لوتيتيوم
| |||||||||||||||||||||||||||||||
| صفات عامة | |||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| الإسم, الرقم, الرمز | لوتيتيوم, Lu, 71 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| سلاسل كيميائية | لانثينيد | ||||||||||||||||||||||||||||||
| المجموعة, الدورة, المستوى الفرعي | d, 6, n/a | ||||||||||||||||||||||||||||||
| المظهر | أبيض فضي 
| ||||||||||||||||||||||||||||||
| كتلة ذرية | 174.967(1) g/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| شكل إلكتروني | [Xe] 4f14 5d1 6s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| عدد الإلكترونات لكل مستوى | 2, 8, 18, 32, 9, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| خواص فيزيائية | |||||||||||||||||||||||||||||||
| الحالة | صلب | ||||||||||||||||||||||||||||||
| كثافة عندح.غ. | 9.841 ج/سم³ | ||||||||||||||||||||||||||||||
| كثافة السائل عند m.p. | 9.3 ج/سم³ | ||||||||||||||||||||||||||||||
| نقطة الإنصهار | 1925 ك 1652 م ° 3006 ف ° | ||||||||||||||||||||||||||||||
| نقطة الغليان | 3675 ك 3402 م ° 6156 ف ° | ||||||||||||||||||||||||||||||
| حرارة الإنصهار | kJ/mol ca. 22 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| حرارة التبخر | kJ/mol 414 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| السعة الحرارية | (25 26.86 C (م) ° ( J/(mol·K | ||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||
| الخواص الذرية | |||||||||||||||||||||||||||||||
| البنية البللورية | hexagonal | ||||||||||||||||||||||||||||||
| حالة التأكسد | 3 (أكسيد قاعدي ضعيف) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| سالبية كهربية | 1.27 (مقياس باولنج) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| طاقة التأين (المزيد) |
1st: 523.5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 2nd: 1340 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 3rd: 2022.3 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||
| نصف قطر ذري | 175 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| نصف قطر ذري (حسابيا) | 217 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| نصف القطر التساهمي | 160 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| متفرقة | |||||||||||||||||||||||||||||||
| الترتيب المغناطيسي | no data | ||||||||||||||||||||||||||||||
| مقاومة كهربائية | (r.t.) (poly) 582 nΩ·م | ||||||||||||||||||||||||||||||
| توصيل حراري | (300 K ك ) 16.4 (W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| معامل التمدد | (r.t.) (poly) 9.9 µm/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| معامل يونج | 68.6 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
| معامل القص | 27.2 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
| معاير الحجم | 47.6 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
| نسبة بواسون | 0.261 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| رقم فيكرز للصلادة | 1160 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
| رقم برينل للصلادة | 893 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
| رقم التسجيل | 7439-94-3 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| النظائر المهمة | |||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||
| المراجع | |||||||||||||||||||||||||||||||
اللوتيتيوم هو عنصر كيميائي من عناصر الجدول الدوري وله الرمز Lu والرقم الذري 71. عنصر فلزي من عناصر المجموعة الأرضية النادرة, وغالبا ما يقع الليتيتيوم مع الإِيتريوم ويستخدم احيانا في سبائك المعادن كحفاز في بعض العمليات. عند التقيد بقواعد المستويات الفرعية للجدول الدروي والسلاسل الكيميائية فإنه يتم وصف اللوتيتيوم كعنصر إنتقالي, لكنه عموما يوصف على أنه لانثينيد.
الخواص المميزة والتطبيقات
اللوتيتيوم أبيض فضي, فلز ثلاثي مقاوم للتآكل وله ثبات نسبي في الهواء وهو أثقل وأصلب العناصر الأرضية النادرة.
وهذا العنصر مكلف للغاية للحصول عليه لكميات نافعة ولذا فإن له إستخدامات تجارية محدودة. وعموما, فإن الليتيتيوم الثابت يمكن أن يستخدم كحفاز في عمليات تكسير البترول في المصافي ويمكن أن يستخدم أيضا في الألكلة, والهدرجة, والبلمرة.
