Lutezio

iso	NA	TD	DM	DE	DP
¹⁷³Lu	sintetico	1,37 anni	ε	0,671	¹⁷³Yb
¹⁷⁴Lu	sintetico	3,31 anni	ε	1,374	¹⁷⁴Yb
¹⁷⁵Lu	97,41%	È stabile con 104 neutroni
¹⁷⁶Lu	2,59%	3,78 × 10¹⁰ anni	β⁻	1,193	¹⁷⁶Hf

iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Il lutezio (fino al 1949 lutecio) è l'elemento chimico di numero atomico 71. Il suo simbolo è Lu.

È un elemento metallico del gruppo delle cosiddette terre rare; il lutezio compare solitamente associato all'ittrio e si usa a volte in leghe metalliche e come catalizzatore in vari processi chimici.

Caratteristiche e applicazioni[modifica | modifica wikitesto]

Il lutezio è un metallo trivalente bianco-argenteo resistente alla corrosione e relativamente stabile all'aria ed è il più pesante degli elementi delle terre rare.

Per via del suo elevato costo di preparazione in quantità consistenti, ha pochi usi commerciali. Trova principalmente impiego in catalizzatori per il cracking del petrolio e per reazioni di alchilazione, idrogenazione e polimerizzazione.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Il lutezio (dal latino Lutetia che era il nome dell'odierna Parigi) fu scoperto indipendentemente nel 1907 dallo scienziato francese Georges Urbain e dal mineralogista austriaco Carl Auer von Welsbach. Entrambi trovarono il lutezio come impurità del minerale gadolinite, che il chimico svizzero Jean Charles Galissard de Marignac e molti altri ritenevano consistesse interamente dell'elemento itterbio.

Il processo di separazione del lutezio dall'itterbio di Marignac fu descritto per primo da Urbain e perciò andò a lui l'onore di battezzare il nuovo elemento. Egli scelse il nome di neoitterbio e lutecium, ma col tempo il nome neoitterbio cadde in disuso, sostituito da itterbio, e nel 1949 l'ortografia dell'elemento 71 fu modificata in lutezio.

Welsbach propose i nomi cassiopio per l'elemento 71 (in onore della costellazione Cassiopea) e aldebaranio come nuovo nome per l'itterbio, ma tali proposte furono rifiutate, sebbene alcuni scienziati tedeschi ancora chiamino "cassiopio" l'elemento 71.

Disponibilità[modifica | modifica wikitesto]

Si trova associato a quasi tutti gli altri metalli delle terre rare, ma mai da solo: il lutezio è particolarmente difficile da separare dagli altri elementi ed è il meno abbondante di tutti i 92 elementi in natura. Per questo è anche uno dei più costosi: un grammo di lutezio vale circa sei volte un grammo d'oro.

Il più importante minerale di lutezio sfruttato commercialmente è la monazite [(Ce, La, ecc.)P O₄], che contiene lo 0,003% di tale elemento. Il lutezio puro metallico è stato isolato solo recentemente, ed è molto difficile da preparare. Si separa dagli altri lantanidi per scambio ionico (riduzione di LuCl₃ anidro o LuF₃ con un metallo alcalino o alcalino-terroso).

Isotopi[modifica | modifica wikitesto]

Il lutezio naturale è composto di due isotopi di cui solo uno è stabile, ¹⁷⁵Lu (abbondanza naturale 97,41%) mentre l'altro, il ¹⁷⁶Lu ha un'emivita di 3,78 × 10¹⁰ anni (2,59% abbondanza naturale). Sono stati catalogati altri 32 radioisotopi, di cui i più stabili sono ¹⁷⁴Lu con emivita di 3,31 anni e ¹⁷³Lu con emivita di 1,37 anni. Tutti gli altri suoi isotopi radioattivi hanno emivite di meno di 9 giorni, e la maggioranza non arriva a mezz'ora. Questo elemento ha anche 18 stati metastabili, di cui i meno instabili sono ^177mLu (t_½ 160,4 giorni), ^174mLu (t_½ 142 giorni) e ^178mLu (t_½ 23,1 minuti).

Gli isotopi di lutezio hanno peso atomico che va da 149,973 (¹⁵⁰Lu) a 183,961 (¹⁸⁴Lu). Il principale modo di decadimento prima dell'isotopo stabile più abbondante (¹⁷⁵Lu) è la cattura elettronica (con una lieve emissione di raggi alfa e positroni), mentre il modo principale dopo di esso è l'emissione beta. I più comuni prodotti di decadimento prima del ¹⁷⁵Lu sono isotopi dell'elemento 70 (itterbio), e i prodotti principali dopo di esso sono isotopi dell'elemento 72 (afnio).

Composti[modifica | modifica wikitesto]

Come quasi tutti gli altri elementi del suo gruppo, anche il lutezio è in genere trivalente. Fluoruro: LuF₃, Cloruro: LuCl₃, Bromuro: LuBr₃, Ioduro: LuI₃, ossido: Lu₂O₃, Solfuro: Lu₂S₃, Tellururo: Lu₂Te₃, Nitruro: LuN

Precauzioni[modifica | modifica wikitesto]

Come tutti gli altri lantanidi, anche il lutezio è leggermente tossico e soprattutto i suoi composti dovrebbero essere maneggiati con attenzione. La polvere metallica di lutezio può incendiarsi ed esplodere, se riscaldata. Il lutezio non ha alcun ruolo biologico nel corpo umano, ma si suppone che possa stimolarne il metabolismo.