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鎦娘

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自從看了元素娘,麻麻再也不用擔心我的化學成績啦~

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  1. R在這裡所有人親密無間,基地的每個少女都合作共贏(註)鑭系元素娘化學性質極其相似,常常共生而難以分離。R
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在美好的未來發光吧!此致。

La Ce Pr Nd Pm Sm Eu
Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
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071-Lu.png
基本資料
本名
Lutetium 盧泰西亞姆
暱稱化學符號
Lu
身高原子半徑
174 pm(共價半徑)
187±8 pm(范德華半徑)
體重原子量
174.9668(4)
熔點 1652 ℃
沸點 3402 ℃
密度 9.841g/cm3(常溫常壓,固態)
化合價 有+3, +2, +1,常見有+3
行動力電負度
1.27(鮑林標度)
姐妹們同位素
已發現的共85種,一種(175Lu)穩定存在,一種(176Lu)半衰期很長(3.78×1010年)
相關人士元素 鑭系元素娘

鎦娘是較罕見的鑭系金屬,原子序數為71,是家族的小妹。

家族,使魔化合物,社會關係

家族

鎦娘屬於鑭系元素娘。家族情況如下:

鈰娘親族
  1. 大姐 鑭娘La
  2. 二姐 鈰娘Ce
  3. 三妹 鐠娘Pr
  4. 四妹 釹娘Nd
  5. 五妹 鉕娘Pm(家族中唯一的放射性元素姐妹)
  6. 六妹 釤娘Sm
  7. 七妹 銪娘Eu
釔娘親族
  1. 八妹 釓娘Gd
  2. 九妹 鋱娘Tb
  3. 十妹 鏑娘Dy
  4. 十一妹 鈥娘Ho
  5. 十二妹 鉺娘Er
  6. 十三妹 銩娘Tm
  7. 十四妹 鐿娘Yb
  8. 十五妹 鎦娘Lu

社會關係

鎦娘是鑭系元素娘中最小的一個,與姐姐們一樣,她總是與其他姐妹們形影不離。鎦娘也是鑭系收縮到盡頭的元素娘,這也是為什麼她是鑭系元素娘中最硬,最重,熔點最高而且是原子半徑最小的那個。

不過由於鎦娘是最後一個鑭系元素,所以她也位於d區塊,性質與一些較重的過渡金屬元素萌娘相似,有時有時一些科學家把鎦娘也可以歸為過渡金屬萌娘,當然國際純粹與應用化學聯合會把她歸為鑭系元素娘。

使魔化合物

鎦娘的使魔分階級(價態),以下以酸/氧化物使魔舉例:

(0)(MIN)(盧泰西亞姆,自己) +1 +2 +3(MAX)氟化鎦醬,三氧化二鎦醬

氧化物使魔

  • 三氧化二鎦醬

三氧化二鎦醬是最常見的鎦娘氧化物使魔,自然環境中的鎦礦就是三氧化二鎦醬。

和其他的稀土元素一樣,三氧化二鎦醬可藉由直接將鎦娘置於空氣娘中使其氧化得到。

$$\ce{4 Lu + 3 O2 -> 2 Lu2O3}$$

她可由草酸鎦醬、氫氧化鎦醬、硫酸鎦醬等化合物加熱分解得到。

$$\ce{2 Lu(OH)3->[\triangle] Lu2O3 + 3H2O}$$

氫氧化鎦醬分解會有中間產物LuO(OH)出現。

三氧化二鎦醬被用於製作發光材料[1],透明陶瓷等。[2]

由於鎦娘是最重的稀土元素,所以三氧化二鎦醬具有極高的密度(9.42g/cm3左右),使它對各類射線(X射線,γ射線)的阻止本領異乎尋常的高。同時三氧化二鎦醬是立方晶繫結構,便於製備出多晶透明材料。

鹵化物使魔

  • 氟化鎦醬

氟化鎦醬是由氧化鎦醬和氟化氫娘的百合產物,故氟化鎦醬是鎦娘生產的重要中間產物。

$$\ce{Lu2O3 + 6 HF -> 2 LuF3 + 3 H2O}$$

或者氯化鎦和氫氟酸反應得到。

$$\ce{LuCl3 + 3 HF -> LuF3 + 3 HCl}$$

當然用複雜的硫化鎦醬和氫氟酸娘反應,再將沉澱灼燒也可得到。(x=0.9)

$$\ce{3 Lu2S3 + 20 HF + (2+2x)H2O -> 2 (H3O)Lu3F10·xH2O v + 9 H2S ^}$$

$$\ce{(H3O)Lu3F10 -> 3 LuF3 + HF ^ + H2O ^}$$

將氟化鎦與氟化鋰娘的百合產物物氟化鎦鋰(LiLuF4),配以同族的鏑娘的三價陽離子作為激發離子,可作為新型中紅外雷射晶體。其在大氣遙感與軍事制導方面有重要的運用。[3]

