Lutetium

Lutetium
1 18 1 H 2 Periodiek systeem 13 14 15 16 17 He 2 Li Be B C N O F Ne 3 Na Mg 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al Si P S Cl Ar 4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 6 Cs Ba ↓ Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 7 Fr Ra ↓↓ Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og   Lanthaniden La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Actiniden Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Lutetium
Algemeen
Naam	Lutetium
Symbool	Lu
Atoomnummer	71
Groep	Scandiumgroep
Periode	Periode 6
Blok	D-blok
Reeks	Lanthaniden
Kleur	Zilverwit
Chemische eigenschappen
Atoommassa (u)	174,967
Elektronenconfiguratie	[Xe]4f14 5d1 6s2
Oxidatietoestanden	+3
Elektronegativiteit (Pauling)	1,27
Atoomstraal (pm)	172
1e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1)	523,52
2e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1)	1341,16
3e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1)	2022,29
Fysische eigenschappen
Dichtheid (kg·m−3)	9840
Smeltpunt (K)	1936
Kookpunt (K)	3670
Aggregatietoestand	Vast
Smeltwarmte (kJ·mol−1)	19,2
Verdampingswarmte (kJ·mol−1)	428
Kristalstructuur	Hex
Molair volume (m3·mol−1)	17,78 · 10−6
Specifieke warmte (J·kg−1·K−1)	150
Elektrische weerstand (μΩ·cm)	79
Warmtegeleiding (W·m−1·K−1)	16,4
SI-eenheden en standaardtemperatuur en -druk worden gebruikt, tenzij anders aangegeven
Portaal    Scheikunde

Lutetium is een scheikundig element met symbool Lu en atoomnummer 71. Het is een zilverwit lanthanide.

Onafhankelijk van elkaar is lutetium in 1907 ontdekt door Georges Urbain en Carl Auer von Welsbach. Beide troffen het element als verontreiniging aan in het mineraal ytterbia, waarvan eerder vermoed werd dat het volledig uit ytterbiumverbindingen bestond. Aangezien Urbain het isolatieproces als eerste beschreef, wordt deze Franse chemicus gezien als de ontdekker van lutetium. Zelf noemde hij het element neoytterbium, maar dat werd in 1949 veranderd in lutetium. Welsbach stelde de namen cassiopeium en aldebaranium voor, maar deze namen werden afgewezen. Toch wordt in vooral Duitse literatuur de naam Cassiopeium (Cp) nog regelmatig gebruikt.

De naam lutetium is afgeleid van de Latijnse naam voor Parijs, Lutetia.

Lutetium kan bereid worden uit lutetium(III)chloride en metallisch calcium. Het isoleren van lutetium is echter een kostbaar proces en het wordt daarom slechts zeer sporadisch gebruikt voor industriële toepassingen:

• Als katalysator in de olieraffinage.
• Voor alkylerisatie, polymerisatie en hydrogenatie.

Daarnaast kan lutetium worden gebruikt voor legeringen en medicijnen, zoals lutetium-octreotaat.

Lutetium is de zwaarste en hardste lanthanide en wordt niet aangetast door zuurstof uit de lucht.

Als laatste element van de lanthanidereeks heeft lutetium een volle f-schil: 4f¹⁴ en nog drie elektronen in 6s²5d¹. Het gedraagt zich daarom als een overgangsmetaal uit de scandiumgroep en vormt vrijwel uitsluitend driewaardig positieve Lu³⁺-ionen. Doordat de f-schil vol is zijn deze ionen niet magnetisch en hebben zij geen optische overgangen in het zichtbare gebied.

Bijna alle lanthanidebevattende mineralen bevatten lutetium, maar altijd in uiterst lage concentraties. De commercieel aantrekkelijkste bron is het mineraal monaziet dat ongeveer 0,0001% lutetium bevat

Het isoleren van zuiver lutetium is een lastig en kostbaar proces. Lutetium wordt eerst van andere lanthaniden gescheiden door middel van een ionenwisselaar. Vervolgens wordt watervrij lutetiumchloride of -fluoride gereduceerd met een alkali- of aardalkalimetaal, zoals calcium:

${\displaystyle {\ce {2LuCl3 + 3Ca -> 2Lu + 3CaCl2}}}$

Zie Isotopen van lutetium voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

In de natuur is ¹⁷⁵Lu de enige stabiele lutetiumisotoop. In totaal zijn er 33 radioactieve isotopen bekend waarvan ¹⁷⁶Lu als gevolg van de lange halveringstijd op aarde nog voorkomt. ¹⁷⁴Lu en ¹⁷³Lu hebben een halveringstijd van respectievelijk 3,31 en 1,37 jaar. Alle andere radio-isotopen hebben halveringstijden van minder dan enkele dagen.

Over de toxicologische eigenschappen van lutetium is weinig bekend en lutetium zou daarom zorgvuldig moeten worden behandeld. Van poedervormig lutetium is bekend dat het brandbaar is en explosiegevaar kan opleveren.

• Lenntech.nl - lutetium
• (en) EnvironmentalChemistry.com - lutetium
• (en) WebElements.com - lutetium

Zie de categorie Lutetium van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.