Virtual Laboratory Wiki
Люте́ций / Lutetium (Lu)
Атомный номер 71
Внешний вид простого вещества редкоземельный металл; твёрдый, плотный; цвет — серебристо-белый
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
174,967 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 175 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
513,0 (5,32) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Xe] 4f14 5d1 6s2
Химические свойства
Ковалентный радиус 156 пм
Радиус иона (+3e) 85 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
1,27
Электродный потенциал Lu←Lu3+ -2,30 В
Степени окисления 3
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность 9,8404 г/см³
Удельная теплоёмкость 0,155 Дж/(K·моль)
Теплопроводность (16,4) Вт/(м·K)
Температура плавления 1936 K
Теплота плавления n/a кДж/моль
Температура кипения 3668 K
Теплота испарения 414 кДж/моль
Молярный объём 17,8 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки гексагональная
Период решётки 3,510 Å
Отношение c/a 1,585
Температура Дебая n/a K


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[]

Цены[]

Цена[1] металлического лютеция чистотой >99,9% составляет 3.5-5.5 долл за 1 г. [2] 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).

Распространённость в природе[]

Биологическая роль[]

Ссылки[]




Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Лютеций. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .