ლუტეციუმი
ლუტეციუმი |
71Lu |
174.97 |
4f14 5d1 6s2 |
ლუტეციუმი[1][2] (ლათ. Lutetium; ქიმიური სიმბოლო — ) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეექვსე პერიოდის, მესამე ჯგუფის (ძველი კლასიფიკაციით მესამე ჯგუფის თანაური ქვეჯგუფის, IIIბ) ქიმიური ელემენტი. განეკუთვნება ლანთანოიდების ოჯახს. ატომური ნომერია — 71, ატომური მასა — 174.97, tდნ — 1652 °C, tდუღ — 3402 °C, სიმკვრივე — 9.841 გ/სმ3. მოვერცხლისფრო-მოთეთრო ლითონი. აღმოაჩინა ფრანგმა ქიმიკოსმა ჟ. ურბენმა.
ზოგადი თვისებები | ||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა | მოვერცხლისფრო-მოთეთრო ლითონი | |||||||||||||||||||||||||||||||
სტანდ. ატომური წონა Ar°(Lu) |
174.9668±0.0001 174.97±0.01 (დამრგვალებული) | |||||||||||||||||||||||||||||||
ლუტეციუმი პერიოდულ სისტემაში | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||
ატომური ნომერი (Z) | 71 | |||||||||||||||||||||||||||||||
ჯგუფი | 3 | |||||||||||||||||||||||||||||||
პერიოდი | 6 პერიოდი | |||||||||||||||||||||||||||||||
ბლოკი | d-ბლოკი | |||||||||||||||||||||||||||||||
ელექტრონული კონფიგურაცია | [Xe] 4f14 5d1 6s2 | |||||||||||||||||||||||||||||||
ელექტრონი გარსზე | 2, 8, 18, 32, 9, 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||
ელემენტის ატომის სქემა | ||||||||||||||||||||||||||||||||
ფიზიკური თვისებები | ||||||||||||||||||||||||||||||||
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში | მყარი სხეული | |||||||||||||||||||||||||||||||
დნობის ტემპერატურა |
1652 °C (1925 K, 3006 °F) | |||||||||||||||||||||||||||||||
დუღილის ტემპერატურა |
3402 °C (3675 K, 6156 °F) | |||||||||||||||||||||||||||||||
სიმკვრივე (ო.ტ.) | 9.841 გ/სმ3 | |||||||||||||||||||||||||||||||
სიმკვრივე (ლ.წ.) | 9.3 გ/სმ3 | |||||||||||||||||||||||||||||||
დნობის კუთ. სითბო | 22 კჯ/მოლი | |||||||||||||||||||||||||||||||
აორთქ. კუთ. სითბო | 414 კჯ/მოლი | |||||||||||||||||||||||||||||||
მოლური თბოტევადობა | 26.86 ჯ/(მოლი·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||
ნაჯერი ორთქლის წნევა
| ||||||||||||||||||||||||||||||||
ატომის თვისებები | ||||||||||||||||||||||||||||||||
ჟანგვის ხარისხი | 0, +1, +2, +3 | |||||||||||||||||||||||||||||||
ელექტროდული პოტენციალი |
| |||||||||||||||||||||||||||||||
ელექტროუარყოფითობა | პოლინგის სკალა: 1.27 | |||||||||||||||||||||||||||||||
იონიზაციის ენერგია |
| |||||||||||||||||||||||||||||||
ატომის რადიუსი | ემპირიული: 174 პმ | |||||||||||||||||||||||||||||||
კოვალენტური რადიუსი (rcov) | 187±8 პმ | |||||||||||||||||||||||||||||||
მოლური მოცულობა | 18.7 სმ3/მოლი | |||||||||||||||||||||||||||||||
ლუტეციუმის სპექტრალური ზოლები | ||||||||||||||||||||||||||||||||
სხვა თვისებები | ||||||||||||||||||||||||||||||||
ბუნებაში გვხვდება | პირველადი ნუკლიდების სახით | |||||||||||||||||||||||||||||||
