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镥

一月 13, 2023

鎦（英語：Lutetium；中國大陸译为镥、港澳为鑥【拼音：lǔ，注音：ㄌㄨˇ】，台灣译为鎦/镏【拼音：liú，注音：ㄌ丨ㄡˊ】；舊譯鏴），是一種化學元素，其化學符號为Lu，原子序數为71，原子量為174.9668 u。鎦是一種銀白色金屬，在乾燥空氣中能抵抗腐蝕，但在潮濕空氣中容易被氧化。鎦是稀土元素之一，也是最後一個鑭系元素，有時也算作第六週期首個過渡金屬。

鎦   71Lu
氫（非金屬） 氦（惰性氣體）
鋰（鹼金屬） 鈹（鹼土金屬） 硼（類金屬） 碳（非金屬） 氮（非金屬） 氧（非金屬） 氟（鹵素） 氖（惰性氣體）
鈉（鹼金屬） 鎂（鹼土金屬） 鋁（貧金屬） 矽（類金屬） 磷（非金屬） 硫（非金屬） 氯（鹵素） 氬（惰性氣體）
鉀（鹼金屬） 鈣（鹼土金屬） 鈧（過渡金屬） 鈦（過渡金屬） 釩（過渡金屬） 鉻（過渡金屬） 錳（過渡金屬） 鐵（過渡金屬） 鈷（過渡金屬） 鎳（過渡金屬） 銅（過渡金屬） 鋅（過渡金屬） 鎵（貧金屬） 鍺（類金屬） 砷（類金屬） 硒（非金屬） 溴（鹵素） 氪（惰性氣體）
銣（鹼金屬） 鍶（鹼土金屬） 釔（過渡金屬） 鋯（過渡金屬） 鈮（過渡金屬） 鉬（過渡金屬） 鎝（過渡金屬） 釕（過渡金屬） 銠（過渡金屬） 鈀（過渡金屬） 銀（過渡金屬） 鎘（過渡金屬） 銦（貧金屬） 錫（貧金屬） 銻（類金屬） 碲（類金屬） 碘（鹵素） 氙（惰性氣體）
銫（鹼金屬） 鋇（鹼土金屬） 鑭（鑭系元素） 鈰（鑭系元素） 鐠（鑭系元素） 釹（鑭系元素） 鉕（鑭系元素） 釤（鑭系元素） 銪（鑭系元素） 釓（鑭系元素） 鋱（鑭系元素） 鏑（鑭系元素） 鈥（鑭系元素） 鉺（鑭系元素） 銩（鑭系元素） 鐿（鑭系元素） 鎦（鑭系元素） 鉿（過渡金屬） 鉭（過渡金屬） 鎢（過渡金屬） 錸（過渡金屬） 鋨（過渡金屬） 銥（過渡金屬） 鉑（過渡金屬） 金（過渡金屬） 汞（過渡金屬） 鉈（貧金屬） 鉛（貧金屬） 鉍（貧金屬） 釙（貧金屬） 砈（類金屬） 氡（惰性氣體）
鍅（鹼金屬） 鐳（鹼土金屬） 錒（錒系元素） 釷（錒系元素） 鏷（錒系元素） 鈾（錒系元素） 錼（錒系元素） 鈽（錒系元素） 鋂（錒系元素） 鋦（錒系元素） 鉳（錒系元素） 鉲（錒系元素） 鑀（錒系元素） 鐨（錒系元素） 鍆（錒系元素） 鍩（錒系元素） 鐒（錒系元素） 鑪（過渡金屬） 𨧀（過渡金屬） 𨭎（過渡金屬） 𨨏（過渡金屬） 𨭆（過渡金屬） 䥑（預測為過渡金屬） 鐽（預測為過渡金屬） 錀（預測為過渡金屬） 鎶（過渡金屬） 鉨（預測為貧金屬） 鈇（貧金屬） 鏌（預測為貧金屬） 鉝（預測為貧金屬） 鿬（預測為鹵素） 鿫（預測為惰性氣體）
釔
↑
鎦
↓
鐒
鐿 ← 鎦 → 鉿
外觀
銀白色
概況
名稱·符號·序數鎦（Lutetium）·Lu·71
元素類別鑭系元素
有時歸為過渡金屬
族·週期·區不適用 ·6·d
標準原子質量174.9668(4)
电子排布[氙] 4f14 5d1 6s2
2, 8, 18, 32, 9, 2
歷史
發現喬治·於爾班和卡爾·奧爾·馮·威爾斯巴赫（1906年）
分離卡爾·奧爾·馮·威爾斯巴赫（1906年）
物理性質
物態固體
密度（接近室温）
9.841 g·cm−3
熔点時液體密度9.3 g·cm−3
熔点1925 K，1652 °C，3006 °F
沸點3675 K，3402 °C，6156 °F
熔化热ca. 22 kJ·mol−1
汽化热414 kJ·mol−1
比熱容26.86 J·mol−1·K−1
蒸氣壓
壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
溫/K 1906 2103 2346 (2653) (3072) (3663)
原子性質
氧化态3, 2, 1
（弱鹼性氧化物）
电负性1.27（鲍林标度）
电离能第一：523.5 kJ·mol−1

