Лютеций (Lu)
ЛантаноидТвердое вещество
Стандартный атомный вес
174.9668 uЭлектронная конфигурация
[Xe] 6s2 4f14 5d1Температура плавления
1662.85 °C (1936 K)Температура кипения
3401.85 °C (3675 K)Плотность
9840 kg/m³Степени окисления
0, +1, +2, +3Электроотрицательность (Полинг)
1.27Энергия ионизации (1-я)
Год открытия
1907Атомный радиус
175 pmДополнительно
Лютеций — плотный серебристый лантаноид и последний элемент 4f-ряда. В химии он почти исключительно трёхвалентен, причём в Lu³⁺ имеется заполненная 4f-оболочка и относительно малый ионный радиус по сравнению с другими лантаноидами. Он встречается вместе с редкоземельными элементами в минералах, таких как монацит и ксенотим, но является одним из наименее распространённых лантаноидов. Его основная технологическая ценность связана со специализированными сцинтилляторами, катализаторами и медицинскими радиоизотопами, а не с массовым конструкционным применением.
Лютеций содержится в очень малых количествах почти во всех минералах, содержащих иттрий, и присутствует в монаците в количестве около 0.003%, что является коммерческим источником. Чистый металл был выделен лишь в последние годы и является одним из наиболее трудных для получения. Его можно получить восстановлением безводных LuCl3 или LuF3 щелочным или щелочноземельным металлом. Металл серебристо-белый и относительно устойчив на воздухе. 176Lu встречается в природе (2.6%) наряду с 175Lu (97.4%). Он радиоактивен с периодом полураспада около 3 x 1010 лет.
Название происходит от Lutetia, древнего названия города Парижа. Открытие лютеция приписывается французскому химику Жоржу Урбену в 1907 году, хотя ранее он был выделен независимо австрийским химиком Карлом Ауэром (бароном фон Вельсбахом) из образца иттербия.
Фон Вельсбах назвал элемент кассиопием в честь созвездия Кассиопея. Однако, поскольку Урбен опубликовал свои результаты раньше Ауэра, его название для элемента было принято IUPAC в 1949 году.
Минерал гадолинит ((Ce, La, Nd, Y)2FeBe2Si2O10), обнаруженный в карьере возле города Иттербю, Швеция, стал источником большого числа редкоземельных элементов. В 1843 году Карл Густав Мосандер, шведский химик, смог разделить гадолинит на три вещества, которые он назвал иттрией, эрбией и тербией. Как и следовало ожидать, учитывая сходство их названий и свойств, ученые вскоре начали путать эрбию и тербию, и к 1877 году поменяли их названия местами. То, что Мосандер называл эрбией, теперь называется тербией, и наоборот. В 1878 году Жан Шарль Галисар де Мариньяк, швейцарский химик, обнаружил, что сама эрбия состоит из двух компонентов. Один компонент Мариньяк назвал иттербией, тогда как другой сохранил название эрбия. Мариньяк считал, что иттербия является соединением нового элемента, который он назвал иттербием. Другие химики получали иттербий и изучали его, пытаясь определить некоторые его свойства. К сожалению, разные ученые получали разные результаты в одних и тех же экспериментах. Хотя некоторые ученые считали, что эти несогласующиеся результаты были вызваны плохими методиками или неисправным оборудованием, Жорж Урбен, французский химик, полагал, что иттербий вообще не является элементом, а представляет собой смесь двух элементов. В 1907 году Урбен смог разделить иттербий на два элемента. Одному из элементов Урбен дал название неоиттербий (новый иттербий), а другому — лютеций. Карл Ауэр фон Вельсбах, австрийский химик, работавший независимо от Урбена, почти в то же время пришел к тем же выводам. Вельсбах выбрал для этих элементов названия альдебараний и кассиопий. В конечном итоге Урбену приписали открытие этих элементов и предоставили право назвать их, хотя позже химики изменили название неоиттербия обратно на иттербий и изменили написание lutecium на lutetium. Сегодня лютеций преимущественно получают методом ионного обмена из монацитового песка ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4), материала, богатого редкоземельными элементами.
