Lutetium

Lutetium er et grunnstoff med kjemisk symbol Lu og atomnummer 71. Lutetium er et metall. Forekomster av lutetium er ofte i forbindelse med yttrium, og blir noen ganger brukt i metallegeringer og som katalysator i ulike kjemiske prosesser. I henhold stoffets plassering i det periodiske system, er det et transisjonsmetall, fordi det er i d-blokken, men ifølge International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) tilhører det lantanoidene.

Lutetium
Basisdata
Navn		Lutetium
Symbol		Lu
Atomnummer		71
Utseende		sølvhvit
Plass i periodesystemet
Periode		6
Blokk		f
Kjemisk serie		lantanoider
Atomegenskaper
Atomvekt		174,967 u
Empirisk atomradius		173,4 pm
Kalkulert atomradius		217 pm
Kovalent atomradius		160 pm
Elektronkonfigurasjon		[Xe] 4514 5d1 6s2
Elektroner per energinivå		2, 8, 18, 32, 9, 2
Oksidasjonstilstander		3
Krystallstruktur		heksagonal
Fysiske egenskaper
Stofftilstand		fast stoff
Smeltepunkt		1 663 °C
Kokepunkt		3 395 °C
Molart volum		17,78 · 10-6 m³/mol
Tetthet		9 841 kg/m³
Fordampningsvarme		355,9 kJ/mol
Smeltevarme		18,6 kJ/mol
Damptrykk		2 460 Pa ved 1 936 K
Diverse
Elektronegativitet etter Pauling-skalaen		1,27
Spesifikk varmekapasitet		150 J/(kg · K)
Elektrisk ledningsevne		1,85 · 106 S/m
Termisk konduktivitet		16,4 W/(m · K)
SI-enheter & STP er brukt, hvis ikke annet er nevnt. MV = Manglende verdi.

Historie

Lutetium ble oppdaget i 1907 av både den franske vitenskapsmannen Georges Urbain, den østerrikske kjemikeren Baron Carl Auer von Welsbach, og den britiske kjemikeren Charles James, uavhengig av hverandre. Alle tre fant lutetium som en urenhet i mineralet ytterbia, som man den gang trodde inneholdt bare ytterbium. Urbain, som var den første av de to til å oppdage det nye grunnstoffet, fikk æren av å gi det et navn. Han valgte navnene neoytterbium (nye ytterbium) og lutecium. I 1949 ble navnet endelig bestemt til lutetium.

Lutetium er kalt opp etter det latinske navnet for Paris, Lutetia. Welsbach foreslo navnet cassiopeium for grunnstoff 71, etter stjernebildet kassiopeia, og aldebaranium (etter stjernen Aldebaran i stjernebildet Tyren) i stedet for ytterbium, men disse navneforslagene ble avvist. Den tyskspråklige delen av verden brukte imidlertid navnet cassiopeium med kjemisk symbol Cp inntil 1949.

Lutetiumatomets elektronskall

Egenskaper

Lutetium er et smibart, formbart, korrosjonsbestandig sølvhvitt metall som tilhører lantanoidene og de sjeldne jordmetallene. Det er relativt stabilt i tørr luft, men i fuktig luft dannes et grått oksidsjikt. I vann reagerer det langsomt under dannelse av hydrogen og hydroksid. Det løses opp av mineralsyrer under dannelse av hydrogen. Lutetium er det hardeste og tyngste av de sjeldne jordmetallene.

Isotoper

Naturlige forekommende lutetium består av to isotoper: den stabile isotopen ¹⁷⁵Lu (97,41 %), som også er den eneste stabile isotopen, og den ustabile, radioaktive isotopen ¹⁷⁶Lu (2,59 % av naturlig forekommende lutetium). Av de 34 radioaktive isotopene er den naturlig forekommende ¹⁷⁶Lu mest stabil, med en halveringstid på 3,78 x 10¹⁰ (37,8 milliarder) år. ¹⁷⁴Lu har en halveringstid på 3,31 år og ¹⁷³Lu på 1,37 år. Alle andre isotoper har en halveringstid på 9 dager eller mindre.

Isotopene av lutetium varierer i atomvekt fra 149,973228 u (¹⁵⁰Lu) til 183,96091 u (¹⁸⁴Lu).

CAS-nummer: 7439-94-3

Forekomster

99,995% rent lutetium

Lutetium forekommer ikke naturlig i ren form, men finnes i mineralet monazitt sammen med andre sjeldne jordmetaller. Lutetium er svært vanskelig å separere fra de andre grunnstoffene, og som en konsekvens av dette er det et av de dyreste metallene (ca. seks ganger så dyrt som gull). Kommersiell utvinning av lutetium skjer fra mineralet monazitt; man skiller ut de andre metallene ved en ionebyttingsprosess, og utvinner så den rene metallet ved å redusere vannfritt lutetiumtriklorid (LuCl₃) eller lutetiumtrifluorid (LuF₃) med enten et alkalimetall eller et jordalkalimetall.

Anvendelse

Lutetium er svært dyrt å utvinne i anvendbare mengder, så det har få kommersielle bruksområder. Det benyttes imidlertid som katalysator i krakking-prosesser i oljeraffinerier, og også i noen få andre prosesser. Lutetium-176 (¹⁷⁶Lu) har også blitt brukt til aldersbestemming av meteoritter.