第二：1340 kJ·mol−1

第三：2022.3 kJ·mol−1
原子半径174 pm
共价半径187±8 pm
雜項
晶体结构六方密堆積
磁序順磁性[1]
电阻率（室溫）582 n Ω·m
熱導率16.4 W·m−1·K−1
热膨胀系数室溫）9.9 µm/(m·K)
杨氏模量68.6 GPa
剪切模量27.2 GPa
体积模量47.6 GPa
泊松比0.261
維氏硬度1160 MPa
布氏硬度893 MPa
CAS号7439-94-3
最穩定同位素
主条目：鎦的同位素
同位素 丰度 半衰期 (t1/2) 衰變
方式 能量（MeV） 產物
173Lu 人造 1.37年 ε 0.671 173Yb
174Lu 人造 3.31年 ε 1.374 174Yb
175Lu 97.41% 穩定，帶104個中子
176Lu 2.59% 3.78×1010年 β− 1.193 176Hf

法國科學家喬治·於爾班（Georges Urbain）、奧地利礦物學家卡爾·奧爾·馮·威爾斯巴赫（Carl Auer von Welsbach）男爵以及美國化學家查爾斯·詹姆士（Charles James）於1907年分別獨自發現鎦元素。他們都是在氧化鐿礦物中，發現含有鎦的雜質。發現者隨即爭論誰最早發現鎦，不同的命名方案也引起爭議。最終定下的名稱是「Lutecium」，取自巴黎的拉丁文名盧泰西亞（Lutetia），後拼法改為「Lutetium」。

鎦在地球地殼中的含量並不高，在稀土元素中豐度僅高於銩和放射性的鉕，但仍比銀要常見得多。由於產量低、難以提取且價格較高，鎦幾乎沒有具體的用途。鎦在產業中一般與釔一同出現，有時添加到合金中，並在某些化學反應中用作催化劑。176Lu是鎦一種較常見的天然放射性同位素（佔所有鎦的2.5%），半衰期約為380億年，可用於測量隕石的年齡。177Lu-DOTA-TATE（英语：DOTA-TATE）可用於PET呈像及放射線療法，治療神經內分泌腫瘤。[2]鎦具有所有鑭系元素中最高的布氏硬度，為890–1300MPa。[3][4]

性質

物理性質

鑥原子含71個電子，其電子排布為[氙] 4f145d16s2。[5]在進行化學反應時，它會失去兩個外層電子和一個5d電子。這較為特殊，因為其他的鑭系元素反應時都會用到f-層電子。由於鑭系收縮現象，鑥原子是所有鑭系元素中大小最小的。[6]因此鑥的密度、熔點和硬度都是鑭系元素之中最高的。[7]另一原因是，鑥位於d區塊，所以性質與一些較重的過渡金屬相似。有時鑥也可以歸為過渡金屬，但國際純粹與應用化學聯合會把它歸為鑭系元素。

化學性質與化合物

参见：鎦化合物

鑥在化合物中的氧化態是+3。除了碘化鑥(III)之外，大部份鑥鹽都呈白色晶體狀，在水溶液中無色。鑥的硝酸鹽、硫酸鹽和醋酸鹽在結晶時會形成水合物。其氧化物、氫氧化物、氟化物、碳酸鹽、磷酸鹽和草酸鹽都不可溶於水。[8]

