot primesi v iterbijevem oksidu, ta pa je bil odkrit leta 1878 kot primes v erbijevem oksidu, izoliranem leta 1843 iz itrijevega oksida, odkritega leta 1797 v mineralu gadolinitu. Vsi ti redki zemeljski elementi imajo zelo podobne kemične lastnosti. Prednost odkritja pripada J. Urbanu.
izvor imena
Njegov odkritelj Georges Urbain je ime elementa izpeljal iz latinskega imena Pariza - Lutetia Parisorum. Za iterbij, iz katerega so izločili lutecij, je bilo predlagano ime neojterbij. Von Welsbach, ki je oporekal prioriteti odkritja elementa, je predlagal ime kasiopij za lutecij in aldebaranij za iterbij v čast ozvezdja severne poloble oziroma najsvetlejše zvezde ozvezdja Bik. Glede na Urbainovo prednostno nalogo pri ločevanju lutecija in iterbija je leta 1914 Mednarodna komisija za atomske teže sprejela ime lutecij, ki je bilo leta 1949 spremenjeno v lutecij (rusko ime se ni spremenilo). Vendar pa je bilo do zgodnjih šestdesetih let prejšnjega stoletja ime kasiopija uporabljeno v delih nemških znanstvenikov.
potrdilo o prejemu
Za pridobivanje lutecija ga izoliramo iz mineralov skupaj z drugimi težkimi redkozemeljskimi elementi. Lutecij ločimo od drugih lantanidov z metodami ekstrakcije, ionske izmenjave ali frakcijske kristalizacije, kovinski lutecij pa pridobimo z redukcijo s kalcijem iz LuF 3 fluorida.
Lastnosti
Fizične lastnosti
Lutecij je srebrno bela kovina, ki jo je mogoče enostavno obdelati. Je najtežji element med lantanidi tako po atomski masi kot po gostoti (9,8404 g/cm³). Tališče lutecija (1663 °C) je najvišje med vsemi redkozemeljskimi elementi. Zaradi učinka kompresije lantanida ima lutecij najmanjši atomski in ionski polmer med vsemi lantanoidi.
Kemijske lastnosti
Pri sobni temperaturi na zraku je lutecij prekrit z gostim oksidnim filmom, pri temperaturi 400 °C pa oksidira. Pri segrevanju medsebojno deluje s halogeni, žveplom in drugimi nekovinami.
Lutecij reagira z anorganskimi kislinami in tvori soli. Pri izhlapevanju vodotopnih lutecijevih soli (kloridi, sulfati, acetati, nitrati) nastanejo kristalni hidrati.
Pri interakciji vodnih raztopin lutecijevih soli s fluorovodikovo kislino nastane zelo slabo topna oborina lutecijevega fluorida LuF 3. Isto spojino lahko dobimo z reakcijo lutecijevega oksida Lu 2 O 3 s plinastim vodikovim fluoridom ali fluorom.
Lutetijev hidroksid nastane s hidrolizo njegovih vodotopnih soli.
Lutecij - 71
Lutecij (Lu) je redkozemeljski element, atomsko število 71, atomska masa 174,97, tališče 1652 °C, gostota 9,8 g/cm3.
Ko so leta 1907 francoski kemiki raziskovalci tedaj odkriti element iterbij podvrgli spektralni analizi, so ugotovili, da je ta domnevno neodvisen element sestavljen iz dveh različnih elementov. Tistega z manjšo atomsko maso so poimenovali neojterbij, tistega z večjo atomsko maso pa lutecij v čast starodavnemu mestu Lutetia ob reki Seni, na mestu katerega je danes mesto Pariz.
Lutecij je v zemeljski skorji v zelo majhnih količinah - 8x10-5% celotne mase. V naravi se lutecij nahaja predvsem v monazitnem pesku in v industrijskih mineralih ksenotim, evksenitu in bastnezitu. V naravnih in umetnih surovinah so lutecijevi oksidi vsebovani v delcih odstotka celotne vsebnosti: v evdialitu - 0,43%, v naravnem koncentratu Tomtora - 0,1%.
V naravi obstajata dva izotopa lutecija. Eden od njih, lutecij-176, je radioaktiven, z beta radioaktivnostjo in je dolgoživ (razpolovna doba milijonov let), drugi izotop, lutecij-175, pa je stabilen. Ustvarjenih je bilo 32 umetnih radioaktivnih izotopov z razpolovno dobo od nekaj ur do nekaj sto dni.
Je zelo enostaven za obdelavo, lahko ga zvijemo v prožno folijo. Lutecij je najtežji redkozemeljski element (po gostoti je primerljiv z molibdenom), najbolj ognjevzdržen, eden najtežjih za sprostitev in zelo drag.
