Википедија

Lutecijum

Lutecijum (Lu, lat. lutetium) je hemijski element iz grupe lantanoida sa atomskim brojem 71.[4][5] Ime je dobio od latinskog naziva za grad Pariz. Lutecijum je zastupljen u zemljinoj kori u količini od 0,51 ppm. To je srebrnasto-svetli metal, koji je na suvom vazduhu otporan na koroziju, ali ne i u prisustvu vlage. Lutecijum se smatra prvim elementom u 6. periodi prelaznih metala ili, u drugim prilikama, poslednjim elementom serije lantanoida. Tradicionalno se ubraja u retke zemlje.

Lutecijum
Opšta svojstva
Ime, simbollutecijum, Lu
Izgledsrebrnasto beo
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
–[a]
↑
Lu
↓
Lr
iterbijum ← lutecijum → hafnijum ‍
Atomski broj (Z)71
Grupa, periodagrupa N/D (ponekad se smatra da je u grupi 3), perioda 6
Blokf-blok (poneka se smatra delom d-bloka)
Kategorija  lantanoid, ponekad se smatra prelaznim metalom
Rel. at. masa (Ar)174,9668(1)[2]
El. konfiguracija
po ljuskama
2, 8, 18, 32, 9, 2
Fizička svojstva
Tačka topljenja1925 K ​(1652 °‍C, ​3006 °F)
Tačka ključanja3675 K ​(3402 °‍C, ​6156 °F)
Gustina pri s.t.9,841 g/cm3
tečno st., na t.t.9,3 g/cm3
Toplota fuzijeca. 22 kJ/mol
Toplota isparavanja414 kJ/mol
Mol. topl. kapacitet26,86 J/(mol·K)
Napon pare
P (Pa) 100 101 102
na T (K) 1906 2103 2346
P (Pa) 103 104 105
na T (K) (2653) (3072) (3663)
Atomska svojstva
Elektronegativnost1,27
Energije jonizacije1: 523,5 kJ/mol
2: 1340 kJ/mol
3: 2022,3 kJ/mol
Atomski radijus174 pm
Kovalentni radijus187±8 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura ​zbijena heksagonalna (HCP)
Zbijena heksagonalna (HCP) kristalna struktura za lutecijum
Topl. širenjepoli: 9,9 µm/(m·K) (na s.t.)
Topl. vodljivost16,4 W/(m·K)
Električna otpornostpoli: 582 nΩ·m (na s.t.)
Magnetni rasporedparamagnetičan[3]
Jangov modul68,6 GPa
Modul smicanja27,2 GPa
Modul stišljivosti47,6 GPa
Poasonov koeficijent0,261
Vikersova tvrdoća755–1160 MPa
Brinelova tvrdoća890–1300 MPa
CAS broj7439-94-3
Istorija
Imenovanjepo lat. Lutetia-i, latinski za: Pariz, u rimskoj eri
OtkrićeKarl Auer i Žorž Irben (1906)
Prva izolacijaKarl Auer (1906)
Imenovanje i eponimŽorž Irben (1906)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
173Lu syn 1,37 y ε 173Yb
174Lu syn 3,31 y ε 174Yb
175Lu 97,401% stabilni
176Lu 2,599% 3,78×1010 y β− 176Hf
reference • Vikipodaci

Lutecijum su nezavisno jedan od drugog 1907. otkrili francuski naučnik Žorž Irben, austrijski mineralog baron Karl Auer i američki hemičar Čarls Džejms. Svi su pronašli lutecijum kao nečistoću u mineralu iterbiji, za koji se prethodno mislilo da se u potpunosti sastoji od elementa iterbijuma. Prepirka oko prvog otkrića usledila je vrlo brzo, nakon što su se Irben i fon Velsbah međusobno optuživali da su objavljeni rezultati poslužili ovom drugom za objavu otkrića. Čast za davanje imena elementu pripala je Irbenu, jer je on svoje rezultate objavio pre. Odabrao je ime lutecium za novi element, ali je 1949. promenjeno na lutecijum. Godine 1909. napokon je čast otkrića pripisana Irbenu, a njegov predlog imena usvojen. Međutim, naziv kasiopeijum (cassiopeium, kasnije cassiopium) koji je predložio von Velsbah je korišteno među mnogim nemačkim naučnicima sve do 1950-ih.