標準情況下，鑥金屬在空氣中較穩定，但在150 °C下會迅速燃燒形成氧化鑥。氧化鑥可以吸收水份和二氧化碳，可在密閉空間裡用於移除水氣和二氧化碳。[9]鑥與水的反應相似，且會形成氫氧化鑥（反應速度隨水溫提高而加快）。[10]鑥金屬可以和最輕的四個鹵素形成三鹵化物，除氟化物外都可溶於水。

鑥能輕易溶解於弱酸[9]和稀硫酸中。溶液無色，其中的鑥離子與7個或9個水分子配位，平均公式為：[Lu(H2O)8.2]3+。[11]

2 Lu + 3 H2SO4 → 2 Lu3+ + 3 SO2–
4 + 3 H2↑

同位素

主条目：鑥的同位素

地球上的鑥由鑥-175和鑥-176兩種同位素組成，其中只有鑥-175是穩定的，所以鑥屬於單一同位素元素。鑥-176則會進行β衰變，半衰期為3.78×1010年，佔所有自然鑥元素的2.5%。[12]至今鑥的人造放射性同位素共有32種，質量介乎149.973（鑥-150）至183.961（鑥-184）。當中較為穩定的有鑥-174（半衰期為3.31年）和鑥-173（1.37年）。[12]其餘的放射性同位素半衰期都在9天以下，大部份甚至低於半小時。[12]所有原子量比鑥-175低的同位素都會進行電子捕獲，產生鐿的同位素，並有少量進行α衰變和正電子發射；原子量比它高的則主要進行β衰變，產生鉿的同位素。[12]

鑥還有42種同核異構體，質量分別有150、151、153至162以及166至180（有些同核異構體具相同的質量）。其中最穩定的有鑥-177m（半衰期為160.4天）和鑥-174m（142天）。這比鑥-173、174和176以外的所有基態放射性同位素的半衰期都要長。[12]

歷史

法國科學家喬治·於爾班（Georges Urbain）、奧地利礦物學家卡爾·奧爾·馮·威爾斯巴赫（Carl Auer von Welsbach）男爵以及美國化學家查爾斯·詹姆士（Charles James）於1907年分別獨自發現了鑥元素。[13]他們都是在氧化鐿礦物中，發現了含有鑥的雜質。瑞士化學家讓-夏爾·加利薩·德馬里尼亞（Jean Charles Galissard de Marignac）曾以為該礦物完全由鐿組成。[14]發現者各自對鐿和鑥提出命名方案：於爾班建議「Neoytterbium」（即「新鐿」的意思）和「Lutecium」（取自巴黎的拉丁文名盧泰西亞，Lutetia），[15]而威爾斯巴赫則選擇「Aldebaranium」和「Cassiopeium」。[16]兩者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的命名，於1909年認定於爾班為最先發現者，並因為他最先從德馬里尼亞的鐿樣本中分離出鑥，因此元素以他的提議命名。[14]在於爾班的命名受到公認之後，「Neoytterbium」一名就被鐿的現名「Ytterbium」淘汰了。直到1950年代，一些德國化學家仍然採用威爾斯巴赫的名稱「Cassiopeium」。1949年，元素的拼法從「Lutecium」改為「Lutetium」。

威爾斯巴赫1907年製備的鑥樣本純度很高，而於爾班同年製成的樣本只含有微量的鑥。[17]這使得於爾班以為他發現了第72號元素，並將其稱為「Celtium」，但這其實只是純度更高的鑥元素。[17]查爾斯·詹姆士迴避了這一爭議，轉而大規模發展生產，並成為了當時最大的鑥供應商。[18]1953年，科學家首次製成純鑥金屬。[18]

存量及生產

 
獨居石

鑥並不單獨存在於自然中，而是與其他稀土金屬一同出現，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%的鑥。[9]地球地殼中鑥的含量在0.5 mg/kg左右。主要產國有中國、美國、巴西、印度、斯里蘭卡和澳洲。全球鑥年產量約為10噸（以氧化物形態開採）。[18]純鑥金屬的製備十分困難。鎦是最稀有也最昂貴的稀土金屬之一，每公斤售價約為1萬美元，即金的四分之一左右。[19][20]

