موسوعة الكيمياء - قائمة العناصر : اللوتيشيوم

اللوتيشيوم

اللوتيشيوم 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 أحيانا في سبائك المعادن كحفاز في بعض العمليات. عند التقيد بقواعد المستويات الفرعية للجدول الدروي والسلاسل الكيميائية فإنه يتم وصف اللوتيتيوم كعنصر انتقالي، لكنه عموما يوصف على أنه لانثينيد وذلك حسب الIUPAC.

المظهر
رمادي فلزي
الخصائص العامة
الاسم، الرقم، الرمز	لوتيشيوم، 71، Lu
تصنيف العنصر	لانثانيدات
ملاحظات عن التصنيف	يعتبر أحيانا كفلز انتقالي
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي	n/a, 6، d
الكتلة الذرية	174.9668(4)غ·مول−1
توزيع إلكتروني	Xe]; 6s2 4f14 5d1]
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ	2, 8, 18, 32, 9, 2
الخصائص الفيزيائية
الطور	صلب
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة)	9.841 غ·سم−3
كثافة السائل عند نقطة الانصهار	9.3 غ·سم−3
نقطة الانصهار	1925 ك، 1652 °س، 3006 °ف
نقطة الغليان	3675 ك، 3402 °س، 6156 °ف
حرارة الانصهار	ca. 22 كيلوجول·مول−1
حرارة التبخر	414 كيلوجول·مول−1
السعة الحرارية	(25 °س) 26.86 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
P (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو عند T (كلفن) 1906 2103 2346 (2653) (3072) (3663)
الخصائص الذرية
أرقام الأكسدة	3 (أكاسيده قاعدية ضعيفة)
الكهرسلبية	1.27 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين	الأول: 523.5 كيلوجول·مول−1
	الثاني: 1340 كيلوجول·مول−1
	الثالث: 2022.3 كيلوجول·مول−1
نصف قطر ذري	174 بيكومتر
نصف قطر تساهمي	8±17 بيكومتر
خصائص أخرى
البنية البلورية	نظام بلوري سداسي
المغناطيسية	مغناطيسية مسايرة
مقاومة كهربائية	(درجة حرارة الغرفة) (بولي) 582 نانوأوم·متر
الناقلية الحرارية	16.4 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
التمدد الحراري	(درجة حرارة الغرفة) (بولي) 9.9 ميكرومتر/(م·كلفن)
معامل يونغ	68.6 غيغاباسكال
معامل القص	27.2 غيغاباسكال
معامل الحجم	47.6 غيغاباسكال
نسبة بواسون	0.261
صلادة فيكرز	1160 ميغاباسكال
صلادة برينل	893 ميغاباسكال
رقم الكاس	7439-94-3
النظائر الأكثر ثباتاً
النظائر توافر طبيعي عمر النصف نمط الاضمحلال طاقة الاضمحلال (ميغا إلكترون فولت) ناتج الاضمحلال 173Lu مصطنع 1.37 سنة ε 0.671 173Yb 174Lu مصطنع 3.31 سنة ε 1.374 174Yb 175Lu 97.41% 175Lu هو نظير مستقر وله 104 نيوترون 176Lu 2.59% 3.78×1010 سنة β− 1.193 176Hf

الخواص المميزة والتطبيقات

اللوتيشيوم 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 استخدامات 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 اقتراح استخدام جرانيت اللوتيتيوم ألومنيوم (Al5Lu3O12) كعدسة في الطباعة الحجرية المغموسة ذات معامل الانكسار العالي.

تاريخ اللوتيشيوم

اللوتيتيوم (تعنى كلمة لوتيتيا باللاتينية باريس) تم اكتشافه 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 والذي 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 الاكتشاف. وإختار للعنصر نيو إيتريوم ولوتيكيوم كأسماء له, ولكن تم إرجاع الاسم نيو إيتريوم إلى عنصر الإيتريوم في عام 1949 وتم تسمية العنصر 71 باللوتيتيوم.

ويلزباخ إقترح الاسم "كاسيوبيوم" للعنصر 71 (على اسم النجم كاسيوبيا) وألبيباريوم كاسم للإتربيوم, ولكن تم رفض هذان الاسمان.

التواجد في الطبيعة

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 للاستخدام للوتيتيوم هو المعدن الأرضي النادر للفوسفات المونازايت: (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 باختزال 3LuCl المائي أو 3LuF بواسطة فلز أو فلز قلوي ترابي.

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 أيضا 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 انبعاثات ألفا, بوزيترون), والنظام الأساسي بعدها هو انبعاث بيتا. والناتج الأساسي قبل Lu-175 هي نظائر العنصر رقم 70 (الإِيتربيوم) والنواتج الأساسية بعد هي نظائر العنصر رقم 72 (الهافنيوم).

مركبات اللوتيتيوم

• الفلوريدات: LuF3
• الكلوريدات: LuCl3
• البروميدات: LuBr3
• اليودات: LuI3
• الأكسيدات: Lu2O3
• الكبريتيدات: Lu2S3
• النيتريدات: LuN3

الاحتياطات

مثل الفلزات الأرضية النادرة الأخرى, ينظر للوتيتيوم على أن له سمية منخفضة, ولكن يجب التعامل معه بحرص وخاصة مركباته. ولتراب الفلز خطورة من ناحية الاشتعال والانفجار. ولا يلعب الوتيتيوم أى دور حيوي في جسم الأنسان ولكن يظن أنه يساعد في حث عملية الأيض