Loading AI tools
химический элемент с порядковым номером 71 Из Википедии, свободной энциклопедии
Люте́ций (химический символ — Lu, от лат. Lutetium) — химический элемент 3-й группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы третьей группы, IIIB) шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 71.
| Лютеций | ||||
|---|---|---|---|---|
| ← Иттербий | Гафний → | ||||
| ||||
| Внешний вид простого вещества | ||||
 Образцы очищенного лютеция |
||||
| Свойства атома | ||||
| Название, символ, номер | Люте́ций / Lutetium (Lu), 71 | |||
| Группа, период, блок |
3 (устар. 3), 6, f-элемент |
|||
| Атомная масса (молярная масса) |
174,9668(1)[1] а. е. м. (г/моль) | |||
| Электронная конфигурация | [Xe] 6s24f145d1 | |||
| 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 К (1662,85 °С) | |||
| Температура кипения | 3668 К (3394,85 °С) | |||
| Мол. теплота испарения | 414 кДж/моль | |||
| Молярная теплоёмкость | 26,5[2] Дж/(K·моль) | |||
| Молярный объём | 17,8 см³/моль | |||
| Кристаллическая решётка простого вещества | ||||
| Структура решётки | Гексагональная | |||
| Параметры решётки | a = 3,503, c = 5,551[3] | |||
| Отношение c/a | 1,585 | |||
| Прочие характеристики | ||||
| Теплопроводность | (300 K) (16,4) Вт/(м·К) | |||
| Номер CAS | 7439-94-3 | |||
| 71 | Лютеций |
| 4f145d16s2 | |
Относится к семейству лантаноидов.
Простое вещество лютеций — это плотный редкоземельный металл серебристо-белого цвета.
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[англ.]. Все они обнаружили лютеций в виде примеси к оксиду иттербия, который, в свою очередь, был открыт в 1878 году как примесь к оксиду эрбия, выделенному в 1843 году из оксида иттрия, обнаруженного в 1797 году в минерале гадолините. Все эти редкоземельные элементы имеют очень близкие химические свойства. Приоритет открытия принадлежит Ж. Урбэну.
Название элемента его первооткрыватель Жорж Урбэн произвёл от латинского названия Парижа — Lutetia Parisiorum. 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 Урбэна в разделении лютеция и иттербия, в 1914 году Международная комиссия по атомным весам приняла название Lutecium, которое в 1949 году было изменено на Lutetium (русское название не менялось). Тем не менее до начала 1960-х годов в работах немецких учёных употреблялось название «кассиопий».
Полная электронная конфигурация атома лютеция: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d1
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. Не радиоактивен. Является проводником.
По химическим свойствам лютеций является типичным лантаноидом: 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 малорастворимый 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.
Как и другие редкоземельные элементы, может быть определён фотометрически с реагентом ализариновый красный С.
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.
Цена металлического лютеция чистотой >99,9 % составляет 3,5—5,5 тыс. долларов за 1 кг[4]. Лютеций является самым дорогим из редкоземельных металлов, что обусловлено трудностью его выделения из смеси редкоземельных элементов и ограниченностью использования.
 | В разделе не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску). |
Феррогранаты, допированные лютецием (например, гадолиний-галлиевый гранат, GGG), используются для производства носителей информации на ЦМД (цилиндрических магнитных доменах).
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.
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.).
Некоторое применение находит хромит лютеция.
Оксид лютеция находит небольшое по объёму применение в атомной технике как поглотитель нейтронов, а также в качестве активационного детектора. Монокристаллический силикат лютеция (Lu2(SiO3)3), 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).
Оксид лютеция применяется для регулирования свойств сверхпроводящих металлооксидных керамик.
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.
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).
Содержание в земной коре — 0,00008 % по массе. Содержание в морской воде — 0,0000012 мг/л. Основные промышленные минералы — ксенотим, эвксенит, бастнезит.
Не играет какой-либо биологической роли. Растворимые соли лютеция малотоксичны.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