鑥礦物的加工過程如下。礦石壓碎之後，與熱濃硫酸反應，形成各種稀土元素的水溶硫酸鹽。氫氧化釷會沉澱出來，可直接移除。剩餘溶液需加入草酸銨，將稀土元素轉化為不可溶的草酸鹽。經退火後，草酸鹽會變為氧化物，再溶於硝酸中。這可移除主要成份鈰，因為其氧化物不可溶於硝酸。硝酸銨可將包括鑥在內的多個稀土元素以雙鹽的形態結晶分離出來。離子交換法可以把鑥萃取出來。在這一過程中，稀土元素離子吸附在合適的離子交換樹脂上，並會與樹脂中的氫、銨或者銅離子進行交換。利用適當的配合劑，可將鑥單獨洗出。要產生鑥金屬，可以用鹼金屬或鹼土金屬對無水LuCl3或LuF3進行還原反應。[8]

2 LuCl3 + 3 Ca → 2 Lu + 3 CaCl2

應用

由於鑥相當稀有、難以提取、價格昂貴，且在化學性質上和其他鑭系元素沒有太大的區別，所以商業用途很少。穩定的鑥可以用作石油裂化反應中的催化劑，另在烷基化、氫化和聚合反應中也有用途。

鎦鋁石榴石（英语：Lutetium aluminium garnet）（LuAG，Al5Lu3O12）被用作發光二極體當中的螢光體[21]，也被建議用於高折射率浸沒式光刻技術，作為鏡片材料。[22]磁泡存儲器中用到的釓鎵石榴石（英语：Gadolinium gallium garnet）當中也添加了少量的鑥作為摻雜劑。[23]摻鈰氧正矽酸鑥（LSO，Lu2(SiO4)O:Ce）是目前正電子發射計算機斷層掃描（PET）技術中的首選探測器物質。[24][25]有研究顯示鎦離子原子鐘的精度可能高於任何現有的其他元素之原子鐘。[26]

鑥的放射性同位素也有幾項用途。鑥-176具有合適的半衰期和衰變模式，因此被用作純β粒子放射源，其中的鑥要先經過中子活化過程。用於測量隕石年齡的鑥鉿定年法（英语：Lutetium–hafnium dating）也會用到鑥-176。[27]人工合成的同位素鑥-177與奧曲肽（一種類體抑素）結合後可用於針對神經內分泌腫瘤的放射線療法。[28]實際上，在醫用放射性核素中，鑥-177於神經內分泌腫瘤治療和骨痛緩解中的用例越來越多。[29][30]

鉭酸鑥（LuTaO4）是已知密度最高的白色穩定材質（9.81 g/cm3），[31]所以是理想的X光螢光體載體材料。[32][33]白色物質中，只有二氧化釷的密度比它更高（10 g/cm3），但其中的釷具有放射性。

安全

和其他稀土金屬一樣，鑥的毒性較低，但其化合物則須小心處理。比如，氟化鑥會刺激皮膚，吸入人體後十分危險。[9]硝酸鑥也具有危險性：它在加溫之後可能會爆炸或燃燒。氧化鑥粉末具有毒性，須避免吸入或進食。[9]

和其他3族元素及鑭系元素相似，鑥沒有任何生物功用。不過人體之內可發現鑥元素，特別累積在骨骼中，少量在肝臟和腎臟中。[18]鑥在人體內的含量是所有鑭系元素中最低的。[18]並沒有數據記錄人類的鑥攝入量，但經估算約為每年數微克，主要經植物食物進入體內。可溶的鑥鹽具微毒性，但不可溶的鑥鹽則沒有毒性。[18]

參考資料

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外部連結

  • 元素镥在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介紹（英文）
  • EnvironmentalChemistry.com —— 镥（英文）
  • 元素镥在The Periodic Table of Videos（諾丁漢大學）的介紹（英文）
  • 元素镥在Peter van der Krogt elements site的介紹（英文）
  • WebElements.com – 镥（英文）

