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Lutecio

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Iterbio←Lutecio→Hafnio

71		 Lu
Tabla completa•Tabla ampliada
Información general
Nombre,símbolo,número Lutecio, Lu, 71
Serie química Lantánidos
Grupo,período,bloque 3,6,d
Masa atómica 174,967u
Configuración electrónica [Xe] 4f145d16s2
Dureza Mohs sin datos
Electronespornivel 2, 8, 18, 32, 9, 2 (imagen)
Apariencia Blanco plateado
Propiedades atómicas
Radio medio 175pm
Electronegatividad 1,27(escala de Pauling)
Radio atómico(calc) 217pm(radio de Bohr)
Radio covalente 160pm
Estado(s) de oxidación 3
Óxido Basedébil
1.ªenergía de ionización 523,5kJ/mol
2.ªenergía de ionización 1340 kJ/mol
3.ªenergía de ionización 2022,3 kJ/mol
4.ªenergía de ionización 4370 kJ/mol
5.ªenergía de ionización 6445 kJ/mol
Líneas espectrales
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido (__)
Densidad 9841kg/m3
Punto de fusión 1925 K (1652 °C)
Punto de ebullición 3675 K (3402 °C)
Entalpía de vaporización 355,9kJ/mol
Entalpía de fusión 18,6kJ/mol
Presión de vapor 2460Paa 1936 K
Varios
Estructura cristalina Hexagonal
Calor específico 150J/(kg·K)
Conductividad eléctrica 1,85·106S/m
Conductividad térmica 16,4W/(m·K)
Isótopos más estables
Artículo principal:Isótopos del lutecio
iso AN Periodo MD Ed PD
MeV
173LuSintético1,37 aε0,671173Yb
174LuSintético3,31aε1,374174Yb
175Lu97,41%Establecon 104neutrones
176Lu2,59%3,78 × 1010aβ-1,193176Hf
Valores en elSIycondiciones normales de presión y temperatura,salvo que se indique lo contrario.
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Ellutecioes unelemento químico,denúmero atómico71,cuyosímbolo químicoesLu.A pesar de ser uno de loselementos del bloque d,con frecuencia aparece incluido entre loslantánidos(tierras raras), ya que con estos comparte muchas propiedades. De todos ellos es el elemento más difícil de aislar, lo cual justifica su carestía y los relativamente pocos usos que se le han encontrado.

El lutecio no es un elemento particularmente abundante, aunque es significativamente más común que laplataen la corteza terrestre. Tiene pocos usos específicos. El lutecio-176 es un isótopo radiactivo relativamente abundante (2,5 %) con una vida media de unos 38 000 millones de años, que se usa paradeterminar la edadde minerales ymeteoritos.El lutecio generalmente ocurre en asociación con el elementoitrio[1]​ y a veces se usa enaleacionesde metal y comocatalizadoren varias reacciones químicas.177Lu-DOTA-TATE se utiliza en terapia con radionúcleidos (verMedicina nuclear) para tratar tumores neuroendocrinos. El lutecio tiene ladureza Brinellmás alta de todos los lantánidos, con 890–1300MPa.[2]​

Características

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El lutecio es unmetaltrivalente, de color blanco plateado, resistente a lacorrosióny, en presencia deaire,relativamente estable. De todas las tierras raras es el elemento más pesado y duro.

Aplicaciones

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Debido a la dificultad de producción y a su elevado precio, el lutecio tiene muy pocos usos comerciales, sobre todo porque es más raro que la mayoría de los demás lantánidos, pero químicamente no es muy diferente

El lutecio estable puede utilizarse comocatalizadoren elcraqueodelpetróleoen lasrefinerías,y en diversos procesos químicos, comoalquilación,hidrogenaciónypolimerización.[3]​ También se están investigando radioisótopos de lutecio para ser aplicados enmedicina nuclearen tratamientos terapéuticos.

El granate de aluminio de lutecio (Al
5Lu
3O
12) ha sido propuesto para su uso como material de lente eníndice de refracciónalto.litografía de inmersión.[4]​ Además, se añade una pequeña cantidad de lutecio comodopantea granate degalioygadolinio,que se utiliza en dispositivos de memoria de burbuja magnética.[5]​ El oxiortosilicato de lutecio dopado con cerio es actualmente el compuesto preferido para los detectores detomografía por emisión de positrones(PET).[6]​[7]​ El granate de aluminio lutecio (LuAG) se utiliza como fósforo en las bombillas de diodos emisores de luz.[8]​[9]​

