يعتبر العنصر الكيميائي ذو الرمز Lu من المعادن النادرة من مجموعة اللانثانيدات. وقد تم استخدامه لتحديد عمر النيازك. بالإضافة إلى ذلك، يعد اللوتيتيوم عنصرًا أساسيًا في دراسة المغناطيسية، وهو من أثقل العناصر المعزولة وأكثرها تعقيدًا. ستتعرف في هذا القسم على أصل هذا المكون وخصائصه وفائدة هذا المكون.
ما هو اللوتيتيوم؟
وهو عنصر فلزي ثلاثي التكافؤ يحتل المركز رقم 71 في الجدول الدوري. بالإضافة إلى ذلك، تم تحديده على أنه الأثقل والأقوى من بين تلك التي تشكل جزءًا من العناصر الأرضية النادرة.
رمز اللوتيتيوم
لو يأتي رمزها من كلمة لوتيتيا، التي كان عنوانها أول من أطلق على المدينة المعروفة الآن باسم باريس. الموقع الذي تم فيه اكتشاف المعدن والتعرف عليه بواسطة جورج أوربان حوالي عام 1907.
خصائص اللوتيتيوم
على الرغم من أنه يقع بجوار مكونات الكتلة D، إلا أنه أحد العناصر المصنفة على أنها لانثانيدات. نظرًا لخصائصه غير العادية والمتنوعة، فقد ثبت أنه مركب معقد يمكن أن ينتمي إلى مجموعتين مختلفتين. وتتلخص خصائصها فيما يلي:
- الحالة: معدن صلب كثير الكثافة والصلابة.
- اللون: درجة رمادية مع مناطق فضية.
- الذوبانية: تولد أملاحاً متنوعة، بعضها قابل للذوبان والبعض الآخر لا يذوب.
- السمية: لها حجم سمية منخفض. إن المركبات التي تنتجها هي التي يتم التعامل معها بأكبر قدر من العناية. على سبيل المثال، يمكن أن تصبح أملاحه القابلة للذوبان خطيرة.
- التفاعلية: بما أنه معدن مقاوم للتآكل، فمن الشائع أن يتفاعل ببطء شديد مع الهواء أو H₂O والأحماض.
- النشاط الإشعاعي: يتكون في حالته الطبيعية من نظير واحد مستقر، ومركباته الـ 33 المتبقية والتي تسمى النظائر المشعة تكون مشعة.
- الهيكل: شكلها البلوري سداسي الشكل.
- التركيب: على المستوى الذري يتكون من 71 إلكترونًا وبروتونًا.
الخواص الكيميائية والفيزيائية لللوتيتيوم
- العدد الذري : 71
- الفترة : 6
- كتلة : د
- المجموعة : 3
- نصف القطر التساهمي (Å): 1:60 مساءً
- الكتلة الذرية (جم/مول): 174.97
- الكثافة: 9841 كجم/م3
- نقطة الغليان: 3327 درجة مئوية
- نقطة الانصهار: 1652 درجة مئوية
- نصف القطر الذري: 217 م
- متوسط نصف القطر: 175 ساعة
- الحرارة النوعية: 150 جول/ (كجم)
- إلكترونات لكل طبقة: 2، 8، 18، 32، 9، 2
- جهد التأين الأول فولت: 5.02
- التكوين الإلكتروني: [Xe]4f 14 5d 1 6s 2
- الموصلية الحرارية: 16.4 واط/(ك.م)
- الموصلية الكهربائية: 1.85106 ثانية/م
- السالبية الكهربية: 1، 2
- حالة الأكسدة: +3
- الأكسيد : قاعدة ضعيفة
أصل اللوتيتيوم
تم اكتشافه في وقت واحد، ولكن بشكل مستقل، من قبل عالم المعادن كارل أوير والأمريكي تشارلز جيمس والأكثر شهرة جورج أوربان. تم تكليف هذا الثلاثي من العلماء بدراسة الشوائب الموجودة في معدن الإيتربيوم الموجود في السويد.
ومن خلال دراسات الجميع تم الحصول على العنصر الجديد وتم التوصل إلى أن الاكتشاف الشرعي يجب أن ينسب إلى جورج أوربان. خاصة وأن نشره كان عالي الجودة والتسليم الأول. وهكذا، أتيحت لهذا الكيميائي الفرصة لتسمية مكون اللوتيتيوم، تكريما للاسم القديم للمدينة الجميلة التي تسمى الآن باريس.
ما هي استخدامات اللوتيتيوم؟
استخدامات اللوتيتيوم محدودة في البيئة التجارية، ولكن في بعض المناطق ثبت أنه مفيد للغاية. على سبيل المثال، يتم استخدامه في مختلف العمليات الكيميائية التفاعلية، بما في ذلك البلمرة والهدرجة. لأن نويداتها المستقرة، عند تشعيعها، تنتج مصدرًا نقيًا لإشعاع أو انبعاث بيتا.
بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه من قبل مصافي التكرير كمحفز فعال لتكسير النفط. وحتى يومنا هذا، تتم دراسة نظائره المشعة بهدف اختبار فائدتها في الطب النووي.
أين يوجد اللوتيتيوم؟
وهو المركب المعدني الأقل وفرة في البيئة، والحالة الشائعة التي يتم الحصول عليه فيها في الطبيعة هي الحالة الصلبة. أما خامها الرئيسي، أي الذي يستخرج منه المركب، فهو صخرة المونزونيت التي يتم الحصول منها بشكل عام على ما يصل إلى 0.003% من اللوتيتيوم.
كيف يتم الحصول على اللوتيتيوم؟
يُعرف بأنه المعدن الأكثر تعقيدًا في العزل بين مجموعة اللانثانيدات. الطريقة الأكثر شيوعًا للحصول عليه هي اختزال ثلاثي فلوريد اللامائي أو ثلاثي كلوريد اللوتيتيوم، بالاشتراك مع معدن قد يكون قلويًا ترابيًا أو قلويًا. ومع ذلك، لا يمكن إجراء هذا التحضير النقي إلا في نهاية القرن العشرين بسبب تعقيده الكبير.
في الختام، اللوتيتيوم معدن نادر جدًا، يصعب العثور عليه في الطبيعة، كما أنه معقد جدًا للحصول عليه. ويتميز بأعلى كثافته ويوجد بشكل عام في حجر المونزونيت. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه في العمليات الكيميائية المختلفة وكمحفز في مصافي التكرير.