| 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[]
|
Лютеций на Викискладе? |
|---|
|
Это незавершённая статья о химическом элементе. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
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 .