وتم إقتراح إستخدام جرانيت اللوتيتيوم ألومنيوم (Al5Lu3O12) كعدسة في الطباعة الحجرية المغموسة ذات معامل الإنكسار العالي.
تاريخ اللوتيتيوم
اللوتيتيوم (تعنى كلمة لوتيتيا باللاتينية باريس) تم إكتشافه مستقلا في عام 1907 بواسطة العالم لافرنسي جورج أوربان وأحد علماء المعادن الأستراليين البارون كارل أوير فون ويلسباخ. ووجد كلاهما اللوتيتيوم كتلوث في معدن اليتربيا والذى كان يظن أنه يحتوى على العنصر إِيتربيوم من الكيميائي جين كارليس جاليسارد ماريناك وأخرون.
وتم وصف فصل الوتيتيوم من إيتريوم ماريناك عن طريق أوربان وبالتالى كان له شرف الإكتشاف. وإختار للعنصر نيو إيتريوم و لوتيكيوم كأسماء له, ولكن تم إرجاع الإسم نيو إيتريوم إلى عنصر الإيتريوم في عام 1949 وتم تسمية العنصر 71 باللوتيتيوم.
ويلزباخ إقترح الإسم "كاسيوبيوم" للعنصر 71 (على إسم النجم كاسيوبيا) وألبيباريوم كإسم للإتربيوم, ولكن تم رفض هذان الإسمان.
التواجد والإنتاج
يتواجد مع تقريبا كل الفلزات الأرضية النادرة ولكن لا يتواجد بمفرده, ويصعب للغاية فصل اللوتيتيوم من العناصر الأخرى وهو أقل العناصر وفرة على الإطلاق. وبالتالي, هو أحد أغلى الفلزات’ وتبلغ قيمته 6 مرات تقريبا مثل الذهب.
وأهم المصادر القابلة للإستخدام للوتيتيوم هو المعدن الأرضي النادر للفوسفات المونازيت: (Ce, La, 4 PO ، ويحتوى على 0.003 % من العنصر. فلز اللوتيتيوم النقي تم عزله حديثا وهو صعب للغاية في تحضيره (وهو أحد وأغلى العناصر الأرضية النادرة). ويتم فصله من العناصر الأرضية النادرة الأخرى بواسطة التبادل الأيوني ثم يتم الحصول عليه في شكله العنصري بإختزال 3LuCl المائي أو 3LuF بواسطة فلز أو فلز قلوي ترابي.
Found with almost all other rare-earth metals but never by itself, lutetium is very difficult to separate from other elements. Its principal commercial source is as a by-product from the processing of the rare earth phosphate mineral monazite (Ce,La,...)PO 4, which has concentrations of only 0.0001% of the element,[1] not much higher than the abundance of lutetium in the Earth crust of about 0.5 mg/kg. No lutetium-dominant minerals are currently known.[2] The main mining areas are China, United States, Brazil, India, Sri Lanka and Australia. The world production of lutetium (in the form of oxide) is about 10 tonnes per year.[3] Pure lutetium metal is very difficult to prepare. It is one of the rarest and most expensive of the rare earth metals with the price about US$10,000 per kilogram, or about one-fourth that of gold.[4][5]
Crushed minerals are treated with hot concentrated sulfuric acid to produce water-soluble sulfates of rare earths. Thorium precipitates out of solution as hydroxide and is removed. After that the solution is treated with ammonium oxalate to convert rare earths into their insoluble oxalates. The oxalates are converted to oxides by annealing. The oxides are dissolved in nitric acid that excludes one of the main components, cerium, whose oxide is insoluble in HNO3. Several rare earth metals, including lutetium, are separated as a double salt with ammonium nitrate by crystallization. Lutetium is separated by ion exchange. In this process, rare-earth ions are adsorbed onto suitable ion-exchange resin by exchange with hydrogen, ammonium or cupric ions present in the resin. Lutetium salts are then selectively washed out by suitable complexing agent. Lutetium metal is then obtained by reduction of anhydrous LuCl3 or LuF3 by either an alkali metal or alkaline earth metal.[6]
- 2 LuCl
3 + 3 Ca → 2 Lu + 3 CaCl
2