Además del lutecio estable, sus isótopos radiactivos tienen varios usos específicos. La vida media adecuada y el modo de descomposición hicieron que el lutecio-176 se usara como un emisor beta puro, usando lutecio que ha sido expuesto aactivación de neutrones,y endatación de lutecio-hafniohasta la fechameteoritos.[10]​ El isótopo sintéticolutecio-177 unido a octreotato(un análogo desomatostatina), se utiliza experimentalmente en terapia dirigida conradionúclidospara tumores neuroendocrinos.[11]​ De hecho, el lutecio-177 se está utilizando cada vez más como radionúclido en la terapia de tumores con neuroendocrina y paliación del dolor óseo.[12]​[13]​

Las investigaciones indican que los relojes atómicos de iones de lutecio podrían proporcionar una mayor precisión que cualquier reloj atómico existente.[14]​

El tantalato de lutecio (LuTaO4) es el material blanco estable más denso conocido (densidad 9.81 g/cm3)[15]​ y por lo tanto es un receptor ideal de fósforos de rayos X.[16]​[17]​ El único material blanco más denso es el dióxido detorio,cuya densidad es 10 g/cm3,pero el torio que contiene es radioactivo.

Historia

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El lutecio, dellatínLutetia(primer nombre deParís), fue descubierto de forma independiente en 1907 por el científico francésGeorges Urbain,el mineralogista austríaco BarónCarol Auer von Welsbach,y el químico estadounidense Charles James.[18]​[19]​. Lo encontraron como impureza del metaliterbio,que el químico suizoJean Charles Galissard de Marignacy la mayoría de sus colegas habían considerado mineral puro.[20]​ Los científicos propusieron diferentes nombres para los elementos: Urbain eligióneoytterbioylutecio,[21]​ mientras que Welsbach eligióaldebaraniumycassiopeium(porAldebarányCassiopeia).[22]​ Ambos artículos acusaban al otro de publicar resultados basados en los del autor.[23]​[24]​[25]​[26]​[27]​

LaComisión Internacional de Pesos Atómicos,responsable entonces de la atribución de nuevos nombres de elementos, resolvió la disputa en 1909 concediendo la prioridad a Urbain y adoptando sus nombres como oficiales, basándose en que la separación del lutecio del iterbio de Marignac fue descrita por primera vez por Urbain;[20]​ después de que se reconocieran los nombres de Urbain, el neoitérbico fue revertido a iterbio. Hasta la década de 1950, algunos químicos de habla alemana llamaron al lutecio por el nombre de Welsbach,cassiopeium;en 1949, la ortografía del elemento 71 se cambió a lutecio. La razón fue que las muestras de lutecio de Welsbach de 1907 habían sido puras, mientras que las de Urbain de 1907 solo contenían trazas de lutecio.[28]​ Esto hizo pensar a Urbain que había descubierto el elemento 72, al que llamó celtio, que en realidad era lutecio muy puro. El posterior descrédito del trabajo de Urbain sobre el elemento 72 llevó a una revalorización del trabajo de Welsbach sobre el elemento 71, de modo que el elemento pasó a llamarsecasiopeoen los países de habla alemana durante algún tiempo.[28]​ Charles James, que se mantuvo al margen de la discusión sobre la prioridad, trabajó a una escala mucho mayor y poseía el mayor suministro de lutecio de la época.[29]​ El lutecio metálico puro se produjo por primera vez en 1953.[29]​

Abundancia

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En la naturaleza se encuentra con la mayoría del resto de tierras raras, pero nunca en solitario, nativo. De todos los elementos presentes en la naturaleza es el menos abundante. La principalmenade lutecio comercialmente explotable es lamonacita(Ce,La,etc.)PO4,que contiene 0,003% de Lu.

Hasta finales del sigloXXd. C. no se logró obtener el metal puro, ya que es extremadamente difícil de preparar. El procedimiento empleado es elintercambio iónico(reducción) de LuCl3o de LuF3anhidro conmetal alcalinoo conmetal alcalinotérreo.

Isótopos

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De lutecio existe unisótopo estable,Lu-175, conabundancia naturalde 97,41%. Se han identificado 33 radioisótopos. Los más estables son el Lu-176, conperiodo de semidesintegraciónde 3,78×1010años y abundancia natural de 2,59%, el Lu-174, con periodo de semidesintegración de 3,31 años, y el Lu-173, de 1,37 años. Los periodos de semidesintegración del resto de sus isótopos radiactivos son inferiores a nueve días; la mayoría, de menos de media hora. Además existen 18 metaestados, de los cuales los más estables son: Lum-177, Lum-174 y Lum-178, cuyos periodos de semidesintegración respectivos son 160,4 días, 142 días y 23,1 minutos.