一月 13, 2023
英語, lutetium, 中國大陸译为, 港澳为鑥, 拼音, 注音, ㄌㄨˇ, 台灣译为鎦, 拼音, liú, 注音, ㄌ丨ㄡˊ, 舊譯鏴, 是一種化學元素, 其化學符號为lu, 原子序數为71, 原子量為7002174966800000000, 9668, 鎦是一種銀白色金屬, 在乾燥空氣中能抵抗腐蝕, 但在潮濕空氣中容易被氧化, 鎦是稀土元素之一, 也是最後一個鑭系元素, 有時也算作第六週期首個過渡金屬, 71lu氫, 非金屬, 惰性氣體, 鹼金屬, 鹼土金屬, 類金屬, 非金屬, 非金屬, 非金屬, 鹵素,. 鎦 英語 Lutetium 中國大陸译为镥 港澳为鑥 拼音 lǔ 注音 ㄌㄨˇ 台灣译为鎦 镏 拼音 liu 注音 ㄌ丨ㄡˊ 舊譯鏴 是一種化學元素 其化學符號为Lu 原子序數为71 原子量為7002174966800000000 174 9668 u 鎦是一種銀白色金屬 在乾燥空氣中能抵抗腐蝕 但在潮濕空氣中容易被氧化 鎦是稀土元素之一 也是最後一個鑭系元素 有時也算作第六週期首個過渡金屬 鎦 71Lu氫 非金屬 氦 惰性氣體 鋰 鹼金屬 鈹 鹼土金屬 硼 類金屬 碳 非金屬 氮 非金屬 氧 非金屬 氟 鹵素 氖 惰性氣體 鈉 鹼金屬 鎂 鹼土金屬 鋁 貧金屬 矽 類金屬 磷 非金屬 硫 非金屬 氯 鹵素 氬 惰性氣體 鉀 鹼金屬 鈣 鹼土金屬 鈧 過渡金屬 鈦 過渡金屬 釩 過渡金屬 鉻 過渡金屬 錳 過渡金屬 鐵 過渡金屬 鈷 過渡金屬 鎳 過渡金屬 銅 過渡金屬 鋅 過渡金屬 鎵 貧金屬 鍺 類金屬 砷 類金屬 硒 非金屬 溴 鹵素 氪 惰性氣體 銣 鹼金屬 鍶 鹼土金屬 釔 過渡金屬 鋯 過渡金屬 鈮 過渡金屬 鉬 過渡金屬 鎝 過渡金屬 釕 過渡金屬 銠 過渡金屬 鈀 過渡金屬 銀 過渡金屬 鎘 過渡金屬 銦 貧金屬 錫 貧金屬 銻 類金屬 碲 類金屬 碘 鹵素 氙 惰性氣體 銫 鹼金屬 鋇 鹼土金屬 鑭 鑭系元素 鈰 鑭系元素 鐠 鑭系元素 釹 鑭系元素 鉕 鑭系元素 釤 鑭系元素 銪 鑭系元素 釓 鑭系元素 鋱 鑭系元素 鏑 鑭系元素 鈥 鑭系元素 鉺 鑭系元素 銩 鑭系元素 鐿 鑭系元素 鎦 鑭系元素 鉿 過渡金屬 鉭 過渡金屬 鎢 過渡金屬 錸 過渡金屬 鋨 過渡金屬 銥 過渡金屬 鉑 過渡金屬 金 過渡金屬 汞 過渡金屬 鉈 貧金屬 鉛 貧金屬 鉍 貧金屬 釙 貧金屬 砈 類金屬 氡 惰性氣體 鍅 鹼金屬 鐳 鹼土金屬 錒 錒系元素 釷 錒系元素 鏷 錒系元素 鈾 錒系元素 錼 錒系元素 鈽 錒系元素 鋂 錒系元素 鋦 錒系元素 鉳 錒系元素 鉲 錒系元素 鑀 錒系元素 鐨 錒系元素 鍆 錒系元素 鍩 錒系元素 鐒 錒系元素 鑪 過渡金屬 𨧀 過渡金屬 𨭎 過渡金屬 𨨏 過渡金屬 𨭆 過渡金屬 䥑 預測為過渡金屬 鐽 預測為過渡金屬 錀 預測為過渡金屬 鎶 過渡金屬 鉨 預測為貧金屬 鈇 貧金屬 鏌 預測為貧金屬 鉝 預測為貧金屬 鿬 預測為鹵素 鿫 預測為惰性氣體 釔 鎦 鐒鐿 鎦 鉿外觀銀白色概況名稱 符號 序數鎦 Lutetium Lu 71元素類別鑭系元素有時歸為過渡金屬族 週期 區不適用 6 d標準原子質量174 9668 4 电子排布 氙 4f14 5d1 6s22 8 18 32 9 2歷史發現喬治 於爾班和卡爾 奧爾 馮 威爾斯巴赫 1906年 分離卡爾 奧爾 馮 威爾斯巴赫 1906年 物理性質物態固體密度 接近室温 9 841 g cm 3熔点時液體密度9 3 g cm 3熔点1925 K 1652 C 3006 