Lantanoidy sú skupinou štrnástich chemických prvkov s protónovými číslami 58 (cér, Ce) – 71 (lutécium, Lu), ktoré v periodickej tabuľke nasledujú za lantán (La, Z=57).
Patria medzi tzv. vnútroprechodné prvky alebo f‑prvky, pretože u nich dochádza k postupnému zapĺňaniu f‑orbitálov predposlednej elektrónovej vrstvy (presnejšie orbitálov 4f). Všeobecná elektrónová konfigurácia valenčnej vrstvy lantanoidov (okrem La a Lu) je [Xe] 4fⁿ 6s², kde n = 1 až 14 (resp. presnejšie [Xe] 4f¹⁻¹⁴ 5d⁰⁻¹ 6s²). Lantán má konfiguráciu [Xe] 5d¹ 6s² a lutécium [Xe] 4f¹⁴ 5d¹ 6s². Charakteristické pre túto skupinu je teda obsadzovanie orbitálov 4f.
Lantanoidová kontrakcia link
Lantanoidová kontrakcia je jav, pri ktorom dochádza k postupnému zmenšovaniu atómových a iónových polomerov prvkov v rade lantanoidov so zvyšujúcim sa protónovým číslom. Tento jav je spôsobený slabým tieniacim účinkom 4f elektrónov. Ako sa zvyšuje protónové číslo, pridávajú sa elektróny do 4f orbitálov, ktoré však nedokážu efektívne tieniť zvyšujúci sa kladný náboj jadra. Výsledkom je silnejšia príťažlivá sila pôsobiaca na vonkajšie 6s elektróny, čo vedie k zmenšeniu atómového/iónového polomeru.
Dôsledky lantanoidovej kontrakcie sú významné:
- Podobnosť vlastností: Veľmi malý rozdiel v polomeroch susedných lantanoidov spôsobuje ich veľmi podobné chemické vlastnosti, čo komplikuje ich vzájomnú separáciu.
- Vplyv na nasledujúce prvky: V dôsledku lantanoidovej kontrakcie majú prvky 6. periódy nasledujúce za lantanoidmi (napr. Hf, Ta, W) takmer rovnaké atómové polomery ako prvky nad nimi v 5. perióde (Zr, Nb, Mo).
- Zvyšovanie hustoty: So zmenšujúcim sa polomerom a rastúcou atómovou hmotnosťou hustota lantanoidov rastie od céru k lutéciu (s výnimkou Eu a Yb).
- Zásaditosť hydroxidov: S rastúcim protónovým číslom a menším iónovým polomerom sa zvyšuje kovalentný charakter väzby Ln-OH a klesá zásaditosť hydroxidov Ln(OH)₃.
- Stabilita komplexov: S rastúcim nábojom a menším polomerom sa zvyšuje stabilita komplexov tvorených lantanoidmi.
Oxidačné stavy link
Prevažným a najstabilnejším oxidačným stavom pre všetky lantanoidy je +III. Tento stav zodpovedá odovzdaniu dvoch 6s elektrónov a jedného 5d (u La, Gd, Lu) alebo 4f elektrónu. Niektoré prvky však môžu dosiahnuť aj iné oxidačné stavy, najmä ak to vedie k stabilnej konfigurácii s prázdnymi (f⁰), polozaplnenými (f⁷) alebo úplne zaplnenými (f¹⁴) f-orbitálmi:
- +IV: Najstabilnejší u céru (Ce⁴⁺, [Xe] 4f⁰), ktorý je silným oxidačným činidlom. Vyskytuje sa aj u Pr a Tb.
- +II: Najstabilnejší u európia (Eu²⁺, [Xe] 4f⁷) a yterbia (Yb²⁺, [Xe] 4f¹⁴), ktoré pôsobia ako redukčné činidlá. Vyskytuje sa aj u Sm a Tm.
Trendy fyzikálnych vlastností link
Lantanoidy sú striebrolesklé, pomerne mäkké kovy (tvrdosť rastie s protónovým číslom, okrem Eu a Yb). Sú dobrými vodičmi tepla a elektrického prúdu.
- Atómový a iónový polomer: V dôsledku lantanoidovej kontrakcie polomery klesajú so zvyšujúcim sa protónovým číslom.
- Hustota: Všeobecne rastie od Ce k Lu, s výnimkou Eu a Yb, ktoré majú výrazne nižšiu hustotu.
