Lutécium

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
71 itterbiumlutéciumhafnium
Y

Lu

Lr
Általános
Név, vegyjel, rendszám lutécium, Lu, 71
Elemi sorozat lantanoidák
Csoport, periódus, mező ?, 6, d
Megjelenés ezüstfehér
Lu,71.jpg
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\Delta_{fus}{H}^\ominus ca. 22 kJ/mol
Párolgáshő \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
Hőmérséklet-vezetési 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 t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.
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

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.

Fizikai jellemzői[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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 (lantanoida-kontrakció) vezethető vissza.

Története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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 véghezvinnie 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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Monazit

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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. IUPAC Provisional Recommendations for the Nomenclature of Inorganic Chemistry (online draft of an updated version of the "Red Book" IR 3-6)”, 2004. október 17. (Hozzáférés ideje: 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
  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. ^ a b 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 ideje: 2009. június 6.) 
  10. Stephen B. Castor and James B. Hedrick. „Rare Earth Elements” (Hozzáférés ideje: 2009. június 6.)