Lutécium

A lutécium a periódusos rendszer egyik kémiai eleme. Vegyjele Lu, rendszáma 71. A periódusos rendszernek nem az f-mezőjében, hanem annak d-mezőjében helyezkedik el, ennek ellenére az IUPAC lantanoidaként osztályozza. Azon elemek közé tartozik, melyek a hagyományos osztályozás szerint a ritkaföldfémek közé tartoznak. Egyik izotópját, a ¹⁷⁶Lu-ot meteoritok korának meghatározására használják. A lutécium általában az ittriummal együtt fordul elő, fémötvözetekben és vegyi reakciók katalizátoraként alkalmazzák.

71 itterbium ← lutécium → hafnium Y ↑ Lu ↓ Lr 71 Lu Periódusos rendszer
Általános
Név, vegyjel, rendszám	lutécium, Lu, 71
Latin megnevezés	lutetium
Elemi sorozat	lantanoidák
Csoport, periódus, mező	?, 6, d
Megjelenés	ezüstfehér
Atomtömeg	174,967(1)  g/mol
Elektronszerkezet	[Xe] 4f14 5d1 6s2
Elektronok héjanként	2, 8, 18, 32, 9, 2
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség (szobahőm.)	9,841 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on	9,3 g/cm³
Olvadáspont	1925 K (1652 °C, 3006 °F)
Forráspont	3675 K (3402 °C, 6156 °F)
Olvadáshő$\Delta _{fus}{H}^{\ominus }$	ca. 22 kJ/mol
Párolgáshő $\Delta _{vap}{H}^{\ominus }$	414 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	(25 °C) 26,86 J/(mol·K)
Gőznyomás P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k T/K 1906 2103 2346 (2653) (3072) (3663)
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet	hexagonális
Oxidációs szám	3 (gyengén bázikus oxid)
Elektronegativitás	1,27 (Pauling-skála)
Ionizációs energia	1.: 523,5 kJ/mol
	2.: 1340 kJ/mol
	3.: 2022,3 kJ/mol
Atomsugár	175 pm
Atomsugár (számított)	217 pm
Kovalens sugár	160 pm
Egyebek
Mágnesség	nincs adat
Elektromos ellenállás	(r.t.) (poly) 582 nΩ·m
Hővezetési tényező	(300 K) 16,4 W/(m·K)
Hőtágulási tényező	(r.t.) (poly) 9,9 µm/(m·K)
Young-modulus	68,6 GPa
Nyírási modulus	27,2 GPa
Kompressziós modulus	47,6 GPa
Poisson-tényező	0,261
Vickers-keménység	1160 MPa
Brinell-keménység	893 HB
CAS-szám	7439-94-3
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A lutécium izotópjai izotóp természetes előfordulás felezési idő bomlás mód energia (MeV) termék 173Lu mest. 1,37 y ε 0,671 173Yb 174Lu mest. 3,31 y ε 1,374 174Yb 175Lu 97,41% Lu stabil 104 neutronnal 176Lu 2,59% 3,78 E10 y β- 1,193 176Hf
Hivatkozások

Fizikai jellemzői

A lutécium ezüstös-fehér, korrózióálló, három vegyértékű fém. A ritkaföldfémek között a legnehezebb és legkeményebb, atomsugara a legkisebb. A lantanoidák között a legmagasabb olvadáspontú elem, ez valószínűleg a lantanoidákra jellemző elektronfelhő-összehúzódásra (lantanoidakontrakció) vezethető vissza.

Története

A lutéciumot (Lutetia latinul Párizst jelent) egymástól függetlenül fedezte fel 1907-ben Georges Urbain francia tudós, Carl Auer von Welsbach báró, osztrák ásványtantudós és Charles James, amerikai vegyész. Mindannyian az itterbium ásványában, szennyezésként találták meg a lutéciumot. Az ásványról Marignac korábban azt feltételezte, hogy teljes egészében itterbiumot tartalmaz.

A lutécium elválasztását az itterbium ásványából először Urbainnek sikerült véghez vinnie és leírnia, ezért őt illette az elnevezés joga. A felfedezés elsősége körüli vita két szakmai cikkben is olvasható, ezekben Urbain és Welsbach kölcsönösen egymást vádolja azzal, hogy olyan eredményeket publikáltak, melyeket a másik kutatásai befolyásoltak.

Az elemek elnevezéséért felelős szervezet, a Commission on Atomic Mass 1909-ben döntötte el a vitát azzal, hogy az elsőséget Urbainnek adta, és az ő elnevezését fogadták el hivatalosként. Ezzel a döntéssel az egyetlen probléma az volt, hogy a bizottság négy tagjának egyike maga Urbain volt.

A történet fintora, hogy Charles James, aki szerényen kivonta magát az elsőség körüli vitából, a többieknél sokkal nagyobb léptékben dolgozott, és elvitathatatlanul ő rendelkezett akkoriban a legnagyobb mennyiségű lutéciummal.

Előfordulása

Monacit

A lutécium szinte bármely más ritkaföldfémmel együtt előfordulhat, de nagyon nehéz azoktól szeparálni. A gazdaságosan kitermelhető lutécium a monacit foszfát-ásványban (Ce, La stb.) PO₄ fordul elő, melynek lutéciumtartalma 0,003%. A lutécium koncentrációja a földkéregben 0,5 mg/kg. A legfontosabb lelőhelyek Kínában, az Egyesült Államokban, Brazíliában, Indiában, Srí Lankán és Ausztráliában találhatók. A világon összesen kitermelt lutécium mennyisége körülbelül 10 tonna évente. Tiszta lutécium fémet csak az utóbbi időben sikerült előállítani, előkészítése rendkívül bonyolult. A ritkaföldfémek közül az egyik legritkább és legdrágább elem, ára 10 000 dollár/kg körül mozog.