- Teploty topenia a varu: Sú všeobecne vysoké, ale nevykazujú monotónny trend. Eu a Yb majú výrazne nižšie teploty topenia.
- Farba iónov: Mnohé ióny lantanoidov (Ln³⁺) sú farebné (napr. Pr³⁺ zelená, Nd³⁺ fialová, Er³⁺ ružová) v dôsledku tzv. f-f elektrónových prechodov. Absorpčné pásy sú úzke a charakteristické. Ióny La³⁺, Gd³⁺ a Lu³⁺ sú bezfarebné.
- Magnetické vlastnosti: Väčšina iónov Ln³⁺ má nespárené f-elektróny a sú preto paramagnetické. Niektoré kovy (Gd, Tb, Dy...) sú pri nízkych teplotách feromagnetické. Zliatiny Nd₂Fe₁₄B a SmCo₅ tvoria mimoriadne silné permanentné magnety.
Trendy chemických vlastností link
Lantanoidy sú reaktívne kovy, ich reaktivita je porovnateľná s kovmi alkalických zemín (napr. horčíkom). Na vzduchu sa postupne pokrývajú vrstvou oxidu.
- Reaktivita s vodou a kyselinami: Pomaly reagujú so studenou vodou (rýchlejšie s horúcou) za vzniku hydroxidu a uvoľnenia vodíka.
\( \ce{2Ln(s) + 6H2O(l) -> 2Ln(OH)3(s) + 3H2(g)} \)
- Ochotne reagujú so zriedenými kyselinami za vzniku Ln³⁺ solí a vodíka.
\( \ce{2Ln(s) + 6HCl(aq) -> 2LnCl3(aq) + 3H2(g)} \)
- Reakcie s nekovmi: Pri zahriatí reagujú s väčšinou nekovov (O₂, halogény, S, N₂, H₂, C...).
- Tvorba komplexov: Tvoria komplexy najmä s O- a F-donorovými ligandami. Typické koordinačné čísla sú vysoké (8, 9, niekedy až 12).
- Rádioaktivita: Jediným prirodzene sa vyskytujúcim rádioaktívnym lantanoidom je prométium (Pm).
Výskyt v prírode a získavanie link
Lantanoidy sa v prírode vyskytujú vždy ako zmes v rôznych mineráloch, najmä fosforečnanoch, uhličitanoch a kremičitanoch. Ich separácia je náročná kvôli veľkej chemickej podobnosti.
Hlavné minerály:
- Monazit: (Ce, La, Nd, Th)PO₄ – Fosforečnan ľahších lantanoidov.
- Bastnäsit: (Ce, La)(CO₃)F – Fluoro-uhličitan ľahších lantanoidov.
- Xenotim: YPO₄ – Fosforečnan ytria a ťažších lantanoidov.
- Iónovo-adsorpčné íly: Najmä v južnej Číne, zdroj ťažších lantanoidov.
Získavanie a separácia lantanoidov je komplexný proces zahŕňajúci ťažbu, úpravu rudy, chemický rozklad a najmä separáciu jednotlivých prvkov pomocou extrakcie rozpúšťadlami alebo iónovej výmeny. Čisté kovy sa pripravujú elektrolýzou tavenín halogenidov alebo metalotermickou redukciou.
Využitie lantanoidov link
Lantanoidy majú široké a často nezastupiteľné využitie v moderných technológiách:
- Magnety: Nd, Sm, Dy, Tb v najsilnejších permanentných magnetoch (motory, generátory, elektronika).
- Osvetlenie a displeje: Eu, Tb, Ce, Y, Gd v luminoforoch pre LED, žiarivky, obrazovky.
- Katalýza: Ce, La v automobilových katalyzátoroch a pri krakovaní ropy.
- Lasery: Nd, Er, Ho, Tm, Yb v pevnolátkových a vláknových laseroch pre priemysel, medicínu a komunikácie.
- Sklárstvo a keramika: Ce, La, Nd, Pr, Er, Ho na farbenie, leštenie, UV filtre a špeciálne optické vlastnosti.
- Medicína: Gd (MRI kontrastné látky), Sm, Lu (rádioterapia), Er, Ho, Tm (laserová chirurgia), La (vychytávač fosforečnanov).
- Metalurgia: Mischmetal (Ce, La...) ako prísada do ocelí a zliatin.