On nije izrazito raširen element, mada je znatno zastupljeniji od srebra u Zemljinoj kori. Upotrebljava se u vrlo malo aplikacija. Izotop lutecijum-176 je relativno dosta raširen (2,5%) radioaktivni izotop čije vreme poluraspada iznosi 38 milijardi godina, a koristan je u procenama starosti meteorita. Lutecijum se često javlja povezan s drugim elementima poput itrijuma, a ponekad se koristi u legurama s metalima te kao katalizator u raznim hemijskim reakcijama. 177Lu-DOTA-TATE se koristi pri radionuklidnoj terapiji u nuklearnoj medicini kod lečenja neuroendokrinih tumora. Lutecijum ima najvišu tvrdoću po Brinelu od svih lantanoida od 890 do 1300 MPa.[6]

Istorija uredi

Naziv lutecijum izveden je iz latinskog imena Lutetia (današnji Pariz). Element su otkrili 1907. godine, nezavisno jedan od drugog, francuski naučnik Žorž Irben, austrijski mineralog baron Karl Auer fon Velsbah i američki hemičar Čarls Džejms.[7][8] Oni su pronašli određenu „nečistoću” u mineralu iterbiji, za koju je švajcarski hemičar Žan Šarl Galisar de Marinjak smatrao da se u potpunosti sastoji od elementa iterbijuma.[9] Naučnici su predložili različita imena za novi element: Irben je odabrao neoiterbijum i lutecijum,[10] dok je Velsbah odabrao aldebaranijum i kasiopeijum (prema zvezdi Aldebaranu i sazvežđu Kasiopeje).[11] Oba naučnika su se sporila tvrdeći da je suparnik objavio rezultate na bazi tuđeg rada.

Međunarodna komisija za atomske težine, koja je u to vreme imala nadležnost za davanje imena novim elementima, presudila je 1909. u ovom slučaju dajući prioritet Irbenu, te usvajajući njegov predlog kao zvanično ime, pravdajući se time što je Irben prvi dao tačan opis izdvajanja lutecijuma iz Marinjakovog „iterbijuma”;[9] te je nakon dodele Irbenovog imena, naziv neoiterbijum je vraćen u iterbijum. Gotovo do 1950-ih godina neki hemičari sa nemačkog govornog područja koristili su Velsbahov naziv kasiopeijum za ovaj metal, a 1949. zvanični međunarodni naziv umesto lutetijum prebačen je u lutecijum. Razlog toj promeni je bilo što je Velsbahov uzorak iz 1907. bio potpuno čist, dok je Irbenov uzorak sadržavao lutecijum samo u malim količinama.[12] To je kasnije navelo Irbena da pomisli da je otkrio element 72, a kojem je dao naziv keltijum, što je zapravo bio vrlo čisti lutecijum. Kasnija diskreditacija Irbenovog rada na otkriću elementa 72 dovela je do ponovnog davanja zasluga za otkriće Velsbahu, te je element jedno vreme nosio ime kasiopeijum u nemačkom govornom području.[12] Čarls Džejms koji je prvobitno bio na marginama prepirki, radio je u mnogo većem obimu pa je u to vreme posedovao izuzetno veliku količinu lutecijuma.[13] Potpuno čisti metalni lutecijum dobijen je tek 1953. godine.[13]

Osobine uredi

Fizičke uredi

Atom lutecijuma ima 71 elektron, koji su aranžirani u elektronsku konfiguraciju [Xe] 4f145d16s2.[14] Pri stupanju u hemijske reakcije, on gubi svoja dva elektrona iz spoljne ljuske i jedan 5d elektron. Atom lutecijuma je najmanji po veličini od svih atoma lantanoida zbog njihove kontrakcije,[15] a rezultat toga je da on ima najveću gustinu, najvišu tačku topljenja i najveću tvrdoću među lantanoidima.[16]