Lutetia — древнее название Парижа. В 1907 году Урбен описал процесс, посредством которого иттербий Мариньяка (1879) мог быть разделен на два элемента — иттербий (неоиттербий) и лютеций. Эти элементы были тождественны «альдебаранию» и «кассиопию», независимо открытым в это же время. Написание названия элемента было изменено с lutecium на lutetium в 1949 году.
Изображения
Свойства
Физические
- Атомный радиус (эмпир.)
- 175 pm
- Ковалентный радиус
- 187 pm
- Радиус Ван-дер-Ваальса
- 221 pm
- Плотность
- Молярный объём
- 0.0178 L/mol
- Агрегатное состояние (НУ)
- solid
- Температура плавления
- 1662.85 °C
- Температура кипения
- 3401.85 °C
- Удельная теплоёмкость
- 0.154 Дж/(г·К)
- Молярная теплоёмкость
- 26.86 Дж/(моль·К)
- Кристаллическая структура
- hcp
Химические
- Электроотрицательность (Полинг)
- 1.27
- Электроотрицательность (Аллен)
- 1.09
- Сродство к электрону
- Энергия ионизации (1-я)
- Энергия ионизации (2-я)
- Энергия ионизации (3-я)
- Энергия ионизации (4-я)
- Энергия ионизации (5-я)
- Степени окисления
- 0, +1, +2, +3
- Валентные электроны
- 3
- Электронная конфигурация
Термодинамические
- Теплота плавления
- 0.18759393 eV
- Теплота парообразования
- 3.679328 eV
- Теплота возгонки
- 4.435923 eV
- Теплота атомизации
- 4.435923 eV
- Энтальпия атомизации
Ядерные
- Протоны
- 71
- Нейтроны
- 104
- Известные изотопы
- 39
- Стабильные изотопы
- 1
- Наиболее стабильный изотоп
- Lu-175
- Год открытия
- 1907
Распространённость
- Распространённость (земная кора)
- 0.8 мг/кг
- Распространённость (океан)
Кристаллическая структура
- Параметр решётки a
- 351 pm
Электронная структура
- Электронов на оболочке
- 2, 8, 18, 32, 9, 2
Идентификаторы
- Номер CAS
- 7439-94-3
- Термный символ
- InChI
- InChI=1S/Lu
- InChI Key
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N
Электронная конфигурация Измерено
Lu: 4f¹⁴ 5d¹ 6s²[Xe] 4f¹⁴ 5d¹ 6s²1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d¹ 6s²Модель атома
Изотопы меняют число нейтронов, массу и стабильность — но не электронную конфигурацию нейтрального атома.
Схематическая модель атома, не в масштабе.
Атомный отпечаток
Спектр испускания / поглощения
Распределение изотопов
| Массовое число | Атомная масса (а.е.м.) | Природная распространённость | Период полураспада |
|---|---|---|---|
| 175 Стабильный | 174,9407752 ± 0,000002 | 97.4010% | Стабильный |
Фазовое состояние
Причина: на 1637.8 °C ниже точки плавления (1662.85 °C)
Схематично, не в масштабе
Точки фазовых переходов
Энергии переходов
Энергия для плавления 1 моля при tплав
Энергия для испарения 1 моля при tкип
Энергия для возгонки 1 моля при tвозг
Плотность
При нормальных условиях
При нормальных условиях
Атомные спектры
Показано 10 из 71 Атомные спектры. Сортировка по заряду иона (по возрастанию).
Состав спектральных линий ?
| Ион | Заряд | Всего линий | Вероятности переходов | Обозначения уровней |
|---|---|---|---|---|
| Lu I | 0 | 133 | 44 | 108 |
| Lu II | +1 | 79 | 9 | 17 |
| Lu III | +2 | 64 | 0 | 0 |
| Lu IV | +3 | 100 | 0 | 0 |
| Lu V | +4 | 64 | 0 | 0 |
Состав энергетических уровней ?
| Ion | Заряд | Уровни |
|---|---|---|
| Lu I | 0 | 234 |
| Lu II | +1 | 40 |
| Lu III | +2 | 29 |
| Lu IV | +3 | 62 |
| Lu V | +4 | 40 |
| Lu VI | +5 | 2 |
| Lu VII | +6 | 2 |
| Lu VIII | +7 | 2 |
| Lu IX | +8 | 2 |
| Lu X | +9 | 2 |
Ионные радиусы
| Заряд | Координация | Спин | Радиус |
|---|---|---|---|
| +3 | 6 | N/A | 86.1 пм |
| +3 | 8 | N/A | 97.7 пм |
| +3 | 9 | N/A | 103.2 пм |
Соединения
Изотопы (1)
| Массовое число | Атомная масса (а.е.м.) | Природная распространённость | Период полураспада | Режим распада | |
|---|---|---|---|---|---|
| 175 Стабильный | 174,9407752 ± 0,000002 | 97.4010% ± 0.0130% | Стабильный | stable |
Расширенные свойства
Ковалентные радиусы (расш.)