- Jadrová energetika: Sm, Gd, Dy, Eu ako absorbéry neutrónov.
- Batérie: La v NiMH batériách.
Bezpečnostné aspekty a environmentálne vplyvy link
- Toxicita: Lantanoidy (okrem Pm) majú nízku až strednú toxicitu, ale vdychovanie prachu môže byť škodlivé.
- Environmentálne záťaže pri ťažbe a spracovaní: Veľký objem odpadu, použitie nebezpečných chemikálií, riziko znečistenia vôd a pôdy, energetická náročnosť.
- Rádioaktivita: Mnohé rudy obsahujú prírodné Th a U, čo vedie k produkcii nízkoaktívneho rádioaktívneho odpadu (NORM).
Typy zlúčenín, ktoré lantanoidy tvoria link
Lantanoidy tvoria širokú škálu anorganických a komplexných zlúčenín, pričom dominujú tie v oxidačnom stave +III.
Oxidy link
Najbežnejším typom sú oxidy Ln₂O₃. Sú to zvyčajne biele (okrem farebných oxidov Pr, Nd, Ho, Er...) žiaruvzdorné zásadité prášky, ktorých zásaditosť klesá s rastúcim protónovým číslom (od La k Lu). Cér tvorí stabilný žltkastý oxid ceričitý (CeO₂), kde má oxidačný stav +IV. Prazeodým a terbium tvoria tmavé nestechiometrické oxidy (napr. Pr₆O₁₁, Tb₄O₇), ktoré obsahujú zmes Ln³⁺ a Ln⁴⁺.
Hydroxidy link
Hydroxidy Ln(OH)₃ sa zrážajú z vodných roztokov Ln³⁺ solí pridaním zásady (napr. NaOH, NH₄OH). Sú to objemné želatínovité zrazeniny, prakticky nerozpustné vo vode, ktorých zásaditosť klesá od La(OH)₃ k Lu(OH)₃. Rozpúšťajú sa v kyselinách.
Halogenidy link
Tvoria bezvodé trihalogenidy LnX₃ (X = F, Cl, Br, I) a ich hydráty. Fluoridy (LnF₃) sú iónové, nerozpustné vo vode a majú vysoké teploty topenia; používajú sa pri príprave kovov. Ostatné halogenidy (LnCl₃, LnBr₃, LnI₃) sú rozpustné vo vode (okrem niektorých jodidov), hygroskopické a majú nižšie teploty topenia. Pri zahrievaní ich hydrátov môže dôjsť k hydrolýze za vzniku oxohalogenidov LnOX. Cér, prazeodým a terbium tvoria aj tetrafluoridy (LnF₄).
Hydridy link
Reakciou s vodíkom pri zvýšenej teplote tvoria nestechiometrické hydridy, často so vzorcami blízkymi LnH₂ (štruktúra CaF₂) a LnH₃. Majú kovový vzhľad a niektoré sú vodičmi elektriny (LnH₂). Sú reaktívne, reagujú s vodou a vzduchom.
Chalkogenidy (Sulfidy, Selenidy, Teluridy) link
Tvoria chalkogenidy najčastejšie typu Ln₂S₃, Ln₂Se₃, Ln₂Te₃. Európium, yterbium a samárium tvoria aj monochalkogenidy LnS, LnSe, LnTe (s Ln²⁺). Niektoré majú zaujímavé polovodičové, termoelektrické a magnetické vlastnosti.
Pniktogenidy (Nitridy, Fosfidy, Arzenidy...) link
Tvoria zlúčeniny ako nitridy (LnN), fosfidy (LnP), arzenidy (LnAs). Nitridy sú často žiaruvzdorné keramické materiály.
Karbidy, Boridy, Silicidy link
Tvoria binárne zlúčeniny aj s týmito prvkami (LnC₂, Ln₂C₃, LnB₄, LnB₆, LnSi₂ atď.), často sú to tvrdé žiaruvzdorné materiály s kovovým vzhľadom a zaujímavými elektrickými a magnetickými vlastnosťami (napr. LaB₆ – katódy, Gd₅Si₄ – magnetokalorický jav).