Pri sobni temperaturi na zraku je lutecij prekrit z oksidnim filmom, pri segrevanju na 400 °C zlahka oksidira. Pri segrevanju reagira s halogeni, žveplom in raznimi drugimi nekovinami. Lutecij dobro reagira z mineralnimi kislinami in tvori soli.
PREJEM.
Po izolaciji in obogatitvi iz mešanice redkih zemeljskih kovin se iz koncentrata pridobi lutecijev oksid Lu2O3. Ločevanje redkih zemeljskih kovin poteka po metodi frakcijske kristalizacije, ekstrakcije in ionske izmenjave. Za pridobitev kovinskega lutecija se lutecijev fluorid reducira s kalcijem.
UPORABA.
Zelo visoki stroški lutecija znatno omejujejo njegovo široko uporabo.
Metalurgija. Da bi kromovim zlitinam dali boljše mehanske lastnosti in olajšali njihovo obdelavo, so te zlitine legirane z lutecijem. Toplotno odporni materiali in zlitine, legirane z lutecijem, služijo veliko dlje.
Laserski materiali. Lutecijevi ioni se uporabljajo za ustvarjanje laserskega sevanja. Lutecijeve spojine, dopirane s holmijem in tulijem, se uporabljajo za proizvodnjo visokoenergijskih laserjev za obrambo in medicino.
Nosilci informacij. Za izdelavo pomnilniških medijev na cilindričnih magnetnih domenah se uporabljajo ferrogarnati, dopirani z lutecijem.
Magnetni materiali. Za ustvarjanje zlitin za zelo močne trajne magnete se uporabljajo spojine lutecij-železo-aluminij in lutecij-železo-silicij, s pomočjo katerih nastajajo trajni magneti z zelo visoko magnetno energijo.
Toplotno odporna keramika. Za ustvarjanje toplotno odpornih prevodnih povezav se včasih uporablja lutetijev kromit.
Nuklearna energija. Lutetijev oksid se uporablja za absorpcijo nevtronov v jedrskih reaktorjih. Lutetijev silikat, dopiran s cerijem, se uporablja v napravah kot detektor delcev v jedrski fiziki, fiziki delcev in atomski medicini.
-
LUTECIJ, Lu (lat. Lutetium; iz latinščine Lutetia Parisiorum ali Lutetia - Lutecija , ime glavnega mesta galskega plemena Parižanov, današnji Pariz * a. lutecij; n. lutecij, kasiopej; f. lutecij; in. lutecio), je kemični element III. skupine periodnega sistema, atomsko število 71, atomska masa 174.967, spada med redkozemeljske elemente (itrijeva podskupina lantanidov). Naravni lutecij predstavljata dva izotopa - 175 Lu (97,4%) in 176 Lu (2,6%); slednji je radioaktiven, ob R-razpadu se spremeni v stabilni izotop 176 Hf, T1/2 = 35,4 milijarde let. Znanih je več kot 20 umetnih izotopov in jedrskih izomerov lutecija. Leta 1907 odkril J. Urbain () in neodvisno K. Auer von Welsbach () in C. James ().
Lutecij je mehka srebrno bela kovina s heksagonalno tesno zapakirano kristalno mrežo (a = 0,35031 nm, c = 0,5509 nm), gostota 9840 kg/m3, tališče okoli 1660 °C, vrelišče okoli 3410 °C, toplotna kapaciteta 26 ,5 J/(mol.K), specifični električni upor 79,10 -4 (Ohm.m), temperaturni koeficient linearne razteznosti 12,5,10 K -1, Poissonovo razmerje 0,233, enostaven za strojno obdelavo. Lutecij ima oksidacijsko stopnjo +3. Na zraku je lutecij prekrit z gostim, stabilnim oksidnim filmom, pri segrevanju na 400 °C pa oksidira. Pri sobni temperaturi reagira s klorovodikovo, dušikovo, žveplovo in ortofosforno kislino, pri povišanih temperaturah (do 200 °C) pa z vodikom, borom, ogljikom, dušikom, žveplom. Oksid (seskvioksid) Lu 2 O 3 se pridobiva s termično razgradnjo lutecijevega nitrata, oksalata in drugih spojin nad 800 °C; trifluorid (LuF 3) - obarjanje iz vodnih raztopin lutecijevih soli pod delovanjem fluorovodikove kisline, lahko dobimo tudi z interakcijo Lu 2 O 3 s plinastim HF, F 2 ali NH 4 HF 2, termično razgradnjo kompleksov amonijevega fluorida pri 400-500 ° C itd.; hidroksid Lu(OH) 3 - z obdelavo vodotopnih lutecijevih soli z alkalijami. Povprečna vsebnost lutecija v zemeljski skorji je 8-10 -5 % teže, v morski vodi 1.2.10 -6 mg/l. Kisle kamnine vsebujejo več lutecija (1,10 -4%) kot bazične (6,10 -5%) in sedimentne (7,10 -5%). Tako kot drugi lantanoidi je tudi lutecij v majhnih količinah prisoten v številnih mineralih itrijeve podskupine redkih zemeljskih elementov ksenotim YPO 4, itrialit (Y, Th, U, Fe) 2 Si 2 O 7, gadolinit Y 2 FeBe 2 Si 2 O 10 , samarskit (Y , Er) (Nb, Ta) 2 O 6 itd.