F沸點3675 K 3402 C 6156 F熔化热ca 22 kJ mol 1汽化热414 kJ mol 1比熱容26 86 J mol 1 K 1蒸氣壓壓 Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k溫 K 1906 2103 2346 2653 3072 3663 原子性質氧化态3 2 1 弱鹼性氧化物 电负性1 27 鲍林标度 电离能第一 523 5 kJ mol 1第二 1340 kJ mol 1 第三 2022 3 kJ mol 1原子半径174 pm共价半径187 8 pm雜項晶体结构六方密堆積磁序順磁性 1 电阻率 室溫 582 n W m熱導率16 4 W m 1 K 1热膨胀系数室溫 9 9 µm m K 杨氏模量68 6 GPa剪切模量27 2 GPa体积模量47 6 GPa泊松比0 261維氏硬度1160 MPa布氏硬度893 MPaCAS号7439 94 3最穩定同位素主条目 鎦的同位素同位素 丰度 半衰期 t1 2 衰變方式 能量 MeV 產物173Lu 人造 1 37年 e 0 671 173Yb174Lu 人造 3 31年 e 1 374 174Yb175Lu 97 41 穩定 帶104個中子176Lu 2 59 3 78 1010年 b 1 193 176Hf法國科學家喬治 於爾班 Georges Urbain 奧地利礦物學家卡爾 奧爾 馮 威爾斯巴赫 Carl Auer von Welsbach 男爵以及美國化學家查爾斯 詹姆士 Charles James 於1907年分別獨自發現鎦元素 他們都是在氧化鐿礦物中 發現含有鎦的雜質 發現者隨即爭論誰最早發現鎦 不同的命名方案也引起爭議 最終定下的名稱是 Lutecium 取自巴黎的拉丁文名盧泰西亞 Lutetia 後拼法改為 Lutetium 鎦在地球地殼中的含量並不高 在稀土元素中豐度僅高於銩和放射性的鉕 但仍比銀要常見得多 由於產量低 難以提取且價格較高 鎦幾乎沒有具體的用途 鎦在產業中一般與釔一同出現 有時添加到合金中 並在某些化學反應中用作催化劑 176Lu是鎦一種較常見的天然放射性同位素 佔所有鎦的2 5 半衰期約為380億年 可用於測量隕石的年齡 177Lu DOTA TATE 英语 DOTA TATE 可用於PET呈像及放射線療法 治療神經內分泌腫瘤 2 鎦具有所有鑭系元素中最高的布氏硬度 為890 1300MPa 3 4 目录 1 性質 1 1 物理性質 1 2 化學性質與化合物 1 3 同位素 2 歷史 3 存量及生產 4 應用 5 安全 6 參考資料 7 外部連結性質物理性質 鑥原子含71個電子 其電子排布為 氙 4f145d16s2 5 在進行化學反應時 它會失去兩個外層電子和一個5d電子 這較為特殊 因為其他的鑭系元素反應時都會用到f 層電子 由於鑭系收縮現象 鑥原子是所有鑭系元素中大小最小的 6 因此鑥的密度 熔點和硬度都是鑭系元素之中最高的 7 另一原因是 鑥位於d區塊 所以性質與一些較重的過渡金屬相似 有時鑥也可以歸為過渡金屬 但國際純粹與應用化學聯合會把它歸為鑭系元素 化學性質與化合物 参见 鎦化合物 鑥在化合物中的氧化態是 3 除了碘化鑥 III 之外 大部份鑥鹽都呈白色晶體狀 在水溶液中無色 鑥的硝酸鹽 硫酸鹽和醋酸鹽在結晶時會形成水合物 其氧化物 氫氧化物 氟化物 碳酸鹽 磷酸鹽和草酸鹽都不可溶於水 8 標準情況下 鑥金屬在空氣中較穩定 但在150 C下會迅速燃燒形成氧化鑥 氧化鑥可以吸收水份和二氧化碳 