მესრის სტრუქტურა | ჰექსაგონალური | |||||||||||||||||||||||||||||||
თერმული გაფართოება | 9.9 µმ/(მ·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||
თბოგამტარობა | 16.4 ვტ/(მ·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||
კუთრი წინაღობა | 582 ნომ·მ | |||||||||||||||||||||||||||||||
მაგნეტიზმი | პარამაგნეტიკი | |||||||||||||||||||||||||||||||
იუნგას მოდული | 68.6 გპა | |||||||||||||||||||||||||||||||
წანაცვლების მოდული | 27.2 გპა | |||||||||||||||||||||||||||||||
დრეკადობის მოდული | 47.6 გპა | |||||||||||||||||||||||||||||||
პუასონის კოეფიციენტი | 0.261 | |||||||||||||||||||||||||||||||
ვიკერსის მეთოდი | 755–1160 მპა | |||||||||||||||||||||||||||||||
ბრინელის მეთოდი | 890–1300 მპა | |||||||||||||||||||||||||||||||
CAS ნომერი | 7439-94-3 | |||||||||||||||||||||||||||||||
ისტორია | ||||||||||||||||||||||||||||||||
სახელწოდება მომდინარეობს | გალების ტომების — პარიზიების — მთავარი ქალაქის სახელის მიხედვით | |||||||||||||||||||||||||||||||
აღმომჩენია | კარლ აუერ ფონ ველსბახი და ჟორჟ ურბენი (1906) | |||||||||||||||||||||||||||||||
პირველი მიმღებია | კარლ აუერ ფონ ველსბახი (1906) | |||||||||||||||||||||||||||||||
სახელი დაარქვა | ჟორჟ ურბენი (1906) | |||||||||||||||||||||||||||||||
ლუტეციუმის მთავარი იზოტოპები | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||
• |
აღმოჩენის ისტორია
რედაქტირებაელემენტი ოქსიდის სახით 1907 წელს ერთმანეთისაგან დამოუკიდებლად აღმოაჩინეს ფრანგმა ფიზიკოსმა ჟორჟ ურბენმა, ავსტრიელმა მინერალოგმა კარლ ფონ ველსბახმა და ამერიკელმა ქიმიკოსმა ჩარზ ჯეიმზმა. ყველამ ლუთიციუმი იტერბიუმის ოქსიდის მინარევის სახით აღმოაჩინა, რომელიც, თავის მხრივ, აღმოჩენილი იქნა 1878 წ. როგორც ერბიუმის ოქსიდის მინარევი, რომელიც თავის მხრივ გამოყოფილი იყო 1843 წ. იტრიუმის ოქსიდიდან (აღმოჩენილი 1797 წ. მინერალში გადოლინიტში). ყველა ამ იშვიათმიწა ელემენტებს აქვს ძალიან მსგავსი ქიმიური თვისებები. აღმოჩენის პრიორიტეტი ეკუთვნის ჟ. ურბენუს.
სახელწოდების წარმომავლობა
რედაქტირებაელემენტის სახელწოდება ჟორჟ ურბანმა აწარმოა პარიზის ლათინური სახელიდან პარიზი — Lutetia Parisorum. იტერბიუმის გულისათვის რომლისგანაც იქნა ლუტეციუმი გამოყოფილი შეთავაზებული იქნა სახელი ნეოიტერბიუმი. აღმოჩენის პრიორიტეტის შედავებისას ფონ ველსბახმა წამოაყენა სახელწოდება კასიოპიუმი (cassiopium), ხოლო იტერბიუმისათვის — ალდებარანიუმი (aldebaranium) ჩრდილოეთ ნახევარსფეროს თანავარსკვლავედის და კუროს თანავარსკვლავედის ყველაზე კაშკაშა ვარსკვლავის ალდებარანის პატივსაცემად, შესაბამისად. ურბენის პრიორიტეტის გათვალისწინებით ლუტეციუმისა და იტერბიუმის გაყოფისას, 1914 წელს ატომური მასების საერთაშორისო კომისიამ მიიღო სახელწოდება Lutecium, რომელიც 1949 წ. შეცვლილი იქნა Lutetium (ქართული შესატყვისი არ შეცვლილა). მით უმეტეს, 1960 წლამდე გერმანელი მეცნიერების ნამუშევრებში გამოყენებურია სახელწოდება კასიოპიუმი.
