Lutetium (Lu), élément chimique, métal des terres rares de la série des lanthanides du tableau périodique, qui est l’élément des terres rares le plus dense et le plus fusible et le dernier membre de la série des lanthanides.
À l’état pur, le lutécium métal est blanc argenté et stable dans l’air. Le métal se dissout facilement dans les acides dilués – sauf dans l’acide fluorhydrique (HF), dans lequel une couche protectrice de LuF3 se forme à la surface et empêche le métal de se dissoudre davantage. Le métal est paramagnétique de 0 K (-273 °C, ou -460 °F) à son point de fusion à 1 936 K (1 663 °C, ou 3 025 °F) avec une susceptibilité magnétique indépendante de la température entre environ 4 et 300 K (-269 et 27 °C, ou -452 et 80 °F). Il devient supraconducteur à 0,022 K (-273,128 °C, ou -459,63 °F) et à des pressions dépassant 45 kilobars.
Le lutécium a été découvert en 1907-08 par le chimiste autrichien Carl Auer von Welsbach et Georges Urbain, travaillant indépendamment. Urbain a dérivé le nom de l’élément de Lutetia, l’ancien nom romain de Paris, pour honorer sa ville natale. Le nom de lutécium a été largement accepté, sauf en Allemagne, où il a été communément appelé cassiopeium jusque dans les années 1950. L’une des terres rares les plus rares, le lutécium est présent dans les minéraux de terres rares tels que les argiles latéritiques, le xénotime et l’euxénite. Bien que le lutécium ne soit présent qu’à l’état de traces (moins de 0,1 % en poids) dans les minéraux commercialement importants que sont la bastnasite et la monazite, il s’est avéré possible d’extraire le métal comme sous-produit. Le lutécium se trouve également dans les produits de la fission nucléaire.
Le lutécium naturel se compose de deux isotopes : le lutécium-175 stable (97,4 pour cent) et le lutécium-176 radioactif (2,6 pour cent, 3,76 × 1010 ans de demi-vie). L’isotope radioactif est utilisé pour déterminer l’âge des météorites par rapport à celui de la Terre. En plus du lutécium-176, et sans compter les isomères nucléaires, 33 autres isotopes radioactifs du lutécium sont connus. Leur masse varie de 150 à 184 ; l’isotope le moins stable (lutétium-150) a une demi-vie de 45 millisecondes, et l’isotope le plus stable est le lutétium-176.
La séparation et la purification sont réalisées par des techniques d’extraction liquide-liquide ou d’échange d’ions. Le métal est préparé par réduction métallothermique des halogénures anhydres par des métaux alcalins ou alcalino-terreux. Le lutécium est monomorphe et présente une structure hexagonale très compacte avec a = 3,5052 Å et c = 5,5494 Å à température ambiante.
Le lutécium est utilisé en recherche. Ses composés sont utilisés comme hôtes pour les scintillateurs et les phosphores à rayons X, et l’oxyde est utilisé dans les lentilles optiques. L’élément se comporte comme une terre rare typique, formant une série de composés au degré d’oxydation +3, comme le sesquioxyde, le sulfate et le chlorure de lutécium.
1,663 °C (3,025 °F)
3,402 °C (6,156 °F)
9.841 (24 °C, ou 75 °F)
+3
4f 145d16s2
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