Lutecio
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Lutecio. Elemento químico, símbolo Lu, número atómico 71 y peso molecular 174.97. es un metal muy raro e el miembro más pesado del grupo de las tierras raras. En estado natural, se compone del isótopo 175Lu, 97.41%, y el emisor ß de vida larga 176Lu, con una vida media de 2.1 x 1010 años.
Sumario
Lutecio
El lutecio, junto con el itrio y el lantano, es de interés para los científicos que estudian el magnetismo. Estos tres elementos sólo forman iones trivalentes con subcapas que se han completado, por lo que no tienen electrones desapareados para contribuir al magnetismo.
Historia
Descubridor: Georges Urbain, Carl Auer von Welsbach. Lugar de descubrimiento: Francia, Alemania. Año de descubrimiento: 1907. Origen del nombre: De la palabra griega "Lutetia", que significaba "París, ya que fue aislado por vez primera por un francés. Obtención: Georges Urbain, en 1907, descubrió un proceso por el cual el yterbio de Marignac podía ser separado en dos elementos diferentes: yterbio (neoyterbio) y lutecio.
Métodos de obtención
Mediante reducción del tricloruro o trifluoruro de lutecio anhidros con un metal alcalino o alcalinotérreo.
Radio
Su radio es muy parecido al de otros iones o metales de las tierras raras y forma soluciones de sólidos o mezclas de cristales con los elementos fuertemente magnéticos de las tierras raras en casi todas las composiciones. Por lo tanto, los científicos pueden diluir las tierras raras magnéticamente activas de manera continua, sin cambiar apreciablemente el entorno cristalino.
El metal puro lutecio ha sido aislado solamente en años recientes y es uno de los más difíciles de preparar. Puede ser preparado reduciendo LuCl3 o LuF3 anhidros con una base o con un metal alcalino.
El metal es blanco plateado y relativamente estable en el aire. Es un metal de tierras raras y quizás el más caro de todos los elementos raros. Se encuentra en pequeñas cantidades con todos los metales de tierras raras, y es muy difícil de separar de otros elementos raros.
El lutecio metálico está disponible comercialmente, así que no es normalmente necesario producirlo en el laboratorio.
Los lantánidos se encuentran en la naturaleza en unos cuantos minerales. Los más importantes son xenotima, monacita y bastnaesita. Los dos primeros son minerales de ortofosfato LnPO4 (Ln denota una mezcla de todos los lantánidos excepto el promecio que es muy raro) y el tercero es un carbonato de fluoruro LnCO3F. Los lantánidos con números atómicos pares son más comunes. Los lantánidos más comunes en estos minerales son, por orden, cerio, lantano, neodimio y praseodimio. La monacita también contiene torio e itrio, lo que hace difícil su manejo ya que el torio y los productos de su descomposición son radioactivos.
Para muchos de los usos no es particularmente necesario separar los metales, pero si se requiere la separación en metales individuales, el proceso es complejo. Inicialmente, los metales se extraen como sales de los minerales por extracción con ácido sulfúrico (H2SO4), ácido hidroclórico (HCl) y hidróxido de sodio (NaOH). Las técnicas modernas de separación para estas mezclas de sales de lantánidos son ingeniosas e implican unas técnicas de complejación selectiva, extracciones de solventes y cromatografía de intercambio iónico.
El lutecio puro está disponible a través de la reducción de LuF3 con calcio metálico.
2LuF3 + 3Ca 2Lu + 3CaF2
Esto funcionaría también con los otros haluros de calcio pero el producto CaF2 es más fácil de manejar bajo las condiciones de reacción (calentar hasta los 50°C sobre el punto de fusión en una atmósfera de argón). El exceso de calcio se elimina de la mezcla de la reacción en el vacío.
Efectos en la salud
El lutecio es uno de los elementos químicos raros, que puede ser encontrado en equipos tales como televisiones en color, lámparas fluorescentes y cristales. Todos los compuestos químicos raros tienen propiedades comparables.
El lutecio raramente se encuentra en la naturaleza, ya que se da en cantidades muy pequeñas. El lutecio normalmente se encuentra solamente en dos tipos distintos de minerales. El uso del lutecio sigue aumentando, debido al hecho de que es útil para producir catalizadores y para pulir cristales.
El lutecio es más peligroso en el ambiente de trabajo, debido al hacho de que las humedades y los gases pueden ser inhalados con el aire. Esto puede causar embolias pulmonares, especialmente durante exposiciones a largo plazo. El lutecio puede ser una amenaza para el hígado cuando se acumula en el cuerpo humano.
Efectos ambientales
El lutecio es vertido al medio ambiente en muchos lugares diferentes, principalmente por industrias productoras de petróleo. También puede entrar en el medio ambiente cuando se tiran los equipos domésticos. El lutecio se acumulará gradualmente en los suelos y en el agua de los suelos y esto llevará finalmente a incrementar la concentración en humanos, animales y partículas del suelo.
En los animales acuáticos provoca daños a las membranas celulares, lo que tiene varias influencias negativas en la reproducción y en las funciones del sistema nervioso.
Aplicaciones
El metal se emplea como catalizador en el craqueo del petróleo en las refinerías, y en diversos procesos químicos como alquilación, hidrogenación y polimerización. También se están investigando radioisótopos de lutecio para ser aplicados en medicina nuclear en tratamientos terapéuticos.
Abundancia
Se encuentra en la naturaleza con la mayoría del resto de tierras raras, pero nunca en solitario de forma nativa, y es el menos abundante de todos los elementos presentes en la naturaleza. La principal mena de lutecio comercialmente explotable es la monzonita (Ce, La, etc.)PO4 que contiene un 0,003% de lutecio.
No se logró obtener el metal puro hasta finales del siglo XX ya que es extremadamente difícil de preparar. El procedimiento empleado es el intercambio iónico (reducción de LuCl3 o (LuF3) anhidro con metal alcalino o metal alcalinotérreo.
Isótopos
El lutecio tiene un isótopo estable, Lu-175, con una abundancia natural del 97,41%. Se han identificado 33 radioisótopos siendo los más estables el Lu-176, con un periodo de semidesintegración de 3,78×1010 años y abundancia natural de 2,59%, el Lu-174 con un periodo de semidesintegración de 3,31 años , y el Lu-173 con uno de 1,37 años. El resto de isótopos radiactivos tienen periodos de semidesintegración inferiores a 9 días y la mayoría de menos de media hora. El lutecio además, tiene 18 meta estados, de los que los más estable son el Lum-177, Lum-174 y Lum-178 con periodos de semidesintegración de 160,4 días, 142 días y 23,1 minutos respectivamente.
Las masa atómicas de los isótopos de lutecio varían entre las 149,973 uma del Lu-150 hasta las 183,962 uma del Lu-184. El principal mecanismo de desintegración de los isótopos más ligeros que el estable es la captura electrónica (con algunos casos de desintegración α) onteniéndose isótopos de iterbio. Los isótopos más pesado que el estable se desintegran mediante emisión beta dando como resultado isótopos de hafnio.
Precauciones
Al igual que con el resto de tierras raras, se supone que el metal tiene un baja toxicidad, no obstante tanto el lutecio como, especialmente, sus compuestos deben manejarse con la máxima precaución. Aunque no desempeña ningún papel biológico en el cuerpo humano, se cree que estimula el metabolismo.