177Lu is produced by neutron activation of 176Lu or by indirectly by neutron activation of 176Yb followed by beta decay. The 6.693-day half-life allows transport from the production reactor to the point of use without significant loss in activity.[7]
النظائر
يتكون الوتيتيوم الموجود طبيعيا من نظير واحد ثابت Lu-175 بتواجد 97.41%. ويوجد 33 نظير مشع, وأكثرهم ثباتا Lu-176 وله عمر نصف يبلغ 3.78 * 1010 سنة وبنسبة تواجد (2.59 %), Lu-174 وله عمر نصف يبلغ 3.31 سنة, Lu-173 وله عمر نصف 1.37 سنة. وكل النظائر المشعة المتبقية لها عمر نصف أقل من 9 أيام, ومعظم هذه النظائر لها عمر نصف أقل من نصف ساعة. وللعنصر ايضا حالات رجوع وأكثرها ثباتا Lu-177m بعمر نصف 160.4 يوم, Lu-174m بعمر نصف 142 يوم, Lu-178m بعمر نصف 23.1 دقيقة.
وتتراوح نظائر الوتيتيوم في الوزن الذري بين 149.973 (Lu-150), 183.961 (Lu-184). وطريقة الإضمحلال الأساسية قبل أكثر النظائر ثباتا Lu-175 ، هو أسر الإلكترون (ببعض إنبعاثات ألفا, بوزيترون), والنظام الأساسي بعدها هو إنبعاث بيتا. والناتج الأساسي قبل Lu-175 هى نظائر العنصر رقم 70 (الإِيتربيوم) والنواتج الأساسية بعد هى نظائر العنصر رقم 72 (الهافنيوم).
التاريخ
Three scientists were involved in the discovery of lutetium:[8] French scientist Georges Urbain,[9] Austrian mineralogist Baron Carl Auer von Welsbach,[10] and American chemist Charles James.[11][12] They found lutetium as an impurity in ytterbia, which was thought by Swiss chemist Jean Charles Galissard de Marignac to consist entirely of ytterbium. Of the three, Urbain was the first to publish, followed by Welsbach; James was about to publish when he learned of Urbain's work, and thereafter gave up his claim and did not publish.[13] Despite staying out of the priority argument, James worked on a much larger scale and possessed the largest supply of lutetium at the time.[3]
Urbain and Welsbach proposed different names. Urbain chose neoytterbium for ytterbium and lutecium for the new element.[14] Welsbach chose aldebaranium and cassiopeium (after Aldebaran and Cassiopeia). Both authors accused the other man of publishing results based on their work.[15][16] The International Commission on Atomic Weights, which was then responsible for the attribution of new element names, settled the dispute in 1909 by granting priority to Urbain and adopting his choice for a name, one derived from the Latin Lutetia (Paris). This decision was based on the fact that the separation of lutetium from Marignac's ytterbium was first described by Urbain.[9] Welsbach had achieved the separation before Urbain, but Urbain had published 44 days earlier. Since Urbain was on the commission which made the decision, its objectivity could be questioned and furthermore Welsbach protested that Urbain's spectral evidence was weak and argued that his rival's lutetium was very impure, but to no avail.[13] After Urbain's names were recognized, neoytterbium was reverted to ytterbium.[17]
The controversy died down after 1910, only to be reignited with the discovery of element 72. Urbain claimed in 1911 to have discovered a new rare earth named celtium and identified it as element 72. However, Niels Bohr had demonstrated from his quantum theory that element 72 had to be a group 4 element and not a rare earth, and based on an idea by Fritz Paneth, Bohr's friend George de Hevesy worked with Dirk Coster to search for it in zirconium minerals. This they succeeded in doing, discovering hafnium in 1923. This discovery announcement, being in direct conflict with Urbain's celtium, ignited a controversy on element 72 throughout the 1920s; the resulting investigations on the nature of Urbain's celtium, since it was not the same as hafnium, reopened the case on element 71. The physicists Hans M. Hansen and Sven Werner, at Bohr's Copenhagen institute, found in 1923 that Welsbach's 1907 samples of cassiopeium had been pure element 71, while Urbain's 1907 lutecium samples only contained traces of element 71 and his 1911 samples identified as celtium were actually pure element 71 – confirming Welsbach's criticism.