可在密閉空間裡用於移除水氣和二氧化碳 9 鑥與水的反應相似 且會形成氫氧化鑥 反應速度隨水溫提高而加快 10 鑥金屬可以和最輕的四個鹵素形成三鹵化物 除氟化物外都可溶於水 鑥能輕易溶解於弱酸 9 和稀硫酸中 溶液無色 其中的鑥離子與7個或9個水分子配位 平均公式為 Lu H2O 8 2 3 11 2 Lu 3 H2SO4 2 Lu3 3 SO2 4 3 H2 同位素 主条目 鑥的同位素 地球上的鑥由鑥 175和鑥 176兩種同位素組成 其中只有鑥 175是穩定的 所以鑥屬於單一同位素元素 鑥 176則會進行b衰變 半衰期為3 78 1010年 佔所有自然鑥元素的2 5 12 至今鑥的人造放射性同位素共有32種 質量介乎149 973 鑥 150 至183 961 鑥 184 當中較為穩定的有鑥 174 半衰期為3 31年 和鑥 173 1 37年 12 其餘的放射性同位素半衰期都在9天以下 大部份甚至低於半小時 12 所有原子量比鑥 175低的同位素都會進行電子捕獲 產生鐿的同位素 並有少量進行a衰變和正電子發射 原子量比它高的則主要進行b衰變 產生鉿的同位素 12 鑥還有42種同核異構體 質量分別有150 151 153至162以及166至180 有些同核異構體具相同的質量 其中最穩定的有鑥 177m 半衰期為160 4天 和鑥 174m 142天 這比鑥 173 174和176以外的所有基態放射性同位素的半衰期都要長 12 歷史法國科學家喬治 於爾班 Georges Urbain 奧地利礦物學家卡爾 奧爾 馮 威爾斯巴赫 Carl Auer von Welsbach 男爵以及美國化學家查爾斯 詹姆士 Charles James 於1907年分別獨自發現了鑥元素 13 他們都是在氧化鐿礦物中 發現了含有鑥的雜質 瑞士化學家讓 夏爾 加利薩 德馬里尼亞 Jean Charles Galissard de Marignac 曾以為該礦物完全由鐿組成 14 發現者各自對鐿和鑥提出命名方案 於爾班建議 Neoytterbium 即 新鐿 的意思 和 Lutecium 取自巴黎的拉丁文名盧泰西亞 Lutetia 15 而威爾斯巴赫則選擇 Aldebaranium 和 Cassiopeium 16 兩者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的命名 於1909年認定於爾班為最先發現者 並因為他最先從德馬里尼亞的鐿樣本中分離出鑥 因此元素以他的提議命名 14 在於爾班的命名受到公認之後 Neoytterbium 一名就被鐿的現名 Ytterbium 淘汰了 直到1950年代 一些德國化學家仍然採用威爾斯巴赫的名稱 Cassiopeium 1949年 元素的拼法從 Lutecium 改為 Lutetium 威爾斯巴赫1907年製備的鑥樣本純度很高 而於爾班同年製成的樣本只含有微量的鑥 17 這使得於爾班以為他發現了第72號元素 並將其稱為 Celtium 但這其實只是純度更高的鑥元素 17 查爾斯 詹姆士迴避了這一爭議 轉而大規模發展生產 並成為了當時最大的鑥供應商 18 1953年 科學家首次製成純鑥金屬 18 存量及生產 獨居石 鑥並不單獨存在於自然中 而是與其他稀土金屬一同出現 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 的鑥 9 地球地殼中鑥的含量在0 5 mg kg左右 主要產國有中國 美國 巴西 印度 斯里蘭卡和澳洲 全球鑥年產量約為10噸 以氧化物形態開採 18 