  • 氯化鎦醬

氯化鎦醬是白色固體,易潮解,由於和鈣娘在高溫下可以生成鎦娘,所以氯化鎦醬也是鎦娘生產的重要中間產物,特別是萃取分離製備高純鎦娘。

$$\ce{2LuCl3 + 3Ca -> 2Lu + 3CaCl2}$$

氯化鎦醬和氯化銩醬是高強度無紡布的製作原料之一[4]同時氯化鎦醬還能被用於製作阻燃劑,[5]以及防水塗層。

  • 溴化鎦醬與碘化鎦醬

溴化鎦醬與碘化鎦醬都是易潮解的白色粉末。

因為溴娘氧化性推到能力足夠強,所以可以由溴娘和鎦娘直接反應製成。

$$\ce{2 Lu + 3 Br2 -> 2 LuBr3}$$

而溴化鎦娘水解會生成氧化鎦醬與溴化氫醬。

碘娘氧化性推到能力不夠強,得要汞娘幫忙才行。

$$\ce{2 Lu + 3 HgI2 -> 2 LuI3 + 3 Hg}$$

性格及工作

鎦娘,最小,最重,也是最稀有的鑭系元素萌娘,胸也是最小的,這也使她被用於雷射及各種塗層,不至於像部分姐姐整天無所事事。

然而由於她的昂貴(金價的四分之一),除非必要,一般不會使用鎦娘,不過她依舊在材料學家手下輔導研究生。

個人經歷

出道

法國科學家喬治、奧地利礦物學家卡爾以及美國化學家查爾斯在1907年分別獨自發現了鎦娘。而且巧合的是他們都是在氧化鐿醬礦物中,發現了鎦娘。發現者各自對鐿娘和鎦娘提出命名方案:喬治建議「Neoytterbium」(即「新鐿」的意思)和「Lutecium」(取自巴黎的拉丁文名),而卡爾則選擇「Aldebaranium」和「Cassiopeium」。他們都指責對方的論文是在看過自己的論文後才發表的。

國際原子量委員會當時負責審理新元素萌娘的命名,於1909年認定喬治為最先發現者,並因為他最先從德馬里尼亞的鐿娘樣本中分離出鎦娘,因此元素以他的提議命名。不過喬治對鐿娘的命名被鐿娘的現名淘汰了。直到1950年代,一些德國化學家仍然採用卡爾的名稱「Cassiopeium」。1949年,元素萌娘的拼法從「Lutecium」改為「Lutetium」。

卡爾1907年製備的鎦娘樣本純度很高,而喬治同年製成的樣本只含有微量的鎦娘。這使得喬治以為他發現了第72號元素,並將其稱為「Celtium」,但這其實只是純度更高的鎦娘。查爾斯迴避了這一爭議,轉而大規模發展生產,並成為了當時最大的鎦娘供應商。

在1953年,科學家首次製成純鎦金屬。

召喚方式

實驗室召喚術

由於鎦娘相當稀有,且價格昂貴,所以用途不多。實驗室內使用還請使用高級實驗室召喚術:氪金購買鎦娘。

工業召喚術

鎦娘很害羞,常常與其他鑭系元素娘一同出現,因此其分離過程非常困難。最主要的商業來源是稀土磷化物礦物獨居石:(Ce,La)PO4,其中含有0.0001%的鎦娘。全球鎦娘年產量約為10噸。而純鎦娘製備十分困難,是稀土金屬姐妹中最稀有也最昂貴的,每公斤售價約為1萬美元,即金的四分之一左右。
工業製法:先用氫氟酸氟化礦物內的氧化鎦,再用用鹼金屬或鹼土金屬還原氟化鎦。
方程式:

$$\ce{Lu2O3 + 6 HF -> 2 LuF3 + 3 H2O}$$

$$\ce{2 LuF3 + 3 Ca -> 2 Lu + 3 CaF2}$$

元素娘趣事

參考

  1. 周明傑,王榮. 氧化鑥發光材料及其製備方法. 2008年. 
  2. 施鷹,陳啟偉,施劍林. 稀土離子摻雜氧化鑥透明陶瓷材料. 2016年4月13日. 
  3. 塗朝陽、李堅富、王燕、游振宇、朱昭捷、吳柏昌. 鏑激活的氟化鑥鋰新型中紅外激光晶體. 2007年12月19日: 第2,5,6頁. 
  4. 郭運松. 一種稀土改性高強度無紡布的製備方法. 2018年12月14日. 
  5. 程聚光. 一種仿貽貝磷系阻燃劑的製備方法. 2019年1月8日. 
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