Las masas atómicas de los isótopos de lutecio varían entre 149,973uma,del Lu-150, y 183,962, del Lu-184. La principal modalidad dedesintegraciónde los isótopos más ligeros que el estable es porcaptura electrónica (ε),(con algunos casos dedesintegración α), de lo cual se generan isótopos deiterbio.Los isótopos más pesados que el estable se desintegran medianteemisión β,cuyo resultado consiste en isótopos dehafnio.

Precauciones

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Al igual que el resto de las tierras raras, se supone que latoxicidadde este metal es baja. No obstante, tanto el lutecio como -especialmente- sus compuestos deben manejarse con precaución máxima. Aunque en el cuerpo humano no desempeña función biológica alguna, se cree que estimula elmetabolismo.

Referencias

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  1. ↑«lutetium - Dictionary Definition».Vocabulary.com.Consultado el 6 de marzo de 2020.
  2. ↑Samsonov, G. V., ed. (1968).«Propiedades mecánicas de los Elementos».Manual de las propiedades fisicoquímicas de los elementos.Nueva York, EE. UU.: IFI-Plenum. pp. 387-446.ISBN978-1-4684-6066-7.doi:10.1007/978-1-4684-6066-7_7.Archivado desdeel originalel 2 de abril de 2015.
  3. ↑Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press.ISBN 0-8493-0486-5
  4. ↑Wei, Yayi; Brainard, Robert L. (2009).Procesos avanzados para la litografía de inmersión 193-NM.SPIE Press. p. 12.ISBN978-0-8194-7557-2.
  5. ↑Nielsen, J. W.; Blank, S. L.; Smith, D. H.; Vella-Coleiro, G. P.; Hagedorn, F. B.; Barns, R. L.; Biolsi, W. A. (1974). «Tres composiciones de granate para memorias de dominio de burbuja».Journal of Electronic Materials3(3): 693-707.Bibcode:693N 1974JEMat...3.. 693N.S2CID98828884.doi:10.1007/BF02655293.
  6. ↑Wahl, R. L. (2002). «Instrumentación».Principios y práctica de la tomografía por emisión de positrones.Filadelfia: Lippincott: Williams and Wilkins. p. 51.
  7. ↑Daghighian, F.; Shenderov, P.; Pentlow, K. S.; Graham, M. C.; Eshaghian, B.; Melcher, C. L.; Schweitzer, J. S. (1993).«Evaluation of cerium doped lutetium oxyorthosilicate (LSO) scintillation crystals for PET».IEEE Transactions on Nuclear Science40(4): 1045-1047.Bibcode:1993ITNS...40.1045D.S2CID28011497.doi:10.1109/23.256710.
  8. ↑Bush, Steve (14 de marzo de 2014).«Discutiendo los fósforos de la iluminación LED».Electronic Weekly.Consultado el 26 de enero de 2017.
  9. ↑Simard-Normandin, Martine (2011). «Bombillas LED A19: ¿Qué hay bajo el glaseado?».EE Times(18 de julio): 44-45.ISSN0192-1541.
  10. ↑Muriel Gargaud, Hervé Martin, Philippe Claeys (2007).Conferencias en Astrobiología.Springer. p. 51.ISBN978-3-540-33692-1.
  11. ↑Sigel, Helmut (2004).Complejos metálicos en el diagnóstico de tumores y como agentes anticancerígenos.CRC Prensa. p. 98.ISBN978-0-8247-5494-5.
  12. ↑Balter, H.; Trindade, V.; Terán, M.; Gaudiano, J.; Ferrando, R.; Paolino, A.; Rodriguez, G.; Hermida, J.; De Marco, E.; Oliver, P. (2015). «177Lu-Labeled Agents for Neuroendocrine Tumor Therapy and Bone Pain Palliation in Uruguay».Current Radiopharmaceuticals9(1): 85-93.PMID25771367.doi:10.2174/1874471008666150313112620.
  13. ↑Carollo, A.; Papi, S.; Chinol, M. (2015). «Lutetium-177 Labeled Peptides: The European Institute of Oncology Experience».Current Radiopharmaceuticals9(1): 19-32.PMID25771368.doi:10.2174/1874471008666150313111633.
  14. ↑Arnold, K.J.; Kaewuam, R.; Roy, A.; Tan, T.R.; Barrett, M.D. (2018).«Blackbody radiation shift assessment for a lutetium ion clock».Nature Communications9(1): 1650.Bibcode:2018NatCo...9.1650A.PMC5917023.PMID29695720.arXiv:1712.00240.doi:10.1038/s41467-018-04079-x.
  15. ↑Blasse, G.;Dirksen, G.; Brixner, L.; Crawford, M. (1994). «Luminescence of materials based on LuTaO4».Journal of Alloys and Compounds209(1–2): 1-2.doi:10.1016/0925-8388(94)91069-3.
  16. ↑Shionoya, Shigeo (1998).Phosphor handbook.CRC Press. p. 846.ISBN978-0-8493-7560-6.
