Лютеций—свойства, получение и применение.

СВОЙСТВА.

Лютеций - 71

Лютеций — 71

Лютеций (Lu)—редкоземельный элемент, атомный номер 71, атомная масса 174,97, температура плавления 1652ОС, плотность 9,8г/см3.
Когда в 1907 году, французские химики –исследователи подвергли спектральному анализу, открытый к тому времени элемент иттербий, было выяснено, что этот , как предполагалось самостоятельный элемент, состоит из двух различных элементов. Тот из них, у которого была меньшая атомная масса назвали неоиттербием, а тот , у которого атомная масса была больше, назвали лютецием, в честь древнего города Лютеции на реке Сене, на месте которого, сейчас, находится город Париж.
Лютеций содержится в земной коре в очень незначительных количествах—8х10-5% от всей массы. В природе лютеций встречается, в основном, в монацитовом песке, в промышленных минералах ксенотиме, эвксените, бастнезите. В природных и техногенных видах сырья, оксиды лютеция содержатся в долях процента от общего содержания: в эвдиалите—0,43%, в природном концентрате Томтора—0,1%.
В природе существуют два изотопа лютеция. Один из них лютеций-176 радиоактивен, с бета-радиоактивностью и является долгоживущим ( период полураспада—миллионы лет), а второй изотоп, лютеций-175—стабилен. Искусственных радиоактивных изотопов создано 32, с периодом полураспада от нескольких часов, до нескольких сотен дней.

Лютеций—твёрдый, плотный, серебристо-белый металл

Лютеций—твёрдый, плотный, серебристо-белый металл

Лютеций—твёрдый, плотный, серебристо-белый металл, обрабатывается достаточно легко, его можно прокатать в пружинистую фольгу. Лютеций –самый тяжёлый РЗМ ( по плотности, он сравним с молибденом), самый тугоплавкий, один из самых тяжело выделяемых и очень дорогой.
При комнатной температуре на воздухе лютеций покрывается оксидной плёнкой, при нагреве до 400ОС, он легко окисляется. При нагреве реагирует с галогенами, серой и другими различными неметаллами. Лютеций хорошо реагирует с минеральными кислотами, образуя соли.

ПОЛУЧЕНИЕ.

После выделения из смеси РЗМ и обогащения, из концентрата получают оксид лютеция Lu2O3. Разделение РЗМ осуществляется методом дробной кристаллизации, экстракции и ионного обмена. Для получения металлического лютеция, применяется восстановление фторида лютеция, кальцием.

ПРИМЕНЕНИЕ.

Очень высокая стоимость лютеция значительно ограничивает его широкое применение.

  • Металлургия. Для придания сплавам хрома лучших механических характеристик и облегчения их обработки, эти сплавы легируют лютецием. Жаростойкие материалы и сплавы, легированные лютецием, служат гораздо более длительные сроки.

  • Лазерные материалы. Ионы лютеция применяются для генерации лазерного излучения. Соединения лютеция, легированные гольмием и тулием, применяются для производства высокоэнергетических лазеров для обороны и медицины.

  • Носители информации. Для производства носителей информации на цилиндрических магнитных доменах, применяются феррогранаты, легированные лютецием.

  • Магнитные материалы. Для создания сплавов для очень мощных постоянных магнитов, применяются соединения лютеций –железо-алюминий и лютеций –железо-кремний, с помощью которых, создаются постоянные магниты с очень высокой магнитной энергией.

  • Жаропрочная керамика. Для создания жаропрочных проводящих соединений, иногда применяется хромит лютеция.

  • Ядерная энергетика. Для поглощения нейтронов в атомных реакторах применяется оксид лютеция. Силикат лютеция легированный церием используется в приборах как детектор частиц в ядерной физике, физике элементарных частиц, в атомной медицине.

  • Сверхпроводимость. Для регулирования свойств сверхпроводящих высокотемпературных соединений применяется оксид лютеция.

  • Прочие. Возможности применения лютеция и его соединений в настоящее время изучаются, однако, широкое применения сильно ограничено высокой стоимостью этого РЗМ.

    Доля лютеция от добываемых РЗМ, не превышает одного процента, что соответствует объёму 10 т/год.

Цена.

Цена лютеция чистотой 99% составляет 6285 долл/кг.