Hemijske uredi

 
Struktura lutecijum(III)-hlorida

U svim jedinjenjima, lutecijum se javlja u oksidacionom stanju +3. Vodeni rastvori većine soli lutecijuma su bezbojni a nakon isparavanja tečnosti zaostaju bele kristalne čvrste materije. Jedini izuzetak među njima je jodid lutecijuma. Rastvorljive soli, poput nitrata, sulfata i acetata grade hidrate nakon kristalizacije. Oksid lutecijuma, kao i njegov hidroksid, fluorid, karbonat, fosfat i oksalat su nerastvorljivi u vodi.[17]

Metalni lutecijum je donekle nestabilan kada se izloži delovanju vazduha pri standardnim uslovima, ali pri temperaturi od 150 °C vrlo lako sagoreva gradeći lutecijum-oksid. Dobijeno jedinjenje je poznato po tome što apsorbuje vodu i ugljen dioksid, te se može koristiti za uklanjanje vodene pare iz takvih jedinjenja u zatvorenim posudama.[18] Slična opažanja primećena su tokom reakcija između lutecijuma i vode (spore su u hladnim, a vrlo brze u toplim uslovima), u takvoj reakciji nastaje lutecijum-hidroksid.[19] Takođe je poznato da lutecijum kao metal reaguje sa četiri najlakša halogena gradeći trihalide, a svi su rastvorljivi u vodi osim fluorida. Lutecijum se vrlo lako rastvara u slabim kiselinama[18] i razblaženoj sumpornoj kiselini gradeći rastvore koji sadrže bezbojne jone lutecijuma, a koji su koordinirani sa sedam do devet molekula vode, pri čemu je prosek [Lu(H2O)8,2]3+.[20]

2 Lu + 3 H2SO4 → 2 Lu3+ + 3 SO2–
4 + 3 H2↑

Izotopi uredi

Na Zemlji, lutecijum se javlja u obliku dva izotopa: lutecijum-175 i lutecijum-176. Među njima jedino je 175Lu stabilan, što znači da je ovaj element monoizotopni. Izotop 176Lu se raspada preko beta raspada sa vremenom poluraspada od oko 3,78×1010 godina. Ovaj izotop sačinjava 2,5% prirodne izotopske smese elementa.[21] Do danas, otkrivena su i opisana 32 sintetička radioaktivna izotopa, čije mase se kreću od 149,973 (lutecijum-150) do 183,961 (lutecijum-184). Među njima najstabilniji je izotop lutecijum-174 čije vreme poluraspada iznosi 3,31 godine, a sledi lutecijum-173 sa vremenom poluraspada od 1,37 godina.[21] Svi ostali radioaktivni izotopi imaju vremena poluraspada kraća od devet dana, a većina od njih raspada se za manje od pola sata.[21] Izotopi lakši od stabilnog 175Lu raspadaju se zahvatom elektrona dajući izotope iterbijuma, uz neznatnu emisiju alfa čestica i pozitrona, dok se teži izotopi pretežno raspadaju beta raspadom na izotope hafnijuma.[21]

Ovaj element ima i 42 poznata nuklearna izomera čije su mase 150, 151, 153 do 162 te 166 do 180 (svaka masa nužno ne odgovara isključivo samo jednom izomeru. Najstabilniji nuklearni izomer je lutecijum-177m, čije vreme poluraspada iznosi 160,4 dana a sledi lutecijum-174m sa 142 dana. Ovo je duže od vremena poluraspada svih radioaktivnih izotopa u osnovnom stanju, osim lutecijuma-173, 174 i 176.[21]

Napomene uredi

  1. ^ Sporno je da li grupa 3 sadrži lutecijum i lorencijum, u tom slučaju se itrijum (Y) pojavljuje iznad lutecijuma, ili ako sadrži lantan i aktinijum, u kom slučaju lutecijum nema lakši kongener. IUPAC je pokrenuo projekat 18. decembra 2015. godine da bi se preporučilo koji bi to trebao biti.[1]

