Лютеций

ЛЮТЕЦИЙ, Lu (лат. Lutetium; от латинского Lutetia Parisiorum или Lutetia — Лютеция, название главного города галльского племени паризиев, современный Париж * а. lutecium; н. Lutetium, Kassiopeium; ф. lutecium; и. lutecio), — химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 71, атомная масса 174,967, относится к редкоземельным элементам (иттриевая подгруппа лантаноидов). Природный лютеций представлен двумя изотопами — ¹⁷⁵Lu (97,4%) и ¹⁷⁶Lu (2,6%); последний радиоактивен, претерпевая Я-распад, он превращается в стабильный изотоп ¹⁷⁶Hf, Т1/2=35,4 млрд. лет. Известно более 20 искусственных изотопов и ядерных изомеров лютеция. Открыт в 1907 Ж. Урбеном (Франция) и независимо от него К. Ауэром фон Вельсбахом (Австрия) и Ч. Джеймсом (США).

Лютеций — мягкий серебристо-белый металл с гексагональной плотноупакованной кристаллической решёткой (а = 0,35031 нм, с = 0,5509 нм), плотность 9840 кг/м3, t плавления около 1660°С, t кипения около 3410°С, теплоёмкость 26,5 Дж/(моль•К), удельное электрическое сопротивление 79•10^-4 (Ом•м), температурный коэффициент линейного расширения 12,5•10 К^-1, коэффициент Пуассона 0,233, легко поддаётся механической обработке. Для лютеция характерна степень окисления +3. На воздухе лютеций покрывается плотной устойчивой оксидной плёнкой, при нагревании до 400°С окисляется. При комнатной температуре реагирует с соляной, азотной, серной и ортофосфорной кислотами, при повышенных температурах (до 200°С) взаимодействует с водородом, бором, углеродом, азотом, серой. Оксид (сесквиоксид) Lu₂О₃ получают термическим разложением нитрата, оксалата и других соединений лютеция выше 800°С; трифторид (LuF₃) — осаждением из водных растворов солей лютеция при действии фтористоводородной кислоты, может быть также получен взаимодействием Lu₂О₃ с газообразным HF, F₂ или NH₄HF₂, термическим разложением фтораммонийных комплексов при 400-500°С и др.; гидроксид Lu(OH)₃ — обработкой водорастворимых солей лютеция щелочами. Среднее содержание лютеция в земной коре 8-10^-5% по массе, в морской воде 1,2•10^-6 мг/л. Кислые горные породы содержат больше лютеция (1•10^-4%), чем основные (6•10^-5%) и осадочные (7•10^-5%). Как и другие лантаноиды, лютеций присутствует в небольших количествах во многих минералах иттриевой подгруппы редкоземельных элементов ксенотим YPO₄, иттриалит (Y, Th, U, Fe)₂ Si₂О₇, гадолинит Y₂FeBe₂Si₂О₁₀, самарскит (Y, Er) (Nb, Ta)₂ О₆ и др..

При переработке суммы редкоземельных элементов, выделенной из минералов, лютеций выделяется с фракцией тяжёлых редкоземельных элементов. Отделяют лютеций от других редкоземельных элементов методами экстракции и ионного обмена. Металлический лютеций получают кальциетермическим восстановлением LuF₃. Применяют в качестве газопоглотителя в электровакуумных приборах; чистый лютеций — для исследовательских целей. Оксид лютеция — компонент жаропрочной керамики. Трифторид лютеция используют для получения фторидных лазерных материалов.