Lutecium

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Lutecium, chemická značka Lu, (lat. Lutecium) je měkký stříbřitě bílý, přechodný kovový prvek, poslední - 15. člen skupiny lanthanoidů.

[editovat] Základní fyzikálně-chemické vlastnosti

Atomové číslo: 71
Atomová hmotnost: 174,967 amu
Hustota: 9,84 g/cm³
Teplota tání: 1 636 – 1 652 °C, 1 936 – 1 936 K (různé zdroje)
Teplota varu: 3 395 – 3 402 °C, 3 668 – 3 675 K (různé zdroje)
Elektronegativita: 1,27 (Pauling)

Lutecium je stříbřitě bílý, měkký přechodný kov.

Chemicky je kovové lutecium poměrně stálé. Na suchém vzduchu se prakticky nemění, ve vlhkém prostředí se pomalu pokrývá vrstvičkou oxidu. Snadno se rozpouští v běžných minerálních kyselinách za vývoje vodíku.

Ve sloučeninách se vyskytuje pouze v mocenství Lu⁺³. Soli Lu⁺³ vykazují vlastnosti podobné sloučeninám hliníku a ostatních lanthanoidů. Všechny tyto prvky tvoří například vysoce stabilní oxidy, které nereagují s vodou a jen velmi obtížně se redukují. Ze solí anorganických kyselin jsou důležité především fluoridy a fosforečnany, jejich nerozpustnost ve vodě se používá k separaci lanthanoidů od jiných kovových iontů. Lutecité soli jsou bezbarvé.

[editovat] Historie objevu

Lutecium objevili teprve roku 1907 nezávisle na sobě francouzský chemik Georges Urbain a rakouský mineralog Carl Auer von Welsbach jako nečistotu v oxidu dalšího lanthanoidu – ytterbia. Název prvku, který dal prvku Georges Urbain je odvozen od latinského pojmenování Paříže – Lutetia. Carl Auer von Welsbach preferoval název cassiopium a oficiální pojmenování posledního z řady lanthanoidů bylo tak poměrně dlouho předmětem sporů a debat.

[editovat] Výskyt, výroba a využití

Lutecium je poměrně dosti vzácný prvek, v zemské kůře se vyskytuje v koncentraci 0,5 – 0,75 mg/kg. O jeho obsahu v mořské vodě údaje chybí. Ve vesmíru připadá jeden atom lutecia na 1 000 miliard atomů vodíku.

V přírodě se lutecium vyskytuje pouze ve formě sloučenin. Neexistují však ani minerály, v nichž by se některé lanthanoidy (prvky vzácných zemin) vyskytovaly samostatně, ale vždy se jedná o minerály směsné, které obsahují prakticky všechny prvky této skupiny. Mezi nejznámější patří monazity (Ce, La, Th, Nd, Y)PO₄ a xenotim, chemicky fosforečnany lanthanoidů , dále bastnäsity (Ce, La, Y)CO₃F– směsné flourouhličitany prvků vzácných zemin a např. minerál euxenit (Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)₂O₆.

Velká ložiska těchto rud se nalézají ve Skandinávii, USA, Číně a Vietnamu. Významným zdrojem jsou i fosfátové suroviny - apatity z poloostrova Kola v Rusku

Při průmyslové výrobě prvků vzácných se jejich rudy nejprve louží směsí kyseliny sírové a chlorovodíkové a ze vzniklého roztoku solí se přídavkem hydroxidu sodného vysráží hydroxidy.

Separace jednotlivých prvků se provádí řadou různých postupů – kapalinovou extrakcí, za použití ionexových kolon nebo selektivním srážením nerozpustných komplexních solí.

Příprava čistého kovu se obvykle provádí elektrochemicky z taveniny směsi chloridů lutecia, vápníku a sodíku. Elementární lutecium se vylučuje na grafitové katodě, na kladné elektrodě (anodě) dochází k uvolňování elementárního plynného chloru.

Díky svému velmi řídkému výskytu a vysoké výrobní ceně čistého kovu nemají v současné době kovové lutecium ani jeho sloučeniny žádné významné komerční využití. Potenciálním oborem využití jsou průmyslové katalyzátory pro petrochemický průmysl a polymerace v organické syntéze.