ธาตุดินหายากที่มีมนต์ขลัง: ลูเทเทียม

ลูทีเทียมเป็นธาตุหายากที่มีราคาสูง มีปริมาณสำรองน้อย และใช้ประโยชน์ได้จำกัด มีลักษณะอ่อนตัวและละลายได้ในกรดเจือจาง และสามารถทำปฏิกิริยากับน้ำได้ช้า

ไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ได้แก่ 175Lu และครึ่งชีวิตของ 2.1 × 10 ^ 10 ปี β Emitter 176Lu สร้างขึ้นโดยรีดิวซ์ลูทีเทียม(III) ฟลูออไรด์ LuF ∨ · 2H ₂ O ด้วยแคลเซียม

การใช้งานหลักคือเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการแตกตัวของปิโตรเลียม การอัลคิเลชัน ไฮโดรจิเนชัน และปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน นอกจากนี้ ลูทีเทียมแทนทาเลตยังสามารถใช้เป็นวัสดุของผงเรืองแสงเอกซ์เรย์ได้ด้วย 177Lu ซึ่งเป็นเรดิโอนิวไคลด์ สามารถใช้ในการฉายรังสีรักษาเนื้องอกได้

การค้นพบประวัติศาสตร์

ผู้ค้นพบ : จี.เอิร์บน

ค้นพบเมื่อปี พ.ศ. 2450

ลูทีเทียมถูกแยกออกจากอิตเทอร์เบียมโดยนักเคมีชาวฝรั่งเศส Ulban ในปี 1907 และยังเป็นธาตุหายากที่ค้นพบและยืนยันได้ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ชื่อภาษาละตินของลูทีเทียมมาจากชื่อโบราณของเมืองปารีส ประเทศฝรั่งเศส ซึ่งเป็นบ้านเกิดของเออร์บัน การค้นพบลูทีเทียมและยูโรเพียม ซึ่งเป็นธาตุหายากอีกชนิดหนึ่ง ทำให้การค้นพบธาตุหายากทั้งหมดที่มีอยู่ในธรรมชาติเสร็จสมบูรณ์ การค้นพบดังกล่าวถือเป็นการเปิดประตูที่สี่สู่การค้นพบธาตุหายาก และเป็นการเสร็จสิ้นขั้นตอนที่สี่ของการค้นพบธาตุหายาก

โครงสร้างอิเล็กตรอน

การจัดเตรียมทางอิเล็กทรอนิกส์:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d1

โลหะลูทีเทียม

ลูทีเทียมเป็นโลหะสีขาวเงิน ซึ่งเป็นโลหะที่มีความแข็งและหนาแน่นที่สุดในบรรดาธาตุหายาก จุดหลอมเหลว 1,663 ℃ จุดเดือด 3,395 ℃ ความหนาแน่น 9.8404 ลูทีเทียมค่อนข้างเสถียรในอากาศ ลูทีเทียมออกไซด์เป็นผลึกไม่มีสีที่ละลายในกรดเพื่อสร้างเกลือไม่มีสีที่สอดคล้องกัน

ความวาวของโลหะหายากของลูทีเทียมอยู่ระหว่างเงินและเหล็ก ปริมาณสิ่งเจือปนส่งผลกระทบอย่างมากต่อคุณสมบัติของลูทีเทียม ดังนั้นคุณสมบัติทางกายภาพของลูทีเทียมจึงมักมีความแตกต่างกันอย่างมากในเอกสารต่างๆ

โลหะอิตเทรียม แกโดลิเนียม และลูทีเทียม มีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูงและสามารถคงความแวววาวของโลหะไว้ได้เป็นเวลานาน

แอปพลิเคชัน

เนื่องจากการผลิตที่ยากลำบากและราคาที่สูง ลูทีเทียมจึงถูกนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้น้อยมาก คุณสมบัติของลูทีเทียมไม่ได้แตกต่างจากโลหะแลนทาไนด์ชนิดอื่นมากนัก แต่ปริมาณสำรองของลูทีเทียมนั้นค่อนข้างน้อยกว่า ดังนั้นในหลายๆ แห่ง โลหะแลนทาไนด์ชนิดอื่นจึงมักถูกนำมาใช้ทดแทนลูทีเทียม

ลูทีเทียมสามารถนำไปใช้ทำโลหะผสมพิเศษบางชนิดได้ เช่น ลูทีเทียมอะลูมิเนียมอัลลอยด์สามารถใช้สำหรับการวิเคราะห์การกระตุ้นนิวตรอน ลูทีเทียมยังสามารถใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาการแตกตัวของปิโตรเลียม การอัลคิเลชัน ไฮโดรจิเนชัน และพอลิเมอไรเซชัน นอกจากนี้ การเติมลูทีเทียมในผลึกเลเซอร์บางชนิด เช่น อิตเทรียมอะลูมิเนียมการ์เนต จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเลเซอร์และความสม่ำเสมอของแสงได้ นอกจากนี้ ลูทีเทียมยังสามารถใช้สำหรับฟอสเฟอร์ได้อีกด้วย ลูทีเทียมแทนทาเลตเป็นวัสดุสีขาวที่มีความหนาแน่นมากที่สุดที่ทราบในปัจจุบัน และเป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับฟอสเฟอร์เอกซ์เรย์

177Lu เป็นสารเรดิโอนิวไคลด์สังเคราะห์ ซึ่งสามารถใช้เพื่อการฉายรังสีรักษาเนื้องอกได้

ลูทีเทียมออกไซด์เจือคริสตัลลูเทเซียมซิลิเกตซีเรียมอิตเทรียม