Лютеций


Лютеций
71 ИттербийЛютецийГафний
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Иод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть Таллий Свинец Висмут Полоний Астат Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Борий Хассий Мейтнерий Дармштадтий Рентгений Коперниций Унунтрий Флеровий Унунпентий Ливерморий Унунсептий УнуноктийПериодическая система элементов
71Lu
Hexagonal.svg
Electron shell 071 Lutetium.svg
Внешний вид простого вещества
Лютеций
Твёрдый, плотный, серебристо-белый металл
Свойства атома
Имя, символ, номер

Люте́ций / Lutetium (Lu), 71

Атомная масса
(молярная масса)

174,967 а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Xe] 4f14 5d1 6s2

Радиус атома

175 пм

Химические свойства
Ковалентный радиус

156 пм

Радиус иона

(+3e) 85 пм

Электроотрицательность

1,27 (шкала Полинга)

Электродный потенциал

Lu←Lu3+ -2,30 В

Степени окисления

3

Энергия ионизации
(первый электрон)

513,0 (5,32) кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

9,8404 г/см³

Температура плавления

1936 K

Температура кипения

3668 K

Теплота испарения

414 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

26,5[1] Дж/(K·моль)

Молярный объём

17,8 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

гексагональная

Параметры решётки

a=3,503 c=5,551[2] Å

Отношение c/a

1,585

Прочие характеристики
Теплопроводность

(300 K) (16,4) Вт/(м·К)

71
Лютеций
Lu
174,967
4f145d16s2

Лютеций — химический элемент, относящийся к группе лантаноидов.

Содержание

История открытия

Элемент в виде оксида в 1907 году независимо друг от друга открыли французский химик Жорж Урбэн, 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 г. как примесь к оксиду эрбия, выделенному в 1843 г. из оксида иттрия, обнаруженного в 1797 г. в минерале гадолините. Все эти редкоземельные элементы имеют очень близкие химические свойства. Приоритет открытия принадлежит Ж. Урбэну.

Происхождение названия

Название элемента его первооткрыватель Жорж Урбен произвёл от латинского названия Парижа — Lutetia Parisorum. Для иттербия, от которого был отделён лютеций, было предложено название неоиттербий. Оспаривавший приоритет открытия элемента Фон Вельсбах предложил для лютеция название кассиопий (cassiopium), а для иттербия — альдебараний (aldebaranium) в честь созвездия Северного полушария и самой яркой звезды созвездия Тельца, соответственно. Учитывая приоритет Урбена в разделении лютеция и иттербия, в 1914 году Международная комиссия по атомным весам приняла название Lutecium, которое в 1949 г. было изменено на Lutetium (русское название не менялось). Тем не менее, до начала 1960-х годов в работах немецких учёных употреблялось название кассиопий.

Получение

Для получения лютеция производится его выделение из минералов вместе с другими тяжёлыми редкоземельными элементами. Отделение лютеция от других лантаноидов ведут методами экстракции, ионного обмена или дробной кристаллизацией, а металлический лютеций получается при восстановлении кальцием из фторида LuF3.

Цены

Цена металлического лютеция чистотой >99,9 % составляет 3,5—5,5 тыс. долларов за 1 кг[3]. Лютеций является самым дорогим из редкоземельных металлов[4], что обусловлено трудностью его выделения из смеси редкоземельных элементов и ограниченностью использования.

Свойства

Физические свойства

Лютеций — металл серебристо-белого цвета, легко поддаётся механической обработке. Он является самым тяжёлым элементом среди лантаноидов как по атомному весу, так и по плотности (9,8404 г/см³). Температура плавления лютеция (1663 °C) максимальна среди всех редкоземельных элементов. Благодаря эффекту лантаноидного сжатия, среди всех лантаноидов лютеций имеет наименьшие атомный и ионный радиусы.

Химические свойства

При комнатной температуре на воздухе лютеций покрывается плотной оксидной плёнкой, при температуре 400 °C окисляется. При нагреве взаимодействует с галогенами, серой и другими неметаллами.

Лютеций реагирует с неорганическими кислотами с образованием солей. При упаривании водорастворимых солей лютеция (хлоридов, сульфатов, ацетатов, нитратов) образуются кристаллогидраты.

При взаимодействии водных растворов солей лютеция с фтороводородной кислотой образуется очень мало растворимый осадок фторида лютеция LuF3. Это же соединение можно получить при реакции оксида лютеция Lu2O3 с газообразным фтороводородом или фтором.

Гидроксид лютеция образуется при гидролизе его водорастворимых солей.


Аналитическое определение

Как и другие редкоземельные элементы, 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).


