Lutetium
Lutetium ist das 14. Element der Gruppe der Lanthanoide. Auf Grund seiner Valenzelektronenkonfiguration, [Xe] 4f14 5d1 6s2, tritt es in seinen Verbindungen nur in der Oxidationsstufe III auf. Es ist ein silbrig glänzendes, hochschmelzendes Schwermetall. Es ist reaktionsfähig und bildet mit verdünnten Säuren unter Wasserstoffentwicklung farblose Lu(III)-Ionen. Das Metall ist z. B. durch Schmelzflusselektrolyse des Chlorides LuCl3 gewinnbar. Die technische Bedeutung ist gegenwärtig gering.
Eigenschaften des Elements
| Einordnung in das Periodensystem der Elemente und Eigenschaften |
Atombau |
| Ordnungszahl: 71 | 71 Protonen 71 Elektronen |
| 6. Periode | 6 besetzte Elektronenschalen |
| Gruppe der Lanthanoide | 3 Außenelektronen |
| Elektronenkonfiguration im Grundzustand | Xe 6s24f1 45d1 |
| Elektronegativität | 1,2 |
| Ionisierungsenergie in eV | 5,426 |
| häufigste Oxidationszahlen | III |
| Atommasse des Elements in u | 174,97 |
| Atomradius in 10- 1 0m | 1,734 |
| Ionenradius in 10- 1 0m | 0,87 (+3) |
| Aggregatzustand im Normalzustand | fest |
Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur
Dichte in  bei 25 °C |
9,84 |
| Härte nach Mohs | |
Schallgeschwindigkeit in  |
|
| Schmelztemperatur in °C | 1650 |
spezifische Schmelzwärme in  |
109,73 |
| Siedetemperatur in °C | 3330 |
| spezifische Verdampfungswärme in |
2366,16 |
Standardentropie S0 in  |
|
Wärmeleitfähigkeit in  bei 27 °C |
16,4 |
spezifische Wärmekapazität in  |
0,154 |
Volumenausdehnungskoeffizient in 10-
3
|
|
spez. elektrischer Widerstand in  |
0,793 |
| Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre, Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe) |
0,000 07 |
Isotope des Elements
| Ordnungszahl Z | Massenzahl A | Atommasse in u | Häufigkeit in % |
| 71 | 175 | 174,940 | 797,4% |
Energieniveauschema
Weitere Eigenschaften
Es ist ein silberweiß glänzendes Schwermetall. An frischen Schnittflächen läuft es rasch an, da es sich dort mit einer Oxidschicht überzieht. Das Metall hat von allen Lanthanoiden den kleinsten Atom- und Ionenradius, die größte Dichte und die höchste Schmelz- und Siedetemperatur. Lutetium bildet zwei allotrope Modifikationen, α-Lutetium und β-Lutetium, aus, welche durch Wärme ineinander überführbar sind. Es ist das letzte Element der Lanthanoide und bildet in seinen Verbindungen die Oxidationsstufe III aus. Lutetium ist ein sehr unedles und stark elektropositives Metall. Ursache sind die stark negativen Normalpotenziale. Es ist ein sehr reaktionsfreudiges Element. In Wasser und Säuren löst es sich schnell unter Wasserstoffentwicklung auf. Mit Chlor reagiert es unter Leuchterscheinung zum Trichlorid.
Entdeckung
Der französische Chemiker GEORGES URBAIN (1872 - 1938) entdeckte Lutetium 1905 in einer Probe von Ytterbiumoxid. URBAIN nannte das neue Element «Lutetia». 1949 empfahl die IUPAC den Namen «Lutetium» mit dem chemischen Symbol «Lu».
Vorkommen / Herstellung
Lutetium steht an 60. Stelle der Elementhäufigkeit. Es ist ein seltenes Element der Gruppe der Lanthanoide, aber dennoch häufiger als Hg oder Au. In der Natur findet man es in den Mineralen Monazit, Bastnäsit, Samarskit, Gadolinit, Thortveitit, Thalenit, Xenotit zusammen mit den anderen Seltenerdmetallen. Reines metallisches Lutetium wird durch metallothermische Reduktion des Fluorids oder Chlorids mit Calcium oder durch Schmelzflusselektrolyse des Chlorids gewonnen. Ausgangsmaterial für die technische Herstellung des Lutetiums ist Monazitsand.
Verwendung
Lutetium ist technisch unbedeutend. Das Isotop Lu dient zur kosmischen Altersbestimmung.
Wichtige Verbindungen
Dazu zählen das Oxid Lu2O3 und das Halogenid LuCl3.
Bau
Luthetium kristallisiert in einer dichtesten Kugelpackung.