მიღება
რედაქტირებალუტეციუმის მისაღებად მას გამოყოფენ მინერალებიდან სხვა მძიმე იშვიათმიწა ელემენტებთან ერთად. სხვა ლანთანოიდებიდან ლუტეციუმის გამოყოფა ექსტრაქციის მეთოდით ხდება, იონური მიმაცვლით ან კრისტალიზაციით, ხოლო ლითონური ლუტეციუმი მიიღება LuF3 ფტორიდის აღდგენით კალციუმით.
ღირებულება
რედაქტირება>99,9 %-იანი სიწმინდის ლითონური ლუტეციუმის ფასი შეადგენს 3,5—5,5 ათას დოლარს 1 კგ-ზე[3]. ლუტეციუმი წარმოადგენს ყველაზე ძვირ ელემენტს იშვიათმიწა ლითონებს შორის[4], რაც განპირობებულია მისი იშვიათმიწა ელემენტების ნარევებიდან გამოყოფის სიძნელეებით და შეზღუდული გამოყენებით.
თვისებები
რედაქტირებაფიზიკური თვისებები
რედაქტირებალუტეციუმი — არის მოვერცხლისფრო თეთრი ფერის ლითონი რომელიც ადვილად ექვემდებარება მექანიკურ დამუშავებას. ის ლანთანოიდებს შორის ყველაზე მძიმე ელემენტია როგორც ატომური მასით, ისე სიმკვრივით (9,8404 გრ/სმ³). ლუტეციუმის დნობის ტემპერატურა (1663 °C) მაქსიმალურია ყველა იშვიათმიწა ელემენტებს შორის. ლანთანოიდური შეკუმშვის ეფექტის გამო, ყველა ლანთანოიდებს შორის ლუტეციუმს აქვს ყველაზე პატარა ატომური და იონური რადიუსები.
ქიმიური თვისებები
რედაქტირებაოთახის ტემპერატურაზე ლუტეციუმი ჰაერზე იფარება მკვრივი ოქსიდის ფენით, 400 °C ტემპერატურისას იჟანგება. გახურებისას ურთიერთქმედებს ჰალოგენებთან, გოგირდთან და სხვა არალითონებთან.
ლუტეციუმი რეაგირებს არაორგანულ მჟავეებთან მარილების წარმოქმნით. ლუტეციუმის წყალხსნადი მარილების (ქლორიდები, სულფატები, აცეტატები, ნიტრატები) აორთქლებისას წარმოიქმნებიან კრისტალოჰიდრატები.
ლუტეციუმის მარილების წყალხსნარების ურთიერთქმედებით ფთორწყალბადმჟავასთან წარმოიქმნება ძალიან მცირედ ხსნადი ლუტეციუმის ფთორიდის LuF3 ნალექი. იგივე ნაერთი შეიძლება მივიღოთ ლუტეციუმის ოქსიდისა Lu2O3 და აიროვანი ფთორწყალბადის ან ფთორის ურთიერთქმედებით.
ლუტეციუმის ჰიდროქსიდი წარმოიქმნება მისი წყალხსნადი მარილების ჰიდროლიზის დროს.
ანალიტიკური განსაზღვრა
რედაქტირებაროგორც სხვა იშვიათმიწა ელემენტები, შეიძლება განსაზღვრული იქნას ფოტომეტრულად.
გამოყენება
რედაქტირებაინფორმაციის მატარებლები
რედაქტირებალუტეციუმით დოპირებული ფეროძოწები (მაგალითად, გადოლინიუმ-გალიუმიან ძოწი, GGG), გამოიყენება ინფორმაციის მატარებლების წარმოებაში (ცილინდრულ მაგნიტურ დომენებზე).