[18][13] The Copenhagen physicists then started a campaign to re-award priority for element 71 to Welsbach and replace the name lutetium with cassiopeium, writing to Welsbach in 1923 of their intentions. This campaign encountered success in the physics literature, but in spite of strong German and Scandinavian support for cassiopeium, lutetium remained embedded in most of the chemical literature, with the International Commission on Atomic Weights in 1930 accepting that element 72 was hafnium but using lutetium for element 71.[13]
In 1949, it was decided by the International Union of Pure and Applied Chemistry to recommend the name lutetium, since cassiopeium by then was only used in German and sometimes Dutch, and it was a difficult name to adapt to other languages; it was nonetheless clarified that this was not intended as a statement on priority. Urbain's spelling lutecium was changed to lutetium, in order to derive the name from Latin Lutetia instead of French Lutèce.[19] Pure lutetium metal was first produced in 1953.[3]
مركبات اللوتيتيوم
- الفلوريدات: LuF3
- الكلوريدات: LuCl3
- البروميدات: LuBr3
- اليودات: LuI3
- الأكسيدات: Lu2O3
- الكبريتيدات: Lu2S3
- النيتريدات: LuN3
شاهد أيضا: مركبات اللوتيتيوم
الإحتياطات
مثل الفلزات الأرضية النادرة الأخرى, ينظر للوتيتيوم على أن له سمية منخفضة, ولكن يجب التعامل معه بحرص وخاصة مركباته. ولتراب الفلز خطورة من ناحية الإشتعال والإنفجار. ولا يلعب الوتيتيوم أى دور حيوي في جسم الأنسان ولكن يظن أنه يساعد في حث عملية الأيض.
المراجع
- الدليل إلى العناصر- طبعة منقحة, ألبرت ستيوارتكا (جامعة أوكسفورد, طبعة 1998) ISBN 0-19-508083-1
- معمل لوس ألاموس القومي- اللوتيتيوم
وصلات خارجية
المصادر
- ويكيبيديا الإنجليزية.
- ^ خطأ استشهاد: وسم
<ref>غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماةaaaaaa - ^ Hudson Institute of Mineralogy (1993–2018). "Mindat.org". www.mindat.org. Retrieved 14 January 2018.
- ^ أ ب ت Emsley, John (2001). Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements. Oxford University Press. pp. 240–242. ISBN 978-0-19-850341-5.
- ^ Hedrick, James B. "Rare-Earth Metals" (PDF). USGS. Retrieved 2009-06-06.
- ^ Castor, Stephen B.; Hedrick, James B. (2006). "Rare Earth Elements" (PDF). In Jessica Elzea Kogel, Nikhil C. Trivedi and James M. Barker (ed.). Industrial Minerals and Rocks. Society for Mining, Metallurgy and Exploration. pp. 769–792. Archived from the original on 2009-10-07.
{{cite book}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link) - ^ Patnaik, Pradyot (2003). Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill. p. 510. ISBN 978-0-07-049439-8. Retrieved 2009-06-06.
- ^ خطأ استشهاد: وسم
<ref>غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماةPillaiKnapp - ^ Marshall, James L. Marshall; Marshall, Virginia R. Marshall (2015). "Rediscovery of the elements: The Rare Earths–The Confusing Years" (PDF). The Hexagon: 72–77. Retrieved 30 December 2019.
