Lutetium

Eigenschaften
[Xe] 4f14 5d1 6s2 71Lu Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Lutetium, Lu, 71
Elementkategorie	Lanthanoide
Gruppe, Periode, Block	La, 6, f
Aussehen	silbrig weiß
CAS-Nummer	7439-94-3
EG-Nummer	231-103-0
ECHA-InfoCard	100.028.275
Massenanteil an der Erdhülle	0,7 ppm (60. Rang)[1]
Atomar[2]
Atommasse	174,9668(1)[3] u
Atomradius (berechnet)	175 (217) pm
Kovalenter Radius	187 pm
Elektronenkonfiguration	[Xe] 4f14 5d1 6s2
1. Ionisierungsenergie	5.425871(12) eV[4] ≈ 523.52 kJ/mol[5]
2. Ionisierungsenergie	14.13(5) eV[4] ≈ 1363 kJ/mol[5]
3. Ionisierungsenergie	20.9594(12) eV[4] ≈ 2022.27 kJ/mol[5]
4. Ionisierungsenergie	45.249(25) eV[4] ≈ 4365.9 kJ/mol[5]
5. Ionisierungsenergie	66.8(3) eV[4] ≈ 6450 kJ/mol[5]
Physikalisch[2]
Aggregatzustand	fest
Kristallstruktur	hexagonal
Dichte	9,84 g/cm3 (25 °C)[6]
Magnetismus	paramagnetisch (χm > 0)[7]
Schmelzpunkt	1925 K (1652 °C)
Siedepunkt	3603 K[8] (3330 °C)
Molares Volumen	17,78 · 10−6 m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie	414 kJ·mol−1[8]
Schmelzenthalpie	22 kJ·mol−1
Elektrische Leitfähigkeit	1,72 · 106 S·m−1
Wärmeleitfähigkeit	16 W·m−1·K−1
Chemisch[2]
Oxidationszustände	+3
Normalpotential	−2,30 V (Lu3+ + 3 e− → Lu)
Elektronegativität	1,27 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP 173Lu {syn.} 1,37 a ε 0,671 173Yb 174Lu {syn.} 3,31 a ε 1,374 174Yb 174mLu {syn.} 142 d IT 0,171 174Lu ε 1,545 174Yb 175Lu 97,41 % Stabil 176Lu 2,59 % 3,78 · 1010 a β− 1,192 176Hf 176mLu {syn.} 3,6832 h β− 1,315 176Hf ε 0,229 176Yb 177Lu {syn.} 6,734 d β− 0,498 177Hf 177mLu {syn.} 160,4 d β− 1,468 177Hf IT 0,970 177Lu
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[9] Pulver Gefahr H- und P-Sätze H: 228 P: 210[9]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Lutetium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Lu und der Ordnungszahl 71. Im Periodensystem steht es in der Gruppe der Lanthanoide und zählt damit auch zu den Metallen der Seltenen Erden. Wie die anderen Lanthanoide ist Lutetium ein silberglänzendes Schwermetall. Wegen der Lanthanoidenkontraktion besitzen Lutetiumatome den kleinsten Atomradius, außerdem hat das Element die höchste Dichte und den höchsten Schmelz- und Siedepunkt aller Lanthanoide.

Das Element wurde 1907 nahezu gleichzeitig, aber unabhängig voneinander von Georges Urbain, Carl Auer von Welsbach und Charles James entdeckt. Obwohl 1909 entschieden wurde, dass Urbain die Entdeckung zusteht und damit auch der von ihm vorgeschlagene Name Lutetium festgelegt wurde, war besonders im deutschsprachigen Raum die von Carl Auer von Welsbach vorgeschlagene Bezeichnung Cassiopeium (Cp) lange verbreitet.

Lutetium zählt zu den seltensten Seltenerdmetallen und wird darum und infolge der schwierigen Abtrennung von den anderen Lanthanoiden nur in geringem Umfang wirtschaftlich genutzt. Zu den wichtigsten Anwendungen des Elements zählt die Verwendung von Lutetiumoxyorthosilicat als Bestandteil für den Bau von Detektoren von PET-CT-Geräten.^[10]

1. ↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
2. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Lutetium) entnommen.
3. ↑ CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013.
4. ↑ ^{a b c d e} Eintrag zu lutetium in Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. und NIST ASD Team (2019): NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.7.1). Hrsg.: NIST, Gaithersburg, MD. doi:10.18434/T4W30F (physics.nist.gov/asd).  Abgerufen am 13. Juni 2020.
5. ↑ ^{a b c d e} Eintrag zu lutetium bei WebElements, www.webelements.com, abgerufen am 13. Juni 2020.
6. ↑ N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente. 1. Auflage. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1579.
7. ↑ Robert C. Weast (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
8. ↑ ^{a b} Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
9. ↑ ^{a b} Datenblatt Lutetium bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 26. April 2017 (PDF).
10. ↑ Digital LSO-based detector—Set the standard in PET/CT. Abgerufen am 8. November 2023 (englisch).