  17. ↑Gupta, C. K.; Krishnamurthy, Nagaiyar (2004).Extractive metallurgy of rare earths.CRC Press. p. 32.ISBN978-0-415-33340-5.
  18. ↑James, C. (1907).«Un nuevo método para la separación de las tierras de itrio».Journal of the American Chemical Society29(4): 495-499.doi:10.1021/ja01958a010.En una nota a pie de página en la página 498, James menciona que Carl Auer von Welsbach había anunciado "... la presencia de un nuevo elemento Er, γ, que es sin duda el mismo que aquí se ha señalado,...." El artículo al que se refiere James es: C. Auer von Welsbach (1907)"Über die Elemente der Yttergruppe, (I. Teil)"(Sobre los elementos del grupo del iterbio (1ª parte)),Monatshefte für Chemie und verwandte Teile anderer Wissenschaften(Revista mensual de química y campos afines de otras ciencias),27:935-946.
  19. ↑«Separación de elementos de tierras raras por Charles James».National Historic Chemical Landmarks.American Chemical Society.Consultado el 21 de febrero de 2014.
  20. ↑abUrbain, G. (1907).«Un nuevo elemento: le lutécium, résultant du dédoublement de l'ytterbium de Marignac».Comptes Rendus145:759-762.
  21. ↑Urbain, G. (1909).«Lutetium und Neoytterbium oder Cassiopeium und Aldebaranium -- Erwiderung auf den Artikel des Herrn Auer v. Welsbach.».Monatshefte für Chemie31(10): 1.S2CID101825980.doi:10.1007/BF01530262.
  22. ↑Welsbach, Carl A. von (1908).;view=1up;seq=193 «Die Zerlegung des Ytterbiums in seine Elemente» [Resolución del iterbio en sus elementos].Monatshefte für Chemie29(2): 181-225, 191.S2CID197766399.doi:10.1007/BF01558944.En la página 191, Welsbach sugiere nombres para los dos nuevos elementos:"Ich beantrage für das an das Thulium, beziehungsweise Erbium sich anschließende, in dem vorstehenden Teile dieser Abhandlung mit Yb II bezeichnete Element die Benennung: Aldebaranium con el símbolo Ad - y para el segundo elemento, en este trabajo con el símbolo Yb I, el último de la serie de los más raros, la denominación: Cassiopeïum mit dem Zeichen Cp." ' (Solicito para el elemento que está unido al tulio o al erbio y que fue denotado por Yb II en la parte anterior de este trabajo, la designación "Aldebaranio" con el símbolo Ad - y para el elemento que fue denotado en este trabajo por Yb I, el último de la serie de las tierras raras, la designación "Cassiopeïum" con el símbolo Cp.)
  23. ↑Weeks, Mary Elvira (1956).El descubrimiento de los elementos(6th edición). Easton, PA: Journal of Chemical Education.
  24. ↑Weeks, Mary Elvira(1932). «El descubrimiento de los elementos: XVI. Los elementos de las tierras raras».Journal of Chemical Education9(10): 1751-1773.Bibcode:..9.1751W 1932JChEd...9.1751W.doi:10.1021/ed009p1751.
  25. ↑Marshall, James L. Marshall; Marshall, Virginia R. Marshall (2015).«Rediscovery of the elements: Las tierras raras-Los inicios».The Hexagon:41-45.Consultado el 30 de diciembre de 2019.
  26. ↑Marshall, James L. Marshall; Marshall, Virginia R. Marshall (2015).pdf «El redescubrimiento de los elementos: Las tierras raras-Los años confusos».The Hexagon:72-77.Consultado el 30 de diciembre de 2019.
  27. ↑Marshall, James L. Marshall; Marshall, Virginia R. Marshall (2016).«Rediscovery of the elements: Las tierras raras-El último miembro».The Hexagon:4-9.Consultado el 30 de diciembre de 2019.
  28. ↑abThyssen, Pieter; Binnemans, Koen (2011).«Accommodation of the Rare Earths in the Periodic Table: A Historical Analysis».En Gschneider, Karl A., Jr.; Bünzli, Jean-Claude; Pecharsky, Vitalij K., eds.Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths.Amsterdam: Elsevier. p. 63.ISBN978-0-444-53590-0.OCLC690920513.Consultado el 25 de abril de 2013.
  29. ↑abEmsley, John (2001).Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements.Oxford University Press. pp. 240-242.ISBN978-0-19-850341-5.

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