Таблица изотопов

Нуклид Период полураспада Форма распада Спин и чётность ядра
150Lu Лютеций-150 43(5) мс p : 68.00 %
ε : 32.00 %
151Lu Лютеций-151 80.6(19) мс p : 63.40 %
ε : 36.60 %
152Lu Лютеций-152 650(70) мс ε : 100.00 %
εp : 15.00
153Lu Лютеций-153 0.9(2) с α ≈ 70.00 %
154Lu Лютеций-154 ≈ 2 с (9+)
155Lu Лютеций-155 68(1) мс 1/2+
156Lu Лютеций-156 494(12) мс 9+
157Lu Лютеций-157 6.8(18) с (11/2-)
158Lu Лютеций-158 10.6(3) с ε : 99.09 %
α : 0.91 %
159Lu Лютеций-159 12.1(10) с ε : 100.00 %
α : 0.10 %
160Lu Лютеций-160 36.1(3) с
161Lu Лютеций-161 77(2) с (9/2-)
162Lu Лютеций-162 1.37(2) мин
163Lu Лютеций-163 3.97(13) мин ε : 100.00 %
164Lu Лютеций-164 3.14(3) мин ε : 100.00 %
165Lu Лютеций-165 10.74(10) мин ε : 100.00 %
166Lu Лютеций-166 2.65(10) мин (3-)
167Lu Лютеций-167 51.5(10) мин 1/2+
168Lu Лютеций-168 5.5(1) мин 3+
169Lu Лютеций-169 34.06(5) ч 1/2-
170Lu Лютеций-170 2.012(20) д (4)-
171Lu Лютеций-171 8.24(3) д 1/2-
172Lu Лютеций-172 6.70(3) д 1-
173Lu Лютеций-173 1.37(1) лет ε : 100.00 %
174Lu Лютеций-174 3.31(5) лет (6)-
175Lu Лютеций-175 Стабильный
176Lu Лютеций-176 3.76(7)·1010 лет β : 100.00 %
177Lu Лютеций-177 6.6475(20) д 23/2-
178Lu Лютеций-178 28.4(2) мин (9-)
179Lu Лютеций-179 4.59(6) ч β : 100.00 %
180Lu Лютеций-180 5.7(1) мин β : 100.00 %
181Lu Лютеций-181 3.5(3) мин β : 100.00 %
182Lu Лютеций-182 2.0(2) мин β : 100.00 %
183Lu Лютеций-183 58(4) с β : 100.00 %
184Lu Лютеций-184 20(3) с β : 100.00 %

Распространённость в природе

Содержание в земной коре 0,00008 % по массе. Содержание в морской воде 0,0000012 мг/л. Основные промышленные минералы — ксенотим, эвксенит, бастнезит.

Биологическая роль

Растворимые соли малотоксичны.

Примечания

  1. Химическая энциклопедия: в 5-ти тт. / Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — Москва: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 619. — 671 с. — 100 000 экз.
  2. WebElements Periodic Table of the Elements | Lutetium | crystal structures
  3. Цены на лютеций
  4. Цены на соединения редкоземельных металлов

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Синонимы:

Смотреть что такое "Лютеций" в других словарях:

  • ЛЮТЕЦИЙ — (Lutetium), Lu, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 71, атомная масса 174,967; относится к редкоземельным элементам; металл. Открыт французским химиком Ж. Урбеном в 1907 …   Современная энциклопедия

  • ЛЮТЕЦИЙ — (лат. Lutetium) Lu, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 71, атомная масса 174,967, относится к лантаноидам. Название от Лютеции. Серебристо белый металл. Плотность 9,849 г/см³, tпл 1660 .С …   Большой Энциклопедический словарь

  • ЛЮТЕЦИЙ — (символ Lu), металлический элемент ряда ЛАНТАНОИДОВ, открыт в 1906 г. вместе с ИТТЕРБИЕМ. Получают из мона цитовых руд. Используется как катализатор, промышленного значения не имеет. Свойства: атомный номер 71, атомная масса 174,97; плотность… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • Лютеций —         Lu (лат. Lutetium; от лат. Lutetia Parisiorum или Lutetia Лютеция, назв. главного города галльского племени паризиев, совр. Париж * a. lutecium; н. Lutetium, Kassiopeium; ф. lutecium; и. lutecio), хим. элемент III гр. периодич. системы,… …   Геологическая энциклопедия

  • ЛЮТЕЦИЙ — (Lutetium), Lu, хим. элемент III группы периодич. системы элементов, ат. помер 71, ат. масса 174,967, относится к лантаноидам. Природный Л. состоит из смеси стабильного и слабо (b лет). Электронная конфигурация внеш. оболочек 5s2p6d16s2. Энергии… …   Физическая энциклопедия

  • лютеций — сущ., кол во синонимов: 4 • лантаноид (15) • лутеций (1) • металл (86) • …   Словарь синонимов

  • Лютеций — (Lutetium), Lu, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 71, атомная масса 174,967; относится к редкоземельным элементам; металл. Открыт французским химиком Ж. Урбеном в 1907.   …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • лютеций — я; м. Химический элемент (Lu) группы редкоземельных металлов (используется в ядерной, лазерной технике и т.п.). ● От названия города Лутеция в Галлии на реке Сене (Lutetia), на месте которого расположен Париж. * * * лютеций (лат. Lutetium),… …   Энциклопедический словарь

  • лютеций — (по лат. назв. Парижа lutecia) хим. элемент из семейства лантаноидов, символ Lu (лат. lutecium), металл. Новый словарь иностранных слов. by EdwART, , 2009. лютеций [< соб. Lutecia – латинское название Парижа] – редкий химический элемент, символ… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • Лютеций — Смотри Лютеций (Lu) …   Энциклопедический словарь по металлургии


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.