Lutetium
| Eigenschaften | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Allgemein | |||||||
| Name, Symbol, Ordnungszahl | Lutetium, Lu, 71 | ||||||
| Elementkategorie | Lanthanoide | ||||||
| Gruppe, Periode, Block | La, 6, f | ||||||
| Aussehen | silbrig weiß | ||||||
| CAS-Nummer |
7439-94-3 | ||||||
| Massenanteil an der Erdhülle | 0,7 ppm[1] | ||||||
| Atomar[2] | |||||||
| Atommasse | 174,967 u | ||||||
| Atomradius (berechnet) | 175 (217) pm | ||||||
| Kovalenter Radius | 187 pm | ||||||
| Elektronenkonfiguration | [Xe] 4f14 5d1 6s2 | ||||||
| 1. Ionisierungsenergie | 523,5 | ||||||
| 2. Ionisierungsenergie | 1340 | ||||||
| 3. Ionisierungsenergie | 2022,3 | ||||||
| Physikalisch[2] | |||||||
| Aggregatzustand | fest | ||||||
| Kristallstruktur | hexagonal | ||||||
| Dichte | 9,84 g/cm3(25 °C)[3] | ||||||
| Schmelzpunkt | 1925 K (1652 °C) | ||||||
| Siedepunkt | 3675 (3402 °C) | ||||||
| Molares Volumen | 17,78 · 10−6 m3·mol−1 | ||||||
| Verdampfungsenthalpie | 415 | ||||||
| Schmelzenthalpie | 22 kJ·mol−1 | ||||||
| Austrittsarbeit | 3,3 | ||||||
| Elektrische Leitfähigkeit | 1,72 · 106 S·m−1 | ||||||
| Wärmeleitfähigkeit | 16 W·m−1·K−1 | ||||||
| Chemisch[2] | |||||||
| Oxidationszustände | 3 | ||||||
| Normalpotential | −2,30 V (Lu3+ + 3 e− → Lu) | ||||||
| Elektronegativität | 1,27 (Pauling-Skala) | ||||||
| Isotope | |||||||
| Weitere Isotope siehe Liste der Isotope | |||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||
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| Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | |||||||
Lutetium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Lu und der Ordnungszahl 71. Im Periodensystem steht es in der Gruppe der Lanthanoide und zählt damit auch zu den Metallen der seltenen Erden.
Geschichte
Lutetium wurde 1905[5] von drei Wissenschaftlern unabhängig voneinander entdeckt: Carl Auer von Welsbach, Charles James und dem Franzosen Georges Urbain, der es nach dem römischen Namen von Paris, Lutetia, benannte. Im deutschen Sprachraum wurde es bis 1949 meist als Cassiopeium (chemisches Zeichen Cp) bezeichnet.
Vorkommen
In der Natur kommt Lutetium nur in Verbindungen vor. Lutetiumhaltige Minerale geringer Konzentration sind:
- Monazit (Ce,La,Th,Nd,Y)PO4 (Lu-Gehalt < 0,01 %)
Gewinnung und Darstellung
Nach einer aufwändigen Abtrennung der anderen Lutetiumbegleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Lutetiumfluorid umgesetzt. Anschließend wird dieses mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum metallischen Lutetium reduziert. Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgen in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.
Eigenschaften
Das silbergraue Metall der Seltenen Erden ist sehr weich, gut dehnbar und schmiedbar.
In trockener Luft ist Lutetium recht beständig, in feuchter Luft läuft es grau an. Bei höheren Temperaturen verbrennt es zum Sesquioxid Lu2O3. Mit Wasser reagiert es sehr langsam unter Wasserstoffentwicklung zum Hydroxid.
In Mineralsäuren löst es sich unter Bildung von Wasserstoff auf.
In seinen Verbindungen liegt es in der Oxidationsstufe +3 vor, die Lu3+-Kationen bilden in Wasser farblose Lösungen.
Verwendung
Lutetium wird in Szintillator-Kristallen für die Positronen-Emissions-Tomographie verwendet. Eines der prominentesten Beispiele ist mit Cer dotiertes Lutetiumoxyorthosilicat (LSO).
Physiologie
Für Lutetium wurde bisher noch keine biologische Funktion gefunden.
Sicherheitshinweise
Lutetium und Lutetiumverbindungen sind gering toxisch. Die Metallstäube sind feuer- und explosionsgefährlich, wie viele andere auch.
Verbindungen
- Lutetium(III)-oxid (Lu2O3)
- Lutetium(III)-fluorid (LuF3)
- Lutetiumoxyorthosilicat (LSO) (Lu2SiO5)
- Lutetiumtantalat(V) (LuTaO4) der schwerste bekannte weiße Feststoff wird in Form von Einkristallen als Szintillationszähler benutzt.
- Lutetium(III)-sulfat Lu2(SO4)3 · 8 H2O: farblose Kristalle.
Einzelnachweise
- ↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
- ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Lutetium) entnommen.
- ↑ N. N. Greenwood und A. Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, 1988, S. 1579, ISBN 3-527-26169-9.
- ↑ Datenblatt Lutetium (Pulver) bei Sigma-Aldrich (PDF)..
- ↑ Dr. E. Pilgrim: Entdeckung der Elemente, Mundus Verlag, Stuttgart 1950