Pri predelavi količine redkozemeljskih elementov, izoliranih iz mineralov, se lutecij sprosti s frakcijo težkih redkozemeljskih elementov. Lutecij je ločen od drugih elementov redkih zemelj z metodami ekstrakcije in ionske izmenjave. Kovinski lutecij se pridobiva s kalcetermično redukcijo LuF 3 . Uporablja se kot absorber plina v električnih vakuumskih napravah; čisti lutecij – za raziskovalne namene. Lutetijev oksid je sestavni del toplotno odporne keramike. Lutetijev trifluorid se uporablja za izdelavo materialov s fluoridnim laserjem.
MINISTRSTVO ZA IZOBRAŽEVANJE IN ZNANOST RUSKE FEDERACIJE
FGBOUVPO "Perm State National Research University"
Katedra za anorgansko kemijo
lutecij. Proizvodnja lutecija
Izdelal: dijak 5. letnika
Katedra za anorgansko kemijo
Glazunova E.A.
Preveril: Korzanov V.S.
Perm, 2014
Zgodovina odkritja
Kemični element III gr. periodni sistem. Spada med redkozemeljske elemente (itrijeva podskupina lantanidov). Naravni lutecij je sestavljen iz dveh izotopov 175Lu (97,40 %) in 176Lu (2,6 %); 176Lu je radioaktiven. Konfiguracija zunanje elektronske lupine 4f145s25p65d16s2; oksidacijsko stanje +3
Element v obliki oksida so leta 1907 neodvisno odkrili francoski kemik Georges Urban, avstrijski mineralog Karl Auer von Welsbach in ameriški kemik Charles James. Vsi so odkrili lutecij kot primesi v iterbijevem oksidu, ta pa je bil odkrit leta 1878 kot primes v erbijevem oksidu, izoliranem leta 1843 iz itrijevega oksida, odkritega leta 1797 v mineralu gadolinitu. Vsi ti redki zemeljski elementi imajo zelo podobne kemične lastnosti. Prednost odkritja pripada J. Urbanu.
izvor imena
Njegov odkritelj Georges Urbain je ime elementa izpeljal iz latinskega imena Pariza - Lutetia Parisorum. Za iterbij, iz katerega so izločili lutecij, je bilo predlagano ime neojterbij. Von Welsbach, ki je izpodbijal prednost odkritja elementa, je predlagal ime kasiopij za lutecij in aldebaranij za iterbij v čast ozvezdja severne poloble in najsvetlejše zvezde ozvezdja Bika. Glede na Urbainovo prednostno nalogo pri ločevanju lutecija in iterbija je leta 1914 Mednarodna komisija za atomske teže sprejela ime lutecij, ki je bilo leta 1949 spremenjeno v lutecij (rusko ime se ni spremenilo). Vendar pa je bilo do zgodnjih šestdesetih let prejšnjega stoletja ime kasiopija uporabljeno v delih nemških znanstvenikov.
Lastnosti
Fizične lastnosti
Lutecij je srebrno bela kovina, ki jo je mogoče enostavno obdelati. Je najtežji element med lantanidi tako po atomski teži kot po gostoti (9,8404 g/cm ³). Tališče lutecija (1663 °C) je najvišje med vsemi redkozemeljskimi elementi. Zaradi učinka kompresije lantanida ima lutecij najmanjši atomski in ionski polmer med vsemi lantanoidi.
Kemijske lastnosti
Pri sobni temperaturi na zraku je lutecij prekrit z gostim oksidnim filmom, pri temperaturi 400 °C pa oksidira. Pri segrevanju medsebojno deluje s halogeni, žveplom in drugimi nekovinami.
Lutecij reagira z anorganskimi kislinami in tvori soli.
hidroperoksidi (OH) 2(OOH)nH 2O dobimo iz raztopine soli ali iz hidroksida v obliki želatinaste oborine z delovanjem alkalije in vodikovega peroksida.