გამოიყენება ლაზერული გამოსხივების გენერაციისათვის ლუტეციუმის იონებზე. ჰოლმიუმით და თულიუმით ლეგირებული ლუტეციუმის სკანდატი, ლუტეციუმის გალატი, ლუტეციუმის ალუმინატი, აგენერირებს გამოსხივებას ტალღის სიგრძით 2,69 მკმ, ხოლო ნეოდიმის იონებით 1,06 მკმ, და წარმოადგენს ბრწყინვალე მასალას სამხედრო დანიშნულების და მედიცინის მძლავრი ლაზერების დასამზადებლად.
ლუტეციუმ-რკინა-ალუმინი და ლუტეციუმ-რკინა-სილიციუმი სისტემების ძალიან მძლავრი მუდმივი მაგნიტების შენადნობები ფლობენ ძალიან მაღალ მაგნუტურ ენერგიას, თვისებების სტაბილურობას და მაღალ კიურის წერტილს, მაგრამ ლუტეციუმის ძალიან მაღალი ღირებულების გამო მისი გამოყენება ხდება მხოლოდ ძალიან მნიშვნელოვან სფეროებში (სპეციალური კვლევები, კოსმოსი და სხვა).
ცეცხლმედეგი გამტარი კერამიკა
რედაქტირებაამ სფეროში გამოყენებას ჰპოვებს ლუტეციუმის ქრომიტი.
ლუტეციუმის ოქსიდი ყველაზე დიდ გამოყენების პოვებს ატომურ ტექნიკაში, როგორც ნეიტრონების მშთანთქმელი, ასევე როგორც ნეიტრონაქტივაციური დეტექტორი. ცერიუმით დოპირებული მონოკრისტალური ლუტეციუმის სილიკატი (LSO), წარმოადგენს ძალიან კარგ სცინტილატორს და ამ ხარისხში გამოიყენება ბირთვულ ფიზიკაში, ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკაში, ბირთვულ მედიცინაში (კერძოდ კი პოზიტრონ-ემისიური ტომოგრაფიაში) ნაწილაკების დეტექტირებისათვის.
ლუტეციუმის ოქსიდი გამოიყენება ზეგამტარი ლითონოქსიდური კერამიკის თვისებების რეგულირებისათვის.
ქრომზე და მის შენადნობებზე ლუტეციუმის დამატება იძლევა უკეთეს მექანიკურ მახასიათებლებს და აუმჯობესებს ტექნოლოგიურობას.
ბოლო წლებში ლუტეციუმის მიმართ გაზრდილი ინტერესი განპირობებულია, იმით რომ რიგი ქრომნიკელის საფუძველის ცეცხლმედეგი მასალების და შენადნობების ლუტეციუმით ლეგირება მკვეთრად ზრდის მათი გამოყენების ხანგრძლივობას.
იზოტოპები
რედაქტირებაბუნებრივი ლუტეციუმი შედგება ორი იზოტოპისაგან: სტაბილური 175Lu (იზოტოპური გავრცობადობა 97,41 %) და ხანგრძლივარსებადი ბეტა-რადიოაქტიური 176Lu (იზოტოპური გავრცობადობა 2,59 %, ნახევარდაშლის პერიოდი 3,78×1010 წ.), რომელიც იშლება სტაბილურ ჰაფნიუმ-176-მდე. რადიოაქტიური 176Lu გამოიყენება ბირთვული გეო- და კოსმოქრონოლოგიის ერთ-ერთ მეთოდიკაში (ლუტეციუმ-ჰაფნიუმის დატირება). ასევე ცნობილია ლუტეციუმის 32 ხელოვნური რადიოიზოტოპი (150Lu-დან 184Lu-მდე), ზოგიერთ მათდგანს აღმოაჩნდა მეტასტაბილური მდგომარეობა (საერთო რიცხვით 18).
