Главная » Статьи » ПСЭ » Лютеций

Статьи

Лютеций

Лютеций
Атомный номер71
Внешний вид простого веществаЛютецийредкоземельный металл; твёрдый, плотный; цвет — серебристо-белый
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
174,967 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома175 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
513,0 (5,32) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация[Xe] 4f14 5d1 6s2
Химические свойства
Ковалентный радиус156 пм
Радиус иона(+3e) 85 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
1,27
Электродный потенциалLu←Lu3+ -2,30 В
Степени окисления3
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность9,8404 г/см³
Молярная теплоёмкость26,5[1] Дж/(K·моль)
Теплопроводность(16,4) Вт/(м·K)
Температура плавления1936 K
Теплота плавленияn/a кДж/моль
Температура кипения3668 K
Теплота испарения414 кДж/моль
Молярный объём17,8 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решёткигексагональная
Параметры решётки3,510 Å
Отношение c/a1,585
Температура Дебаяn/a K
Lu71
174,967
[Xe]4f145d16s2
Лютеций

История открытия

Элемент открыли (в виде оксида) в 1907 независимо друг от друга французский химик Жорж Урбен, 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 как примесь к оксиду эрбия, который был выделен в 1843 из оксида иттрия, обнаруженного в 1797 в минерале гадолините. Все эти редкоземельные элементы имеют очень близкие химические свойства. Приоритет открытия принадлежит Урбену.

Происхождение названия

Название элемента его первооткрыватель Жорж Урбен произвёл от латинского названия Парижа — Lutetia Parisorum. Он предложил также название неоиттербий для иттербия (который, как было выяснено в результате разделения, являлся смесью двух элементов), которое, однако, было впоследствии отброшено. В 1914 название элемента было принято Международной комиссией по атомным весам в латинской форме Lutecium. В 1949 оно было изменено на Lutetium. Русское название не изменялось.

Фон Вельсбах предложил для лютеция название кассиопий (cassiopium) в честь созвездия, для иттербия — альдебараний (aldebaranium) в честь звезды Альдебаран. Однако, учитывая приоритет Урбена в разделении лютеция и иттербия, предложения фон Вельсбаха не были приняты. Тем не менее до начала 1960-х годов немецкие учёные употребляли в своих работах название кассиопий.

Получение

Отделение лютеция от других лантаноидов ведут методами экстракции, ионного обмена или дробной кристаллизацией.

Цены

Цена металлического лютеция чистотой >99,9% составляет 3.5-5.5 тыс. долл за 1 кг. Лютеций является самым дорогим из существующих в природе редкоземельных элементов, что обусловлено трудностью его выделения из смеси РЗЭ и ограниченностью использования.

Свойства

Физические свойства

Твёрдый блестящий металл, может быть прокатан в упругую фольгу. Лютеций является самым тяжёлым элементом среди лантаноидов как по атомному весу, так и по плотности (9,8404 г/см3). Кроме того, температура плавления лютеция (1663°C) максимальна среди всех редкоземельных элементов. Благодаря эффекту лантаноидного сжатия, среди всех лантаноидов лютеций имеет наименьший радиус иона.

Химические свойства

Очень медленно окисляется на воздухе, длительное время сохраняя блеск.

Бромид лютеция(III) (кристаллогидрат) имеет розовый цвет, хорошо растворим в воде.

С солями фтороводородной кислоты образует очень мало растворимый осадок фторида лютеция.

Со щелочами образует нерастворимый гидроксид.

Аналитическое определение

Как и другие РЗЭ, 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

Природный 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).

НуклидВремя полураспадаФорма распада
150Lu Лютеций-15043 ms 5p : 68.00 %
ε : 32.00 %
151Lu Лютеций-15180.6 ms 19p : 63.40 %
ε : 36.60 %
152Lu Лютеций-1520.7 s 1ε : 100.00 %
εp : 15.00
153Lu Лютеций-1530.9 s 2α ≈ 70.00 %
154Lu Лютеций-154≈ 2 s(9+)
155Lu Лютеций-15568 ms 11/2+
156Lu Лютеций-156494 ms 129+
157Lu Лютеций-1576.8 s 18(11/2-)
158Lu Лютеций-15810.6 s 3ε : 99.09 %
α : 0.91 %
159Lu Лютеций-15912.1 s 10ε : 100.00 %
α : 0.10 %
160Lu Лютеций-16036.1 s 3 
161Lu Лютеций-16177 s 2(9/2-)
162Lu Лютеций-1621.37 m 2 
163Lu Лютеций-1633.97 m 13ε : 100.00 %
164Lu Лютеций-1643.14 m 3ε : 100.00 %
165Lu Лютеций-16510.74 m 10ε : 100.00 %
166Lu Лютеций-1662.65 m 10(3-)
167Lu Лютеций-16751.5 m 101/2+
168Lu Лютеций-1685.5 m 13+
169Lu Лютеций-16934.06 h 51/2-
170Lu Лютеций-1702.012 d 20(4)-
171Lu Лютеций-1718.24 d 31/2-
172Lu Лютеций-1726.70 d 31-
173Lu Лютеций-1731.37 y 1ε : 100.00 %
174Lu Лютеций-1743.31 y 5(6)-
175Lu Лютеций-175Стабильный 
176Lu Лютеций-1763.76E+10 y 7β- : 100.00 %
177Lu Лютеций-1776.6475 d 2023/2-
178Lu Лютеций-17828.4 m 2(9-)
179Lu Лютеций-1794.59 h 6β- : 100.00 %
180Lu Лютеций-1805.7 m 1β- : 100.00 %
181Lu Лютеций-1813.5 m 3β- : 100.00 %
182Lu Лютеций-1822.0 m 2β- : 100.00 %
183Lu Лютеций-18358 s 4β- : 100.00 %
184Lu Лютеций-18420 s 3β- : 100.00 %

Распространённость в природе

Содержание в земной коре 0,00008% по массе. Содержание в морской воде 0,000 0012 мг/л. Основные промышленные минералы — ксенотим, эвксенит, бастнезит.

