لوتیتم

لوتتیوم عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Lu و عدد اتمی 71 می باشد. لوتیتم که عنصر فلزی گروه عناصر خاکی کمیاب است، در طبیعت معمولاً به همراه ایتریم یافت می شود و گاهی اوقات در آلیاژهای فلزی به کار رفته و در فرآیندهای مختلف نقش کاتالیزور دارد.

خصوصیات قابل توجه

لوتیتم فلزی سیمگون، سه ظرفیتی و مقاوم در برابر فرسودگی است که نسبتاً در آزمایش های مربوط به هوا پایدار و سنگین ترین و سخت ترین عنصر خاکی کمیاب به شمار می رود.

کاربردها

چون تهیه این فلز به صورت مقادیر مفید بسیار گران می باشد بنابراین کاربردهای تجاری بسیار کمی دارد. اما لوتیتم پایدار را می توان در پالایشگاه ها و به عنوان کاتالیزور در کراکینگ بنزین مورد استفاده قرار داد. موارد استفاده دیگر آن در آلکیلاسیون، هیدروژناسیون و پلیمریزاسیون می باشد.

تاریخچه

لوتیتم (از واژه لاتین Lutetia به معنی پاریس) در سال 1907 توسط Georges Urbain شیمیدان فرانسوی و Baron Carol Auer von Welsbach کانی شناس اتریشی مستقلاً کشف شد. هر دوی آن ها این عنصر را در ناخالصی موجود در ایتریم معدنی کشف نمودند که به عقیده Jean Charles Galissard de Marignac شیمیدان سوئیسی ( و بیشتر شیمیدانان دیگر) تماماً متشکل از ایتربیم بود.

جداسازی لوتیتم ایتربیم Marignac برای اولین بار توسط Urbain توصیف شد و افتخار نامگذاری این عنصر نصیب او گشت. او نام های neoytterbium( ایتربیم جدید) و lutecium را برای این عنصرجدید انتخاب کرد اما بالاخره نام neoytterbium به صورت ytterbium برگشت نمود و در سال 1949 نگارش عنصر 107 به شکل lutetium ( لوتیتم) تغییر نمود.

Welsbach نام های cassiopium را برای عنصر 71 ( برگرفته از نام نجومی Cassiopeia) و albebaranium را برای نام جدید ایتربیم پیشنهاد کرد اما این اسامی مورد تایید قرار نگرفت ( گرچه بسیاری از دانشمندان آلمانی هنوز عنصر 71 را cassiopium می نامند.

پیدایش

لوتیتم که اغلب نه به تنهایی بلکه با فلزات خاکی دیگر یافت می شود، بسیار سخت از سایر عناصر جدا می شود و کمترین فراوانی را در میان تمامی عناصر طبیعی دارد.

کانی تجاری اصلی لوتیتم، سنگ معدن مانزونیت Ce,La,PO و ... است که حاوی 0/003%  این عنصر می باشد. فلز لوتیتم خالص فقط تا حدی در سالهای اخیر جداسازی شده و تهیه آن بسیار دشوار است (بنابراین یکی از نادرترین و گران ترین فلزات خاکی کمیاب است). لوتیتم را با روش جا به جایی یونی از عناصر خاکی کمیاب دیگر بدست می آورند (کاهش LuCl3 ی ا LuF3 به وسیله یک فلز قلیایی و یا یک فلز قلیایی خاکی).

ایزوتوپ ها

لوتیتم بطور طبیعی دارای 1 ایزوتوپ پایدار Lu-175 ( وفور طبیعی 41/97%) می باشد. 33 ایزوتوپ پرتوزا هم برای آن شناسائی شده که پایدار ترین آن ها لوتیتم 176 با نیمه عمر  78/3 X 10 10 سال (فراوانی طبیعی 59/2%) ، لوتیتم 174 با نیمه عمر31/3 سال و لوتیتم 173 با نیمه عمر 37/1 سال می باشد. کلیه ایزوتوپ های دیگر آن دارای نیمه عمری کمتر از 9 روز هستند که نیمه عمر اکثر آن ها کمتر از نیم ساعت می باشد. همچنین این عنصر دارای 8 meta states است که پایدار ترین آن ها Lum-177( t 4/160 روز) ، Lum-174( t 142روز)  و Lum-178( t 1/23 دقیقه) می باشد.

ایزوتوپ های لوتیتم از نظر وزن اتمی بین amu 973/149 (لوتیتم 150) و amu 961/183 (لوتیتم 184) قرار دارند. حالت فروپاشی اولیه قبل از فراوان ترین ایزوتوپ پایدار، (لوتیتم 175) جذب الکترون ( با مقداری ارسال الکترون مثب ت و آلفا) است و اولین حالت بعد از آن ارسال بتا می باشد. محصولات فروپاشی اولیه قبل از لوتیتم 175 ایزوتوپ های عنص ر 70 ( ایتربیم) و محصولات اولیه بعد از آن ایزوتوپ های عنصر 72 ( هافنیم) هستند.

ترکیبات

• فلورید: LuF3
• کلرید: LuCl3
• برمید: LuBr3
• یدید: LuI3
• اکسید: Lu2O3
• سولفید: Lu2S3
• تلورید: Lu2Te3
• نیترید: LuN.

هشدارها

لوتیتم مانند سایر فلزات خاکی کمیاب دارای درجه مسمومیت کمی است اما به هرحال با این فلز و مخصوصاً ترکیبات آن باید بسیار با احتیاط رفتار شود. گرده فلزی این عنصر خطر آتش زائی و انفجار به همراه دارد. لوتیتم هیچگونه نقش بیولوژیکی در بدن انسان ندارد اما احتمالاً به افزایش متابولیسم کمک می کند.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تنظیم: مریم فروزان کیا