純鑥金屬的製備十分困難 鎦是最稀有也最昂貴的稀土金屬之一 每公斤售價約為1萬美元 即金的四分之一左右 19 20 鑥礦物的加工過程如下 礦石壓碎之後 與熱濃硫酸反應 形成各種稀土元素的水溶硫酸鹽 氫氧化釷會沉澱出來 可直接移除 剩餘溶液需加入草酸銨 將稀土元素轉化為不可溶的草酸鹽 經退火後 草酸鹽會變為氧化物 再溶於硝酸中 這可移除主要成份鈰 因為其氧化物不可溶於硝酸 硝酸銨可將包括鑥在內的多個稀土元素以雙鹽的形態結晶分離出來 離子交換法可以把鑥萃取出來 在這一過程中 稀土元素離子吸附在合適的離子交換樹脂上 並會與樹脂中的氫 銨或者銅離子進行交換 利用適當的配合劑 可將鑥單獨洗出 要產生鑥金屬 可以用鹼金屬或鹼土金屬對無水LuCl3或LuF3進行還原反應 8 2 LuCl3 3 Ca 2 Lu 3 CaCl2應用由於鑥相當稀有 難以提取 價格昂貴 且在化學性質上和其他鑭系元素沒有太大的區別 所以商業用途很少 穩定的鑥可以用作石油裂化反應中的催化劑 另在烷基化 氫化和聚合反應中也有用途 鎦鋁石榴石 英语 Lutetium aluminium garnet LuAG Al5Lu3O12 被用作發光二極體當中的螢光體 21 也被建議用於高折射率浸沒式光刻技術 作為鏡片材料 22 磁泡存儲器中用到的釓鎵石榴石 英语 Gadolinium gallium garnet 當中也添加了少量的鑥作為摻雜劑 23 摻鈰氧正矽酸鑥 LSO Lu2 SiO4 O Ce 是目前正電子發射計算機斷層掃描 PET 技術中的首選探測器物質 24 25 有研究顯示鎦離子原子鐘的精度可能高於任何現有的其他元素之原子鐘 26 鑥的放射性同位素也有幾項用途 鑥 176具有合適的半衰期和衰變模式 因此被用作純b粒子放射源 其中的鑥要先經過中子活化過程 用於測量隕石年齡的鑥鉿定年法 英语 Lutetium hafnium dating 也會用到鑥 176 27 人工合成的同位素鑥 177與奧曲肽 一種類體抑素 結合後可用於針對神經內分泌腫瘤的放射線療法 28 實際上 在醫用放射性核素中 鑥 177於神經內分泌腫瘤治療和骨痛緩解中的用例越來越多 29 30 鉭酸鑥 LuTaO4 是已知密度最高的白色穩定材質 9 81 g cm3 31 所以是理想的X光螢光體載體材料 32 33 白色物質中 只有二氧化釷的密度比它更高 10 g cm3 但其中的釷具有放射性 安全和其他稀土金屬一樣 鑥的毒性較低 但其化合物則須小心處理 比如 氟化鑥會刺激皮膚 吸入人體後十分危險 9 硝酸鑥也具有危險性 它在加溫之後可能會爆炸或燃燒 氧化鑥粉末具有毒性 須避免吸入或進食 9 和其他3族元素及鑭系元素相似 鑥沒有任何生物功用 不過人體之內可發現鑥元素 特別累積在骨骼中 少量在肝臟和腎臟中 18 鑥在人體內的含量是所有鑭系元素中最低的 18 並沒有數據記錄人類的鑥攝入量 但經估算約為每年數微克 主要經植物食物進入體內 可溶的鑥鹽具微毒性 但不可溶的鑥鹽則沒有毒性 18 參考資料 Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds in Handbook of Chemistry and Physics PDF CRC press 2000 ISBN 0849304814 原始内容 PDF 存档于2012 01 12 IUPAC Provisional Recommendations for 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