Predpostavlja se naslednji mehanizem za nastanek hidroperoksidov:
(OH) 3+H 2O 2→ Lu(OH) 2(OOH)+H 2O.
Hidroperoksid je zelo nestabilen. Ko je v ravnovesju z vodnimi raztopinami, izgubi del aktivnega kisika. Koncentrirani H 2SO 4ga razgradi s sproščanjem ozona. Pod vplivom razredčenega H 2SO 4H je izpuščen 2O 2; CO tudi deluje 2in veliko kislin. Po sušenju nad koncentrirano H 2SO 4peroksid izgubi vodo in del aktivnega kisika. Pri 200 º S popolno izločanjem aktivnega kisika pride. Lutetijev hidroperoksid zahteva nadaljnje raziskave.
Sulfati.
Sestava hidratiziranega lutecijevega sulfata Lu 2(TAKO 4)3nH 2O pripravimo z raztapljanjem oksida, hidroksida ali karbonata v razredčeni žveplovi kislini in nato izhlapevanjem raztopine. Sulfati se sproščajo z različno vsebnostjo kristalizacijske vode: Lu - 8.
Brezvodni sulfati
Pridobiva se s segrevanjem hidrata na 600-650 º C ali delovanje koncentriranega H 2SO 4na Lu 2O 3z močnim segrevanjem, ki mu sledi odstranitev odvečne kisline. Najprej nastane kislinski sulfat, ki pri segrevanju razpade:
2O 3+ 6H 2SO 4→ 2Ln(HSO 4)3+ 3H 2o,
Ln(HSO 4)3→ Ln 2(TAKO 4)3+3 SO 3+ 3H 2O.
Nadaljnje segrevanje povzroči nastanek bazične soli in pri približno 900 °C njena sestava ustreza formuli Lu 2O 3∙TAKO 3. Nad 1000 °C se glavna sol spremeni v oksid.
Brezvodni Lu sulfat 2(TAKO 4)3je higroskopičen prah. Dobro raztopimo v hladni vodi.
Tiosulfati 2(S 2O 3)3 nastane z interakcijo natrijevega ali barijevega tiosulfata z lutecijevo soljo. Tiosulfat je dobro topen v vodi, zato se iz razredčenih raztopin ne obarja. Iz koncentriranih raztopin se postopoma izloča v obliki praškaste mase. Tiosulfat popolnoma izsolimo iz raztopine z metilnim ali etilnim alkoholom. Ko raztopino nakisamo s klorovodikovo kislino, razpade:
2(S 2O 3)3→ Lu 2(TAKO 3)3+ 3S.
Temperatura se dvigne na 800-1000 º C vodi do razgradnje tiosulfata v oksosulfit Lu 2O(SO 3)2.
Seleniti 2(SeO 3)3nH 2O dobimo z delovanjem na lutecijevo sol z natrijevim selenitom ali selenovo kislino. Rahlo topen v vodi in mineralnih kislinah Topen v mineralnih kislinah v prisotnosti H 2O 2.
Nitrati (ŠT 3)3pridobljeno z reakcijo:
2O 3+6N 2O 4→ 2Lu(ŠT 3)3+3N 2O 3.
V obliki kristaliničnih hidratov nitrat dobimo z raztapljanjem lutecijevega oksida, hidroksida in karbonata v dušikovi kislini, čemur sledi izhlapevanje raztopine:
2O 3+6HNO 3→ 2Lu(ŠT 3)3+ 3H 2o, 2(CO 3)3+6HNO 3→ 2Lu(ŠT 3)3+ 3H 2O+3CO 2.
2(C 2O 4)3+ 3SiO 2+3/2O 2= Lu 2(SiO 3)3+ 6CO 2.
Silikat se ne topi v vodi. Ugotovljeno je bilo, da lutecij tvori Lu ortosilikat 2O 3SiO 2in Lu pirosilikat 2O 32SiO 2.
molibdati 2(MoO 4)3se pridobiva s taljenjem lutecijevega klorida z molibdati alkalijskih kovin ali z dehidracijo kristalnih molibdatnih hidratov s segrevanjem do taljenja. Lahko se pridobi z legiranjem Lu 2O 3z MoO 3pri 850-900 º Z.
Lutecijev molibdat tvori dvojne soli z molibdati drugih kovin. Pridobiva se s kristalizacijo iz taline, ki vsebuje lutecijev oksid, molibden in alkalni element. S kristalizacijo iz taline, ki vsebuje lutecijev molibdat in alkalijski element molibdat, nastanejo dvojni molibdati s sestavo MeLu(MoO4 )