- ^ أ ب Urbain, G. (1907). "Un nouvel élément: le lutécium, résultant du dédoublement de l'ytterbium de Marignac". Comptes Rendus. 145: 759–762.
- ^ Welsbach, Carl A. von (1908). "Die Zerlegung des Ytterbiums in seine Elemente" [Resolution of ytterbium into its elements]. Monatshefte für Chemie. 29 (2): 181–225, 191. doi:10.1007/BF01558944. S2CID 197766399. On page 191, Welsbach suggested names for the two new elements: "Ich beantrage für das an das Thulium, beziehungsweise Erbium sich anschließende, in dem vorstehenden Teile dieser Abhandlung mit Yb II bezeichnete Element die Benennung: Aldebaranium mit dem Zeichen Ad — und für das zweite, in dieser Arbeit mit Yb I bezeichnete Element, das letzte in der Reihe der seltenen Erden, die Benennung: Cassiopeïum mit dem Zeichen Cp." (I request for the element that is attached to thulium or erbium and that was denoted by Yb II in the above part of this paper, the designation "Aldebaranium" with the symbol Ad — and for the element that was denoted in this work by Yb I, the last in the series of the rare earths, the designation "Cassiopeïum" with the symbol Cp.)
- ^ James, C. (1907). "A new method for the separation of the yttrium earths". Journal of the American Chemical Society. 29 (4): 495–499. Bibcode:1907JAChS..29..495J. doi:10.1021/ja01958a010. In a footnote on page 498, James mentions that Carl Auer von Welsbach had announced " ... the presence of a new element Er, γ, which is undoubtedly the same as here noted, ... ." The article to which James refers is: C. Auer von Welsbach (1907) "Über die Elemente der Yttergruppe, (I. Teil)" (On the elements of the ytterbium group (1st part)), Monatshefte für Chemie und verwandte Teile anderer Wissenschaften (Monthly Journal for Chemistry and Related Fields of Other Sciences), 27 : 935-946.
- ^ "Separation of Rare Earth Elements by Charles James". National Historic Chemical Landmarks. American Chemical Society. Retrieved 2014-02-21.
- ^ أ ب ت ث Kragh, Helge (1996). "Chapter 5. Elements No. 70, 71 and 72: Discoveries and Controversies". In Evans, C. H. (ed.). Episodes from the History of the Rare Earth Elements. Kluwer Academic Publishers. pp. 67–90. ISBN 978-94-010-6614-3.
- ^ Urbain, G. (1909). "Lutetium und Neoytterbium oder Cassiopeium und Aldebaranium -- Erwiderung auf den Artikel des Herrn Auer v. Welsbach". Monatshefte für Chemie. 31 (10): 1. doi:10.1007/BF01530262. S2CID 101825980.
- ^ Weeks, Mary Elvira (1956). The discovery of the elements (6th ed.). Easton, PA: Journal of Chemical Education.
- ^ Weeks, Mary Elvira (1932). "The discovery of the elements: XVI. The rare earth elements". Journal of Chemical Education. 9 (10): 1751–1773. Bibcode:1932JChEd...9.1751W. doi:10.1021/ed009p1751.
- ^ Skelton, Alasdair; Thornton, Brett F. (2017). "Iterations of ytterbium". Nature Chemistry. 9 (4): 402. Bibcode:2017NatCh...9..402S. doi:10.1038/nchem.2755. PMID 28338694. Retrieved 31 January 2024.
- ^ Thyssen, Pieter; Binnemans, Koen (2011). "Accommodation of the Rare Earths in the Periodic Table: A Historical Analysis". In Gschneider, Karl A. Jr.; Bünzli, Jean-Claude; Pecharsky, Vitalij K. (eds.). Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths. Amsterdam: Elsevier. p. 63. ISBN 978-0-444-53590-0. OCLC 690920513. Retrieved 2013-04-25.
- ^ Jensen, K. A. (1953). "Chapter 5. Problems of an International Chemical Nomenclature". Chemical Nomenclature. American Chemical Society. pp. 38–48.