Лютеций
Лютеций — химический элемент с символом Lu и атомным номером 71. Это серебристо-белый металл , устойчивый к коррозии в сухом воздухе, но не во влажном. Лютеций является последним элементом в ряду лантаноидов и традиционно считается одним из редкоземельных элементов . Те, кто изучает этот вопрос, обычно считают лютеций первым элементом переходных металлов 6-го периода, хотя по этому поводу были некоторые споры. [4]
Лютеций был независимо открыт в 1907 году французским ученым Жоржем Урбеном , австрийским минералогом бароном Карлом Ауэром фон Вельсбахом и американским химиком Чарльзом Джеймсом . [5] Все эти исследователи обнаружили лютеций в качестве примеси в минерале иттербии , который ранее считался полностью состоящим из иттербия. Вскоре после этого возник спор о приоритете открытия, когда Урбен и Вельсбах обвинили друг друга в публикации результатов, на которые повлияло опубликованное исследование другого; честь присвоения имени досталась Урбену, так как он ранее опубликовал свои результаты. Он выбрал для нового элемента название лютеций , но в 1949 году написание было изменено налютеций . В 1909 году приоритет был окончательно предоставлен Урбену, и его имена были приняты в качестве официальных; однако название cassiopeium (или позже cassiopium ) для элемента 71, предложенное Вельсбахом, использовалось многими немецкими учеными до 1950-х годов.
Лютеций не является особенно распространенным элементом, хотя встречается в земной коре значительно чаще, чем серебро . Он имеет несколько конкретных применений. Лютеций-176 — относительно распространенный (2,5%) радиоактивный изотоп с периодом полураспада около 38 миллиардов лет, используемый для определения возраста минералов и метеоритов . Лютеций обычно встречается в ассоциации с элементом иттрием [6] и иногда используется в металлических сплавах и в качестве катализатора в различных химических реакциях. 177 Lu -DOTA-TATE используется для радионуклидной терапии (см.) при нейроэндокринных опухолях. Лютеций имеет самую высокую твердость по Бринеллю среди всех лантаноидов — 890–1300 МПа . [7]
Атом лютеция имеет 71 электрон, расположенных в конфигурации [ Xe ] 4f 14 5d 1 6s 2 . [8] Вступая в химическую реакцию, атом теряет два своих крайних электрона и один 5d-электрон. Атом лютеция является наименьшим среди атомов лантанидов из-за сжатия лантанидов , [9] и в результате лютеций имеет самую высокую плотность, температуру плавления и твердость среди лантаноидов. [10]
Соединения лютеция всегда содержат элемент в степени окисления +3. [11] Водные растворы большинства солей лютеция бесцветны и при высыхании образуют белые кристаллические вещества, за исключением йодида. Растворимые соли, такие как нитраты, сульфаты и ацетаты, при кристаллизации образуют гидраты. Оксид , гидроксид, фторид, карбонат, фосфат и оксалат нерастворимы в воде. [12]
Металлический лютеций немного нестабилен на воздухе при стандартных условиях, но легко сгорает при 150 ° C с образованием оксида лютеция. Известно, что полученное соединение поглощает воду и углекислый газ , и его можно использовать для удаления паров этих соединений из замкнутой атмосферы. [13] Аналогичные наблюдения были сделаны во время реакции между лютецием и водой (медленной в холодном состоянии и быстрой в горячем); в реакции образуется гидроксид лютеция. [14] Известно, что металлический лютеций реагирует с четырьмя самыми легкими галогенами с образованием тригалогенидов ; все они (кроме фторида) растворимы в воде.