იზოტოპების ცხრილი
ნუკლიდი | ნახევარდაშლის პერიოდი | დაშლის ფორმა | სპინი და ბირთვის ჯერადობა |
---|---|---|---|
150Lu ლუტეციუმ-150 | 43(5) მწმ | p : 68.00 % ε : 32.00 % |
|
151Lu ლუტეციუმ-151 | 80.6(19) მწმ | p : 63.40 % ε : 36.60 % |
|
152Lu ლუტეციუმ-152 | 650(70) მწმ | ε : 100.00 % εp : 15.00 |
|
153Lu ლუტეციუმ-153 | 0.9(2) წმ | α ≈ 70.00 % | |
154Lu ლუტეციუმ-154 | ≈ 2 წმ | (9+) | |
155Lu ლუტეციუმ-155 | 68(1) მწმ | 1/2+ | |
156Lu ლუტეციუმ-156 | 494(12) მწმ | 9+ | |
157Lu ლუტეციუმ-157 | 6.8(18) წმ | (11/2-) | |
158Lu ლუტეციუმ-158 | 10.6(3) წმ | ε : 99.09 % α : 0.91 % |
|
159Lu ლუტეციუმ-159 | 12.1(10) წმ | ε : 100.00 % α : 0.10 % |
|
160Lu ლუტეციუმ-160 | 36.1(3) წმ | ||
161Lu ლუტეციუმ-161 | 77(2) წმ | (9/2-) | |
162Lu ლუტეციუმ-162 | 1.37(2) წთ | ||
163Lu ლუტეციუმ-163 | 3.97(13) წთ | ε : 100.00 % | |
164Lu ლუტეციუმ-164 | 3.14(3) წთ | ε : 100.00 % | |
165Lu ლუტეციუმ-165 | 10.74(10) წთ | ε : 100.00 % | |
166Lu ლუტეციუმ-166 | 2.65(10) წთ | (3-) | |
167Lu ლუტეციუმ-167 | 51.5(10) წთ | 1/2+ | |
168Lu ლუტეციუმ-168 | 5.5(1) წთ | 3+ | |
169Lu ლუტეციუმ-169 | 34.06(5) სთ | 1/2- | |
170Lu ლუტეციუმ-170 | 2.012(20) დღ | (4)- | |
171Lu ლუტეციუმ-171 | 8.24(3) დღ | 1/2- | |
172Lu ლუტეციუმ-172 | 6.70(3) დღ | 1- | |
173Lu ლუტეციუმ-173 | 1.37(1) წ. | ε : 100.00 % | |
174Lu ლუტეციუმ-174 | 3.31(5) წ. | (6)- | |
175Lu ლუტეციუმ-175 | სტაბილური | ||
176Lu ლუტეციუმ-176 | 3.76(7)×1010 წ. | β− : 100.00 % | |
177Lu ლუტეციუმ-177 | 6.6475(20) დღ | 23/2- | |
178Lu ლუტეციუმ-178 | 28.4(2) წთ | (9-) | |
179Lu ლუტეციუმ-179 | 4.59(6) სთ | β− : 100.00 % | |
180Lu ლუტეციუმ-180 | 5.7(1) წთ | β− : 100.00 % | |
181Lu ლუტეციუმ-181 | 3.5(3) წთ | β− : 100.00 % | |
182Lu ლუტეციუმ-182 | 2.0(2) წთ | β− : 100.00 % | |
183Lu ლუტეციუმ-183 | 58(4) წმ | β− : 100.00 % | |
184Lu ლუტეციუმ-184 | 20(3) წმ | β− : 100.00 % |
ბუნებაში გავრცობადობა
რედაქტირებალუტეციუმის შემცველობა დედამიწის ქერქში შეადგენს მასის მიხედვით მიახლოებით 0,00008 %. ზღვის წკალში 0,0000012 მგრ/ლ. ძირითადი სამრეწველო მინერალებია — ქსენოტიმი, ევქსენიტი, ბასტნეზიტი.