71LuLutetium

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 für Szintillationszähler in der Endoradiotherapie.

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Atomare Eigenschaften

Relative Atommasse174,966 ±1·10-4
Atommasse174,966 u

Atomradien

Radius (empirisch)174 pm
Radius (berechnet)217 pm
Kovalenter Radius187 ±8 pm

Atomhülle

ElektronenkonfigurationXe 4f14 5d1 6s2
Ionisierungsenergie(1.) 5,425871 eV
(2.) 14,13 eV
(3.) 20,9594 eV
(4.) 45,249 eV
(5.) 66,8 eV
Schalenmodell
Elektronen
k-Schale:2
l-Schale:8
m-Schale:18
n-Schale:32
o-Schale:9
p-Schale:2

Physikalische Eigenschaften

Aggregatzustandfest
Dichte9,84 g·cm−3 (298,1 K)
Molares Volumen1,778·10-5 m3·mol−1

Temperaturen

Schmelzpunkt1.925 K
Siedepunkt3.675 K
Flüssigkeitsbereich1.750 K
Sprungtemperatur0,1 K

Enthalpien

Schmelzenthalpie(22 kJ·mol-1)
Verdampfungsenthalpie415 kJ·mol-1
Bindungsenergie428 kJ·mol-1

Wärme und Leitfähigkeit

Wärmeleitfähigkeit16 W·m-1·K-1
Ausdehnungskoeffizient9,9·10-6 K-1

Härten

Brinellhärte893 NM·m-2
Vickershärte1.160 NM·m-2

Elastizitätseigenschaften

Youngscher Modul69 GPa
Schubmodul27 GPa
Kompressionsmodul48 GPa
Poissonzahl0,26

Elektrische Eigenschaften

Elektrische Leitfähigkeit1,72·106 S·m-1
Wiederstand5,8·10-7 Ωm

Magnetismus

Magnetismusparamagnetisch

Chemische Eigenschaften

Basizitätleicht basisch
Oxidationszustand3
Normalpotential-2,3 V (Lu3+ + 3e- → Lu)

Elektronegativität

Pauling-Skala1,27
Allred-Rochow-Skala1,14
Nagle-Skale1,12

Weitere Eigenschaften

Natürliches Vorkommenprimordial
Kristallstrukturhexagonal (dicht gepackt)
Goldschmidt-Klassifikationlithophil
Supraleitermit Sprungtemperatur (Festkörper, Normaldruck)
Preis/kg643 USD

Natürliche Häufigkeiten

satellite_alt
Universum
0,1 ppb ≈ 1·109 M☉
sunny
Sonne
1 ppb ≈ 1,98·109 Mt
destruction
Meteorit
30 ppb ≈ 30 mg
public
Erdkruste
560 ppb ≈ 15.500 Mt
water_drop
Ozeane
1,5·10-4 ppb ≈ 205 t
waves
Fließendes Gewässer
0,008 ppb ≈ 128 t
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