Lutecio -Struktur, Eigenschaften, Verwendungen, erhalten

Er Lutecio Es ist ein Lantanidenmetall aus Seltenerde oder Block F des periodischen Tisches, dessen chemisches Symbol lu ist. Es ist der dichteste, schwere, knappe, teuer und schwere der Lantaniden, wie es am Ende seiner Serie ist. Diese Eigenschaften sind darauf zurückzuführen, dass ihre Atome kleiner sind, genau wie ihre LU -Ionen³⁺, Wegen der Lantanidkontraktion.

Obwohl seine physikalischen Eigenschaften hervorragend sein können, ist die Wahrheit, dass es dem Rest seiner Lanthanid -Gegenstücke chemisch sehr ähnlich ist. Eine Folge davon ist, dass Luthacio die letzte der Lantaniden war, die entdeckt, isoliert und produziert werden konnten.

Metallic Probe und Ultra -Poucio. Quelle: Hi-Res-Bilder von chemischen Elementen, CC von 3.0, über Wikimedia Commons

Das Jahr seiner Entdeckung stammt aus dem Jahr 1907, Produkt der unabhängigen Werke von drei Wissenschaftlern: dem Franzosen Georges Urbain, dem österreichischen Carl Welsbach und dem Amerikaner Charles James. Der größte Kredit wird jedoch Georges Urbain zugeschrieben, der dieses Metall mit dem Namen "LOTEC" von 'Lutetia', dem lateinischen Namen Paris, getauft hat. Erst 1953 wurde die erste reine Probe von metallischem Luthacio erhalten.

Luthate -Anwendungen sind heute weiterentwickelt, finden Sie einen Standort als Doponte für verschiedene Materialien und als aktives Wirkstoff bei der Krebsbehandlung.

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Struktur

Luthate -Atome bleiben dank ihres metallischen Links vereint. Als Produkt seiner Wechselwirkungen, seiner Atomradios und der Reihenfolge seiner Verpackung nimmt das Luthacio eine kompakte hexagonale kristalline Struktur (HCP) ein.

Die HCP -Struktur ist die einzige, die dem Luthecio unter Umgebungsdruck bekannt ist. Es wird daher gesagt, dass es sich um ein monoformisches Metall handelt, das heißt, es fehlen Polymorphen und Phasenübergänge unter anderen Temperaturen.

Elektronische Konfiguration

Elektronische Luthacio -Konfiguration

Die elektronische Konfiguration des Luthecio lautet wie folgt:

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[Xe] 4f¹⁴ 5 d¹ 6s²

Beachten Sie, dass ihre 4F -Orbitale völlig voller Elektronen sind. Der Luthacio beteiligt sich an den chemischen Reaktionen unter Verwendung ihrer Valenzelektronen um 5D- und 6S -Orbitale.

Diese Konfiguration erinnert sich an die des Lantano ([XE] 5D¹ 6s²), Metall D, Und deshalb gibt es diejenigen, die glauben, dass Luthate eine Chemie teilt, die mehr mit Übergangsmetallen als mit Lanthaniden zusammenhängt. Elektronisch ist Luthacio eine kleinere Version des Lantano, die auch alle 4F -Orbitale hat.

Wenn die Luthecio Reacts die drei Elektronen von Valencia seiner 5D -Orbitale verliert¹ und 6s², zum LU -Kationen werden³⁺.

Lutecio -Eigenschaften

Aussehen

Silber weißes Metall, das sich verdunkelt, wenn es langsam oxidiert wird. Es ist gekennzeichnet, indem es sehr dicht und hart ist.

Ordnungszahl

71

Molmasse

174.97 g/mol

Schmelzpunkt

1652 ºC

Siedepunkt

3402 ºC

Dichte

Bei Raumtemperatur: 9.841 g/cm³

Direkt am Schmelzpunkt: 9.3 g/cm³

Fusionshitze

22 kJ/mol

Verdampfungswärme

414 kJ/mol

Molkalorienkapazität

26.86 kJ/mol · k

Oxidationszustände

Luthacio kann Verbindungen mit den folgenden Oxidationszuständen bilden: 0, +1 (lu⁺), +2 (lu²⁺) und +3 (lu³⁺), das letztere weit der häufigste und stabilste von allen ist. Daher enthalten fast alle Luthatverbindungen das LU -Kation³⁺, entweder Komplexe bilden oder elektrostatisch mit anderen Anionen interagieren.

Elektronegativität

1.27 auf der Paulingskala.

Ionisationsenergien

Erstens: 523.5 kJ/mol

Zweitens: 1340 kJ/mol

Drittens: 2022.3 kJ/mol

Magnetische Ordnung

Paramagnetisch. Es wird jedoch Superkonferenz bei einer Temperatur von 0.022 K und unter einem Druck von 45 Kilobares.

Reaktivität

Chemisch hält Luthacio eine enge Ähnlichkeit mit dem Skandio und dem Ititrium und bildet Kationen lu³⁺ deren feste Verbindungen und Lösungen meistens farblos sind. Diese Besonderheit widerspricht dem Rest der Lantanide, die normalerweise sehr farbenfrohe und fluoreszierende Lösungen erzeugen.

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Die Reaktivität der Laute kann auch mit der von Calcium und Magnesium verglichen werden, sodass sie leicht in verdünnten Säuren gelöst werden kann; wie Salzsäure, um Luthacio -Chlorid zu produzieren, LUCL₃.

Anwendungen

Gasentferner

Luthacio Oxid, Lu₂ENTWEDER₃, Es ist eine gute Feuchtigkeitsabsorption und Kohlendioxid, daher wird sein Staub verwendet, um diese Gase aus einigen Fächern zu entfernen.

Ölkatalyse

Die Lu₂ENTWEDER₃ Es wird verwendet, um Katalysatoren vorzubereiten, die das Riss von Ölkohlenwasserstoffen beschleunigen.

Organische Katalyse

Luthate Triflato wird in der organischen Synthese als Katalysator in wässrigen Medien verwendet, hat den Vorteil, dass sie mit organischen Lösungsmitteln verzichten und Reaktionen ökologischer machen.

Dopante

Die Lu₂ENTWEDER₃ Und lu Ionen³⁺ Sie werden als Dapans für Glas, Keramik, Garetten und Legierungen verwendet. Zum Beispiel wird Aluminium und Lutecio Granat (LUAG) als blaues Phosphor verwendet.

Auf der Seite der Keramik wird der Oxyortosilicato de Lotecio (LSO) in den Detektoren der Positronenemissionstomographien verwendet. Dank dieses Materials ist es möglich, 3D -Bilder der zellulären Aktivität von Patienten zu erhalten, die sich diesen Analysen unterziehen.

Datierung

Der radioaktive Zerfall des Isotops ¹⁷⁶LU wird bisher verwendet, um Meteoriten auf der Erde anwesend.

Medizin

Das radioaktive Isotop ¹⁷⁷Lu, vorbereitet von Neutronen Bombenanfällen von ¹⁷⁶Lu, ein organisches Molekül ist koordiniert (¹⁷⁷Lu-dotateate), um seine radioaktive Wirkung auf neuroendokrine Tumoren oder bei der Behandlung von Prostatakrebs zu konzentrieren. Dies ist vielleicht die vielversprechendste Anwendung für Luthacio.

Erhalten

Luthacio ist der am wenigsten häufig vorkommende Lantaniden. Es gibt kein Mineral mit einer Konzentration über 0.1% für dieses Metall. Deshalb wird es aus vielen Mineralien der Seltenen erden, wie dem Euxenit, Xenotima, den lateritischen Tonen und dem Monacit, ein sekundäres Produkt der Verarbeitung der anderen Lantaniden, die ein sekundäres Produkt sind.

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Diese Mineralien lösen sich in Schwefelsäure auf. Dann lösen sich Oxide mit Salpetersäure und lassen das Hügeloxid draußen, was in dieser Säure unlöslich ist.

Die neue Lösung wird mit Ammoniumnitrat gemischt, um einen Satz von Doppelsalzen zu bilden, um schließlich durch Ionenaustauschchromatographie oder fraktionierte Kristallisationen unter Verwendung mehrerer Lösungsmittel zu verfeinern und zu trennen. Somit sind LU -Ionen getrennt³⁺ Als Halurosanhydros.

Luthacio wird durch Reduzieren seiner Halogenide mit Calcium erhalten:

2 lucl₃ + 3 ca → 2 lu + 3 Strich₂

Isotope

Luthate wird in der Natur als zwei Isotope dargestellt: ¹⁷⁵Lu und ¹⁷⁶Lu, dessen jeweilige Fülle 97 ist.4% und 2.6%. Er ¹⁷⁶Lu ist radioaktiv, aber es ist T_1/2 Es ist 3.76 · 10¹⁰ Jahre, so dass ihre Beta -Emissionen für diejenigen, die mit Proben oder Salzen von Luthacio arbeiten, harmlos sind.

El Luthacio, abgesehen von ¹⁷⁶Lu, hat weitere 33 künstliche Radioisotope, von denen die ¹⁷⁷Lu ist das berühmteste und nützlichste und die ¹⁵⁰Lu der instabilste mit a T_1/2 von fast 45 Millisekunden. Die Atommassen dieser Radioisotope liegen zwischen 150 und 184 u.

Verweise

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische Chemie. (vierte Edition). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Lutium. Abgerufen von: in.Wikipedia.Org
3. Die Herausgeber von Enyclopaedia Britannica. (2020). Lutium. Erholt von: Britannica.com
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5. Simon Cotton. (26. Mai 2009). Lutium. Chemie in ihren Elementen. Erholt von: Chemistryworld.com