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.^[1] 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${\displaystyle \Delta _{fus}{H}^{\ominus }}$	ca. 22 kJ/mol
Párolgáshő ${\displaystyle \Delta _{vap}{H}^{\ominus }}$	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.^[2] 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,^[3] Carl Auer von Welsbach báró, osztrák ásványtantudós és Charles James, amerikai vegyész.^[4] 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.^[5][6]

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.^[7]

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.^[8]

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.^[8] 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.^[9][10]

Hivatkozások

1. „IUPAC Provisional Recommendations for the Nomenclature of Inorganic Chemistry (online draft of an updated version of the "Red Book" IR 3-6)”, 2004. november 4.. [2006. október 27-i dátummal az eredetiből archiválva] (Hozzáférés: 2009. június 6.)
2. Parker, Sybil P.. Dictionary of Scientific and Technical Terms, 3rd ed. New York: McGraw-Hill (1984)
3. M. G. Urbain (1908). „Un nouvel élément, le lutécium, résultant du dédoublement de l'ytterbium de Marignac”. Comptes rendus 145, 759–762. o.
4. Separation of Rare Earth Elements. [2013. október 12-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2010. március 30.)
5. C. Auer v. Welsbach (1908). „Die Zerlegung des Ytterbiums in seine Elemente”. Monatshefte für Chemie 29 (2), 181–225. o. DOI:10.1007/BF01558944.
6. G. Urbain (1909). „Lutetium und Neoytterbium oder Cassiopeium und Aldebaranium -- Erwiderung auf den Artikel des Herrn Auer v. Welsbach”. Monatshefte für Chemie 31 (10), I. o. DOI:10.1007/BF01530262.
7. F. W. Clarke, W. Ostwald, T. E. Thorpe, G. Urbain (1909). „Bericht des Internationalen Atomgewichts-Ausschusses für 1909”. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft 42 (1), 11–17. o. DOI:10.1002/cber.19090420104.
8. John Emsley. Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements. US: Oxford University Press, 240–242. o. (2001). ISBN 0198503415
9. James B. Hedrick. „Rare-Earth Metals”, USGS (Hozzáférés: 2009. június 6.)
10. Stephen B. Castor and James B. Hedrick. „Rare Earth Elements” (Hozzáférés: 2009. június 6.)

• Kémiaportál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap