Lutezio
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Generalità | |||||||||
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Nome, Simbolo, Numero atomico | lutezio, Lu, 71 | ||||||||
Serie chimica | lantanidi | ||||||||
Gruppo, Periodo, Blocco | 3, 6, d | ||||||||
Densità, Durezza | 9841 kg/m3, n.d. | ||||||||
Aspetto | bianco argenteo |
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Proprietà atomiche | |||||||||
Peso atomico | 174,967 amu | ||||||||
Raggio atomico (calc.) | 175 (217) pm | ||||||||
Raggio covalente | 160 pm | ||||||||
Raggio di van der Waals | nessun dato | ||||||||
Configurazione elettronica | [Xe]4f145d1 6s2 | ||||||||
elettroni (e-) per livello energetico | 2, 8, 18, 32, 9, 2 | ||||||||
Stati di ossidazione | 3 (debolmente basico) | ||||||||
Struttura cristallina | esagonale | ||||||||
Proprietà fisiche | |||||||||
Stato a temperatura ambiente | solido | ||||||||
Punto di fusione | 1925 K (1652°C) | ||||||||
Punto di ebollizione | 3675 K (3402°C) | ||||||||
Volume molare | 1,778 × 10-5 m3/mol | ||||||||
Calore di evaporazione | 355,9 kJ/mol | ||||||||
Calore di fusione | 18,6 kJ/mol | ||||||||
Tensione di vapore | 2460 Pa a 1936 K | ||||||||
Velocità del suono | nessun dato | ||||||||
Varie | |||||||||
Elettronegatività | 1,27 (scala di Pauling) | ||||||||
Calore specifico | 150 J/(kg*K) | ||||||||
Conducibilità elettrica | 1,85 × 106 /m ohm | ||||||||
Conducibilità termica | 16,4 W/(m*K) | ||||||||
Energia di prima ionizzazione | 523,5 kJ/mol | ||||||||
Energia di seconda ionizzazione | 1340 kJ/mol | ||||||||
Energia di terza ionizzazione | 2022.3 kJ/mol | ||||||||
Energia di quarta ionizzazione | 4370 kJ/mol | ||||||||
Energia di quinta ionizzazione | 6445 kJ/mol | ||||||||
Isotopi più stabili | |||||||||
iso | NA | TD | DM | DE | DP | ||||
173Lu | sintetico | 1,37 anni | ε | 0,671 | 173Yb | ||||
174Lu | sintetico | 3,31 anni | ε | 1,374 | 174Yb | ||||
175Lu | 97,41% | Lu è stabile con 104 neutroni | |||||||
176Lu | 2,59% | 3,78 × 1010 anni | β- | 1,193 | 176Hf | ||||
iso = isotopo |
Il lutezio è l'elemento chimico di numero atomico 71. Il suo simbolo è Lu.
È un elemento metallico del gruppo delle cosiddette terre rare; il lutezio compare solitamente associato all'ittrio e si usa a volte in leghe metalliche e come catalizzatore in vari processi chimici.
Indice |
[modifica] Caratteristiche e applicazioni
Il lutezio è un metallo trivalente bianco-argenteo resistente alla corrosione e relativamente stabile all'aria ed è il più pesante degli elementi delle terre rare.
Per via del suo elevato costo di preparazione in quantità consistenti, ha pochi usi commerciali. Trova principalmente impiego in catalizzatori per il cracking del petrolio e per reazioni di alchilazione, idrogenazione e polimerizzazione.
[modifica] Storia
Il lutezio (dal Latino Lutetia che era il nome dell'odierna Parigi) fu scoperto indipendentemente nel 1907 dallo scienziato francese Georges Urbain e dal mineralogista austriaco Barone Carol Auer von Welsbach. Entrambi trovarono il lutezio come impurità del minerale itterbia, che il chimico svizzero Jean Charles Galissard de Marignac e molti altri ritenevano consistesse interamente dell'elemento itterbio.
Il processo di separazione del lutezio dall'itterbio di Marignac fu descritta per primo da Urbain e perciò andò a lui l'onore di battezzare il nuovo elemento. Egli scelse il nome di neoitterbio e lutecium, ma col tempo il nome neoitterbio cadde in disuso, sostituito da itterbio, e nel 1949 l'ortografia dell'elemento 71 fu modificata in lutezio.
Welsbach propose i nomi cassiopio per l'elemento 71 (in onore della costellazione Cassiopea) e aldebaranio come nuovo nome per l'itterbio, ma tali proposte furono rifiutate, sebbene alcuni scienziati tedeschi ancora chiamino "cassiopio" l'elemento 71.
[modifica] Disponibilità
Si trova associato a quasi tutti gli altri metalli delle terre rare, ma mai da solo: il lutezio è particolarmente difficile da separare dagli altri elementi ed è il meno abbondante di tutti i 92 elementi in natura. Per questo è anche uno dei più costosi: un grammo di lutezio vale circa sei volte un grammo d'oro.
Il più importante minerale di lutezio sfruttato commercialmente è la monzonite [(Ce, La ecc.)PO4], che contiene lo 0,003% di tale elemento. Il lutezio puro metallico è stato isolato solo recentemente, ed è molto difficile da preparare. Si separa dagli altri lantanidi per scambio ionico (riduzione di LuCl3 anidro o LuF3 con un metallo alcalino o alcalino-terroso).
[modifica] Isotopi
Il lutezio naturale è composto di due isotopi di cui solo uno è stabile, 175Lu (abbondanza naturale 97,41%) mentre l'altro, il 176Lu ha emivita di 3,78 × 1010 anni (2,59% abbondanza naturale). Sono stati catalogati altri 32 radioisotopi, di cui i più stabili sono 174Lu con emivita di 3,31 anni e 173Lu con emivita di 1,37 anni. Tutti gli altri suoi isotopi radioattivi hanno emivite di meno di 9 giorni, e la maggioranza non arriva a mezz'ora. Questo elemento ha anche 18 stati metastabili, di cui i meno instabili sono 177mLu (t½ 160,4 giorni), 174mLu (t½ 142 giorni) e 178mLu (t½ 23,1 minuti).
Gli isotopi di lutezio hanno peso atomico che va da 149,973 amu (150Lu) a 183,961 amu (184Lu). Il principale modo di decadimento prima dell'isotopo stabile più abbondante (175Lu) è la cattura elettronica (con una lieve emissione di raggi alfa e positroni), mentre il modo principale dopo di esso è l'emissione beta. I più comuni prodotti di decadimento prima del 175Lu sono isotopi dell'elemento 70 (itterbio), e i prodotti principali dopo di esso sono isotopi dell'elemento 72 (afnio).
[modifica] Composti
Come quasi tutti gli altri elementi del suo gruppo, anche il lutezio è in genere trivalente. Fluoruro: LuF3, Cloruro: LuCl3, Bromuro: LuBr3, Ioduro: LuI3, ossido: Lu2O3, Sulfide: Lu2S3, Tellururo: Lu2Te3, Nitride: LuN
[modifica] Precauzioni
Come tutti gli altri lantanidi, anche il lutezio è leggermente tossico, e soprattutto i suoi composti dovrebbero essere maneggiati con attenzione. La polvere metallica di lutezio può incendiarsi ed esplodere, se riscaldata. Il lutezio non ha alcun ruolo biologico nel corpo umano, ma si suppone che possa stimolarne il metabolismo.
[modifica] Riferimenti
- Guide to the Elements - Revised Edition, Albert Stwertka, (Oxford University Press; 1998) ISBN 0-19-508083-1
- Los Alamos National Laboratory's Chemistry Division: Periodic Table - Lutetium
[modifica] Collegamenti esterni
- WebElements.com - Lutetium (also used as a reference)
- EnvironmentalChemistry.com - Lutetium (also used as a reference)
- It's Elemental - Lutetium