Биологическая роль

Периодическая система химических элементов Менделеева:

Периодическая система элементов

IA

IIA

IIIB

IVB

VB

VIB

VIIB

----

VIIIB

----

IB

IIB

IIIA

IVA

VA

VIA

VIIA

VIIIA

Период                  
11

H
Водород

                2

He
Гелий

23

Li
Литий

4

Be
Бериллий

          5

B
Бор

6

C
Углерод

7

N
Азот

8

O
Кислород

9

F
Фтор

10

Ne
Неон

311

Na
Натрий

12

Mg
Магний

          13

Al
Алюминий

14

Si
Кремний

15

P
Фосфор

16

S
Сера

17

Cl
Хлор

18

Ar
Аргон

419

K
Калий

20

Ca
Кальций

21

Sc
Скандий

22

Ti
Титан

23

V
Ванадий

24

Cr
Хром

25

Mn
Марганец

26

Fe
Железо

27

Co
Кобальт

28

Ni
Никель

29

Cu
Медь

30

Zn
Цинк

31

Ga
Галлий

32

Ge
Германий

33

As
Мышьяк

34

Se
Селен

35

Br
Бром

36

Kr
Криптон

537

Rb
Рубидий

38

Sr
Стронций

39

Y
Иттрий

40

Zr
Цирконий

41

Nb
Ниобий

42

Mo
Молибден

(43)

Tc
Технеций

44

Ru
Рутений

45

Rh
Родий

46

Pd
Палладий

47

Ag
Серебро

48

Cd
Кадмий

49

In
Индий

50

Sn
Олово

51

Sb
Сурьма

52

Te
Теллур

53

I
Иод

54

Xe
Ксенон

655

Cs
Цезий

56

Ba
Барий

*72

Hf
Гафний

73

Ta
Тантал

74

W
Вольфрам

75

Re
Рений

76

Os
Осмий

77

Ir
Иридий

78

Pt
Платина

79

Au
Золото

80

Hg
Ртуть

81

Tl
Таллий

82

Pb
Свинец

83

Bi
Висмут

(84)

Po
Полоний

(85)

At
Астат

86

Rn
Радон

787

Fr
Франций

88

Ra
Радий

**(104)

Rf
Резерфордий

(105)

Db
Дубний

(106)

Sg
Сиборгий

(107)

Bh
Борий

(108)

Hs
Хассий

(109)

Mt
Мейтнерий

(110)

Ds
Дармштадтий

(111)

Rg
Рентгений

(112)

Cp
Коперниций

(113)

Uut
Унунтрий

(114)

Uuq
Унунквадий

(115)

Uup
Унунпентий

(116)

Uuh
Унунгексий

(117)

Uus
Унунсептий

(118)

Uuo
Унуноктий

8(119)

Uue
Унуненний

(120)

Ubn
Унбинилий

                
Лантаноиды *57

La
Лантан

58

Ce
Церий

59

Pr
Празеодим

60

Nd
Неодим

(61)

Pm
Прометий

62

Sm
Самарий

63

Eu
Европий

64

Gd
Гадолиний

65

Tb
Тербий

66

Dy
Диспрозий

67

Ho
Гольмй

68

Er
Эрбий

69

Tm
Тулий

70

Yb
Иттербий

71

Lu
Лютеций

 
Актиноиды **89

Ac
Актиний

90

Th
Торий

91

Pa
Протактиний

92

U
Уран

(93)

Np
Нептуний

(94)

Pu
Плутоний

(95)

Am
Америций

(96)

Cm
Кюрий

(97)

Bk
Берклий

(98)

Cf
Калифорний

(99)

Es
Эйнштейний

(100)

Fm
Фермий

(101)

Md
Менделевий

(102)

No
Нобелей

(103)

Lr
Лоуренсий


Химические семейства элементов периодической таблицы
Щелочные металлыЩёлочноземельные металлыЛантаноидыАктиноидыПереходные металлы
Лёгкие металлыПолуметаллыНеметаллыГалогеныИнертные газы
 

+7 (812)

Телефоны отделов продаж:

337-18-93 - отдел моющих средств и хозтоваров-многоканальный.
337-18-94 - отдел ветзоотехники и агрохимии
337-18-95 - отдел лабораторной посуды
337-18-96 - отдел химии и спецодежды
337-18-97 - отдел лабораторного оборудования и приборов

Адреса электронной почты:

him_spb@mail.ru
himsnab.53@list.ru

Адрес:

198095, г. Санкт-Петербург, ул. Швецова, дом 23 (Здание ТЭМП)

© 2009 — «ХИМСНАБ»
Все права защищены

Отказ от ответственности



Создание сайта — «Consepto»
Продвижение сайта — «1 Место»