- Ковалентный радиус (Пюккё)
- Ковалентный радиус (Пюккё, двойная связь)
- Ковалентный радиус (Пюккё, тройная связь)
Радиусы Ван-дер-Ваальса
- Alvarez
- UFF
- MM3
Атомные и металлические радиусы
- Атомный радиус (Рам)
Шкалы нумерации
- Mendeleev
- Pettifor
- Glawe
Шкалы электроотрицательности
- Ghosh
- Miedema
- Gunnarsson–Lundqvist
- Robles–Bartolotti
Поляризуемость и дисперсия
- Дипольная поляризуемость
- Дипольная поляризуемость (погр.)
- C₆ (Gould–Bučko)
Химическое сродство
- Сродство к протону
- Основность в газовой фазе
Параметры Мидемы
- Молярный объём Мидемы
- Электронная плотность Мидемы
Риск поставок и экономика
- Концентрация производства
- Относительный риск поставок
- Распределение запасов
- Политическая стабильность (топ-производитель)
- Политическая стабильность (топ-запасы)
Фазовые переходы и аллотропы
| Температура плавления | 1936.15 K |
| Температура кипения | 3675.15 K |
Категории степеней окисления
Расширенные справочные данные
Константы экранирования (14)
| n | Орбиталь | σ |
|---|---|---|
| 1 | s | 1.3805 |
| 2 | p | 4.389 |
| 2 | s | 18.5502 |
| 3 | d | 13.5812 |
| 3 | p | 20.8337 |
| 3 | s | 21.4655 |
| 4 | d | 35.7108 |
| 4 | f | 40.0688 |
| 4 | p | 33.8096 |
| 4 | s | 32.7308 |
Детализация кристаллических радиусов (3)
| Заряд | CN | Спин | rcrystal (pm) | Источник |
|---|---|---|---|---|
| 3 | VI | 100.1 | from r^3 vs V plots, | |
| 3 | VIII | 111.7 | from r^3 vs V plots, | |
| 3 | IX | 117.2 | from r^3 vs V plots, |
Режимы распада изотопов (53)
| Изотоп | Режим | Интенсивность |
|---|---|---|
| 150 | p | 100% |
| 150 | B+ | — |
| 151 | p | — |
| 151 | B+ | — |
| 152 | B+ | 100% |
| 152 | B+p | 15% |
| 153 | A | — |
| 153 | B+ | — |
| 153 | p | 0% |
| 154 | B+ | — |
Факторы рассеяния X‑лучей (514)
| Энергия (eV) | f₁ | f₂ |
|---|---|---|
| 10 | — | 1.67493 |
| 10.1617 | — | 1.63824 |
| 10.3261 | — | 1.60236 |
| 10.4931 | — | 1.56726 |
| 10.6628 | — | 1.53293 |
| 10.8353 | — | 1.49935 |
| 11.0106 | — | 1.46651 |
| 11.1886 | — | 1.43538 |
| 11.3696 | — | 1.42424 |
| 11.5535 | — | 1.41319 |
Дополнительные данные
Estimated Crustal Abundance
The estimated element abundance in the earth's crust.
8×10-1 milligrams per kilogram
Источники (1)
- [5] Lutetium https://education.jlab.org/itselemental/ele071.html
Estimated Oceanic Abundance
The estimated element abundance in the earth's oceans.
1.5×10-7 milligrams per liter
Источники (1)
- [5] Lutetium https://education.jlab.org/itselemental/ele071.html
Источники
(9)
Data deposited in or computed by PubChem
The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.
Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.
The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.
Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/
The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.
The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database
This section provides all form of data related to element Lutetium.
The element property data was retrieved from publications.

