Lutetium

Lutetium
Sølvskinnende metal
Periodiske system
Generelt
Atomtegn	Lu
Atomnummer	71
Elektronkonfiguration	2, 8, 18, 32, 9, 2
Gruppe	3 (Overgangsmetal)
Periode	6
Blok	d
Atomare egenskaber
Atommasse	174,967(1)
Kovalent radius	160 pm
Elektronkonfiguration	[Xe] 6s² 4f14 5d1
Elektroner i hver skal	2, 8, 18, 32, 9, 2
Kemiske egenskaber
Oxidationstrin	3 (svagt basisk oxid)
Elektronegativitet	1,27 (Paulings skala)
Fysiske egenskaber
Tilstandsform	Fast
Krystalstruktur	Hexagonal
Massefylde (fast stof)	9,841 g/cm3
Massefylde (væske)	9,3 g/cm3
Smeltepunkt	1652 °C
Kogepunkt	3402 °C
Smeltevarme	Cirka 22 kJ/mol
Fordampningsvarme	414 kJ/mol
Varmefylde	(25 °C) 26,86 J·mol–1K–1
Varmeledningsevne	(300 K) 16,4 W·m–1K–1
Varmeudvidelseskoeff.	9,9 μm/m·K
Elektrisk resistivitet	582 nΩ·m
Magnetiske egenskaber	Ikke oplyst
Mekaniske egenskaber
Youngs modul	68,6 GPa
Forskydningsmodul	27,2 GPa
Kompressibilitetsmodul	47,6 GPa
Poissons forhold	0,261
Hårdhed (Vickers)	1160 MPa
Hårdhed (Brinell)	893 MPa

Lutetium (opkaldt efter det latinske navn for Paris; Lutetia) er det 71. grundstof i det periodiske system, og har det kemiske symbol Lu: Under normale temperatur- og trykforhold optræder dette overgangsmetal som et sølvskinnende metal. Det er det hårdeste og det tungeste "medlem" af de sjældne jordarter.

Kemiske egenskaber

Selv om lutetium "passer" ind i overgangsmetallerne med hensyn til placeringen i det periodiske system, dets elektronkonfiguration og dets fysiske egenskaber, ser man ofte lutetium kategoriseret blandt lanthaniderne.

Lutetium er forholdsvis modstandsdygtigt overfor iltning ("rust") ved kontakt med tør atmosfærisk luft, men i fugtig luft bliver overfladen anløben og grå. Ved temperaturer et stykke over stuetemperatur antændes metallet, og danner lutetiumsesquioxid (Lu₂O₃). Lutetium reagerer ganske langsomt med vand, under dannelse af gasformig brint og lutetiumhydroxid.

I kemiske forbindelser optræder lutetium med oxidationtrin 3. I vandige opløsninger er kationen Lu⁺⁺⁺ farveløs.

Tekniske anvendelser

Rent, metallisk lutetium er ekstremt svært at fremstille, og derfor ekstremt dyrt; gram for gram cirka seks gange så dyrt som guld. Af den grund er der ikke ret mange praktiske anvendelser for dette grundstof. Det bruges blandt andet som katalysator i forskellige kemiske reaktioner, herunder i forbindelse med nedbrydning af større kulbrinter til mindre på raffinaderier. Lutetium-aluminium-granat har et højt brydningsindeks, og krystaller som lutetiumortooxysilikat bruges som scintillator i forbindelse med positronemissionstomografi.

Historie

Lutetium blev opdaget i 1905 af den franske videnskabsmand Georges Urbain og den østrigske mineralog Carl Auer von Welsbach, uafhængigt af hinanden. Begge fandt stoffet i mineralet ytterbia, som man på den tid ikke troede indeholdt andre sjældne jordarter end ytterbium. Urbain, som var den første af de to til at offentliggøre opdagelsen, fik æren af at navngive stoffet: Han valgte at kalde det nye stof for lucetium — denne stavemåde blev i 1949 ændret til lutetium.

Welsbach foreslog navnet cassiopium og det kemiske symbol Cp, efter stjernebilledet Cassiopeia, men dette navneforslag blev afvist. Mange tyske videnskabsfolk blev dog ved med at kalde stoffet for cassiopium op igennem 1950'erne.

Forekomst og udvinding

Lutetium findes aldrig i fri, metallisk form i naturen, men i kemiske forbindelser sammen med andre stoffer — især sammen med andre sjældne jordarter. Kommerciel udvinding af lutetium sker fra mineralet monazit; man udskiller det fra de øvrige metaller ved en ionbytningsproces, og udvinder så det rene metal ved at reducere vandfrit lutetium(III)klorid eller lutetium(III)fluorid ved hjælp af enten et alkalimetal eller jordalkalimetal.

Isotoper af lutetium

Naturligt forekommende lutetium består for 97,41 procents vedkommende af den eneste stabile isotop; lutetium-175. Hertil kender man 33 radioaktive isotoper, hvoraf lutetium -176 har den længste halveringstid; 37,8 milliarder år. De øvrige radioaktive isotoper har halveringstider fra nogle få år og nedefter.

Wikimedia Commons har medier relateret til: Lutetium