Химическая энциклопедия

ЛЮТЕЦИЙ (от лат. Lutetia Parisiorum, или Lutetia - Лютеция, назв. главного города галльского племени паризиев, совр. Париж; лат. Lutetium) Lu, хим. элемент III гр. периодич. системы, ат. н. 71, ат. м. 174,967; относится к редкоземельным элементам (иттриевая подгруппа лантаноидов). Прир. Л. состоит из двух изотопов ¹⁷⁵Lu (97,40%) и ¹⁷⁶Lu (2,6%); ¹⁷⁶Lu радиоактивен (T_1/2 2,4.10¹⁰ лет). Конфигурация внеш. электронной оболочки 4f¹⁴5s²5p⁶5d¹6s²; степень окисления +3; энергия ионизации при последоват. переходе от Lu⁰ к Lu³⁺ составляет 5,4259, 13,9 и 20,9596 эВ; атомный радиус 0,174 нм, ионный радиус (в скобках указаны координац. числа) Lu³⁺ 0,100 нм (6), 0,112 нм (8), 0,117 нм (9). Л. - редкий элемент, его содержание в земной коре менее 8-10 % по массе, в морской воде 1,2.10^-6 мг/л. Вместе с др. РЗЭ содержится в ксенотиме, фергюсоните, эвксените и др. иттриевых минералах. Осн. пром. минералы - ксенотим, эвксенит, бастнезит. Л. - металл серебристо-белого цвета с гексагон. решеткой типа Mg, а = 0,35031 нм, с = 0,55509 нм, z = 2, пространств. группа Р6₃/ттс. Т. пл. ок. 1660°С, т. кип. ок. 3410°С; рентгеновская плотн. 9,849 г/см³; С⁰_p 26,5 Дж/(моль.К); DH⁰_пл 19 кДж/моль, DH⁰_исп ок. 350 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 51,1 Дж/(моль.К); давление пара 3,18 Па (1727°С); температурный коэф. линейного расширения 1,25.10^-6 К^-1; r 6,8.10^-7 Ом.м; коэф. Пуассона 0,233. Легко поддается мех. обработке. На воздухе Л. покрывается плотной устойчивой оксидной пленкой, при нагр. до 400 °С окисляется. При повыш. т-рах взаимод. с галогенами, S и др. неметаллами. Реагирует с минер. к-тами. Ниже приводятся сведения о наиб. важных соед. Л. Оксид (сесквиоксид) Lu₂О₃ - бесцв. кристаллы с кубич. решеткой (а = 1,039 нм, z = 16, пространств. группа Iа3); плотн. 9,424 г/см³. Кубич. модификация переходит в моноклинную (а = 1,370 нм, b = 0,3410 нм, с = 0,8425 нм, b = 100,22°, z = 6, пространств. группа С2/m); плотн. 10,16 г/см³. Т. пл. ок. 2450°С; С⁰_p 101,8 Дж/(моль.К); DH⁰_обр - 1878,2 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 110 Дж/(моль.К). Получают оксид термич. разложением нитрата, оксалата или др. соед. Л. выше 800 °С. Компонент жаропрочной керамики. Трифторид LuF₃ - бесцв. кристаллы с ромбич. решеткой (а = 0,6145 нм, b = 0,6761 нм, с = 0,4472 нм, z = 4, пространств. группа Рпта); при 957 °С переходит в тригон. модификацию; т. пл. 1184°С, т. кип. ок. 2230 °С; плотн. 8.29 г/см³; С⁰_p 87,9 Дж/(моль.К); DH⁰_обр -1673,6 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 96,2 Дж/(моль.К); не раств. в воде; образует кристаллогидраты. Получают осаждением из водных р-ров солей Л. при действии фтористоводородной к-ты, м. б. также получен взаимод. Lu₂O₃ с газообразным HF, F₂ или NH₄HF₂, термич. разложением фтораммонийных комплексов при 400-500°С и др. Используют для получения металлич. Л., фторидных лазерных материалов. Гидроксид Lu(OH)₃ получают гидролизом водорастворимых солей Л. щелочами (рН начала осаждения ~ 6). Водорастворимые соли Л. - хлорид, нитрат, ацетат, перхлорат, сульфат - при упаривании их р-ров выделяются в форме кристаллогидратов. Соли Л. по сравнению с солями др. лантаноидов наиб. склонны к гидролизу. Плохорастворимые соли Л. - оксалат, фосфат, фторид, карбонат. Для выделения Lu(III) из р-ра обычно используют осаждение оксалата (рН 3-4). Л. - наиб. сильный после Sc комплексообразователь среди РЗЭ. Образует гидроксокомплексы состава M^I₃[Lu(OH)₆], известные еще только для Yb и Sc. При переработке смеси РЗЭ, выделенной из минералов, Л. выделяется с фракцией тяжелых РЗЭ. Отделяют Л. от др. РЗЭ методами экстракции и ионного обмена. Металлич. Л. получают восстановлением LuF₃ кальцием. Л. открыл в 1907 Ж. Урбен. Лит. см. при ст. Редкоземельные элементы . Л. И. Мартыненко. С. Д. Моисеев. Ю. М. Киселев.