Lutezio

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Lutezio
Aspetto
Aspetto dell'elemento
Metallo argenteo
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico lutezio, Lu, 71
Serie lantanidi
Gruppo, periodo, blocco 3 (VA), 6, d
Densità 9841 kg/m3
Durezza n.d.
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico 174,967 amu
Raggio atomico (calc.) 175 pm
Raggio covalente 160 pm
Configurazione elettronica [Xe]4f145d1 6s2
e per livello energetico 2, 8, 18, 32, 9, 2
Stati di ossidazione 3 (debolmente basico)
Struttura cristallina esagonale
Proprietà fisiche
Stato della materia solido
Punto di fusione 1925 K (1652 °C)
Punto di ebollizione 3675 K (3402 °C)
Volume molare 1,778 × 10−5  m³/mol
Entalpia di vaporizzazione 355,9 kJ/mol
Calore di fusione 18,6 kJ/mol
Tensione di vapore 2460 Pa a 1936 K
Altre proprietà
Numero CAS 7439-94-3
Elettronegatività 1,27
Calore specifico 150 J/(kg K)
Conducibilità elettrica 1,85 × 106  /m Ω
Conducibilità termica 16,4 W/(m K)
Energia di prima ionizzazione 523,5 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 1340 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 2022,3 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione 4370 kJ/mol
Energia di quinta ionizzazione 6445 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP
173Lu sintetico 1,37 anni ε 0,671 173Yb
174Lu sintetico 3,31 anni ε 1,374 174Yb
175Lu 97,41% È stabile con 104 neutroni
176Lu 2,59% 3,78 × 1010  anni β 1,193 176Hf
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Il lutezio (fino al 1949 lutecio) è l'elemento chimico di numero atomico 71. Il suo simbolo è Lu.

È un elemento metallico del gruppo delle cosiddette terre rare; il lutezio compare solitamente associato all'ittrio e si usa a volte in leghe metalliche e come catalizzatore in vari processi chimici.

Caratteristiche e applicazioni[modifica | modifica wikitesto]

Il lutezio è un metallo trivalente bianco-argenteo resistente alla corrosione e relativamente stabile all'aria ed è il più pesante degli elementi delle terre rare.

Per via del suo elevato costo di preparazione in quantità consistenti, ha pochi usi commerciali. Trova principalmente impiego in catalizzatori per il cracking del petrolio e per reazioni di alchilazione, idrogenazione e polimerizzazione.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Il lutezio (dal latino Lutetia che era il nome dell'odierna Parigi) fu scoperto indipendentemente nel 1907 dallo scienziato francese Georges Urbain e dal mineralogista austriaco Carl Auer von Welsbach. Entrambi trovarono il lutezio come impurità del minerale itterbia, che il chimico svizzero Jean Charles Galissard de Marignac e molti altri ritenevano consistesse interamente dell'elemento itterbio.

Il processo di separazione del lutezio dall'itterbio di Marignac fu descritto per primo da Urbain e perciò andò a lui l'onore di battezzare il nuovo elemento. Egli scelse il nome di neoitterbio e lutecium, ma col tempo il nome neoitterbio cadde in disuso, sostituito da itterbio, e nel 1949 l'ortografia dell'elemento 71 fu modificata in lutezio.

Welsbach propose i nomi cassiopio per l'elemento 71 (in onore della costellazione Cassiopea) e aldebaranio come nuovo nome per l'itterbio, ma tali proposte furono rifiutate, sebbene alcuni scienziati tedeschi ancora chiamino "cassiopio" l'elemento 71.

Disponibilità[modifica | modifica wikitesto]

Si trova associato a quasi tutti gli altri metalli delle terre rare, ma mai da solo: il lutezio è particolarmente difficile da separare dagli altri elementi ed è il meno abbondante di tutti i 92 elementi in natura. Per questo è anche uno dei più costosi: un grammo di lutezio vale circa sei volte un grammo d'oro.

Il più importante minerale di lutezio sfruttato commercialmente è la monazite [(Ce, La ecc.)PO4], che contiene lo 0,003% di tale elemento. Il lutezio puro metallico è stato isolato solo recentemente, ed è molto difficile da preparare. Si separa dagli altri lantanidi per scambio ionico (riduzione di LuCl3 anidro o LuF3 con un metallo alcalino o alcalino-terroso).

Isotopi[modifica | modifica wikitesto]

Il lutezio naturale è composto di due isotopi di cui solo uno è stabile, 175Lu (abbondanza naturale 97,41%) mentre l'altro, il 176Lu ha emivita di 3,78 × 1010 anni (2,59% abbondanza naturale). Sono stati catalogati altri 32 radioisotopi, di cui i più stabili sono 174Lu con emivita di 3,31 anni e 173Lu con emivita di 1,37 anni. Tutti gli altri suoi isotopi radioattivi hanno emivite di meno di 9 giorni, e la maggioranza non arriva a mezz'ora. Questo elemento ha anche 18 stati metastabili, di cui i meno instabili sono 177mLu (t½ 160,4 giorni), 174mLu (t½ 142 giorni) e 178mLu (t½ 23,1 minuti).

Gli isotopi di lutezio hanno peso atomico che va da 149,973 amu (150Lu) a 183,961 amu (184Lu). Il principale modo di decadimento prima dell'isotopo stabile più abbondante (175Lu) è la cattura elettronica (con una lieve emissione di raggi alfa e positroni), mentre il modo principale dopo di esso è l'emissione beta. I più comuni prodotti di decadimento prima del 175Lu sono isotopi dell'elemento 70 (itterbio), e i prodotti principali dopo di esso sono isotopi dell'elemento 72 (afnio).

Composti[modifica | modifica wikitesto]

Come quasi tutti gli altri elementi del suo gruppo, anche il lutezio è in genere trivalente. Fluoruro: LuF3, Cloruro: LuCl3, Bromuro: LuBr3, Ioduro: LuI3, ossido: Lu2O3, Solfuro: Lu2S3, Tellururo: Lu2Te3, Nitruro: LuN

Precauzioni[modifica | modifica wikitesto]

Come tutti gli altri lantanidi, anche il lutezio è leggermente tossico, e soprattutto i suoi composti dovrebbero essere maneggiati con attenzione. La polvere metallica di lutezio può incendiarsi ed esplodere, se riscaldata. Il lutezio non ha alcun ruolo biologico nel corpo umano, ma si suppone che possa stimolarne il metabolismo.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

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