Reference uredi

  1. ^ IUPAC, 18 December 2015
  2. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  3. ^ Lide, D. R., ur. (2005). „Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds”. CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (86th izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. Arhivirano iz originala 03. 03. 2011. g. Pristupljeno 14. 01. 2021. 
  4. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  5. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  6. ^ Samsonov, G. V., ur. (1968). „Mechanical Properties of the Elements”. Handbook of the physicochemical properties of the elements. New York, SAD: IFI-Plenum. ISBN 978-1-4684-6066-7. doi:10.1007/978-1-4684-6066-7_7. Arhivirano iz originala 2. 4. 2015. g. Pristupljeno 13. 4. 2017. 
  7. ^ James, C. (1907). „A new method for the separation of the yttrium earths”. Journal of the American Chemical Society. 29: 495—499. doi:10.1021/ja01958a010. 
  8. ^ „Separation of Rare Earth Elements by Charles James”. National Historic Chemical Landmarks. American Chemical Society. Pristupljeno 21. 2. 2014. 
  9. ^ a b Urbain G. (1907). „Un nouvel élément: le lutécium, résultant du dédoublement de l'ytterbium de Marignac”. Comptes rendus …. 145: 759—762. 
  10. ^ G. Urbain (1909). „Lutetium und Neoytterbium oder Cassiopeium und Aldebaranium -- Erwiderung auf den Artikel des Herrn Auer v. Welsbach.”. Monatshefte für Chemie. 31 (10): 1. doi:10.1007/BF01530262. 
  11. ^ Carl A. Welsbach (1908). „Die Zerlegung des Ytterbiums in seine Elemente” [Resolution of ytterbium into its elements]. Monatshefte für Chemie. 29 (2): 181—225, 191. doi:10.1007/BF01558944. 
  12. ^ a b Thyssen Pieter; Binnemans Koen (2011). „Accommodation of the Rare Earths in the Periodic Table: A Historical Analysis”. Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths. Amsterdam: Elsevier. str. 63. ISBN 978-0-444-53590-0. OCLC 690920513. Pristupljeno 25. 4. 2013. 
  13. ^ a b John Emsley (2001). Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements. Oxford University Press. str. 240—242. ISBN 0-19-850341-5. 
  14. ^ N. N. Greenwood; A. Earnshaw (1999). Chemie der Elemente (1 izd.). Weinheim: VCH. str. 1579. ISBN 3-527-26169-9. 
  15. ^ F. Albert Cotton; Geoffrey Wilkinson (1988), Advanced Inorganic Chemistry (5. izd.), New York: Wiley-Interscience, str. 776, 955, ISBN 0-471-84997-9 
  16. ^ Parker Sybil P. (1984). Dictionary of Scientific and Technical Terms (3. izd.). New York: McGraw-Hill. 
  17. ^ Patnaik Pradyot (2003). Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill. str. 510. ISBN 0-07-049439-8. Pristupljeno 6. 6. 2009. 
  18. ^ a b Krebs Robert E. (2006). The history and use of our earth's chemical elements: a reference guide. Greenwood Publishing Group. str. 303–304. ISBN 0-313-33438-2. 
  19. ^ „Lutetium: reactions of elements”. Webelements. Pristupljeno 13. 4. 2017. 
  20. ^ Persson Ingmar (2010). „Hydrated metal ions in aqueous solution: How regular are their structures?”. Pure and Applied Chemistry. 82 (10): 1901—1917. ISSN 0033-4545. doi:10.1351/PAC-CON-09-10-22. 
  21. ^ a b v g d Audi Georges; Bersillon O.; Blachot J.; Wapstra A. H. (2003). „The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties”. Nuclear Physics A. Atomic Mass Data Center. 729: 3—128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. 

Spoljašnje veze uredi

 
Lutecijum na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Лутецијум&oldid=26690979”