Soli oxokyselín link
Tvoria soli s bežnými oxokyselinami. Typické rozpustnosti vo vode sú nasledovné: rozpustné sú dusičnany Ln(NO₃)₃·nH₂O a zvyčajne aj sírany Ln₂(SO₄)₃·nH₂O (rozpustnosť síranov klesá s rastúcou teplotou a mierne aj s rastúcim Z). Naopak, nerozpustné alebo málo rozpustné sú uhličitany Ln₂(CO₃)₃·nH₂O, fosforečnany LnPO₄ a šťaveľany Ln₂(C₂O₄)₃·nH₂O. Rozdiely v rozpustnosti sa historicky využívali pri ich separácii frakčnou kryštalizáciou alebo zrážaním.
Komplexné zlúčeniny link
Lantanoidy (najmä ako Ln³⁺ ióny) tvoria komplexné zlúčeniny, aj keď s menšou tendenciou ako d-prvky. Väzby v komplexoch majú prevažne iónový charakter. Preferujú ligandy s "tvrdými" donorovými atómami (kyslík, fluór, dusík). Typické koordinačné čísla sú vysoké (najčastejšie 8 a 9). Vo vodných roztokoch existujú ako hydratované ióny [Ln(H₂O)₈]³⁺ alebo [Ln(H₂O)₉]³⁺. Veľmi stabilné komplexy tvoria s multidentátnymi chelatačnými ligandami ako EDTA⁴⁻, DTPA⁵⁻, DOTA⁴⁻. Tieto komplexy sú dôležité pri separácii a v medicíne (MRI kontrastné látky s Gd³⁺).
Objav: Jöns Jacob Berzelius, Wilhelm Hisinger a Martin Heinrich Klaproth (1803)
Izolácia: William Francis Hillebrand a Thomas H. Norton (1875)
T. topenia
795 °C
T. varu
3443 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
140.116 u
Atómový polomer
185 pm
Hustota
6689 kg/m³
Elektronegativita
1.12
Ionizačná energia
534.4 kJ/mol
Elektrónová afinita
55 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Základná charakteristika
- Ako oxid ho nezávisle objavili Jöns Jacob Berzelius, Wilhelm Hisinger a Martin Heinrich Klaproth v roku 1803. Kovovú formu izolovali William Francis Hillebrand a Thomas H. Norton v roku 1875.
- Je to mäkký, kujný a ťažný kov železošedej farby.
- Patrí medzi lantanoidy a je najrozšírenejším lantanoidom v zemskej kôre.
- Na vzduchu je pomerne reaktívny, pokrýva sa vrstvou oxidu; pri zahriatí môže horieť.
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, hlavne v mineráloch ako monazit a bastnäsit, spolu s ostatnými lantanoidmi.
- Najbežnejšie a najstabilnejšie oxidačné stavy sú +III (ceritý, ión Ce³⁺ je bezfarebný) a +IV (ceričitý, ión Ce⁴⁺ je často žltooranžový až červený).
- Jeho zliatina so železom (známa ako mischmetal, ktorá obsahuje aj iné lantanoidy) je pyroforická a používa sa na výrobu kamienkov do zapaľovačov.
- Niektoré jeho zlúčeniny sa využívajú ako vysokoúčinné leštiace prostriedky pre sklo a optiku, v katalyzátoroch (napr. v automobilových katalyzátoroch), ako UV absorbéry a v samočistiacich rúrach.
- Ďalšie zlúčeniny céru sa používajú pri výrobe špeciálnych skiel, keramiky a v luminoforoch.
Oxid ceričitý link
Oxid ceričitý (CeO₂) je bledožltý až biely prášok. Kľúčová zložka automobilových katalyzátorov (zásobník kyslíka), leštidlo na sklo a UV absorbent.
Síran ceričitý link
Síran ceričitý (Ce(SO₄)₂) je oranžovo-žltá látka, silné oxidačné činidlo v analytickej chémii (cerimetria).
Objav: Carl Auer von Welsbach (1885)
Izolácia: Neznámy (1931)
T. topenia
935 °C
T. varu
3130 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
140.908 u
Atómový polomer
185 pm
Hustota
6640 kg/m³
Elektronegativita
1.13
Ionizačná energia
527 kJ/mol
Elektrónová afinita
93 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Prazeodým patrí medzi lantanoidy (prvky vzácnych zemín), ktoré sa v prírode vyskytujú vždy spoločne v tých istých mineráloch, ako sú monazit alebo bastnäsit. Pre svoju extrémnu chemickú podobnosť s ostatnými lantanoidmi sa preň neuvádza samostatný zoznam minerálov, ale zoskupuje sa pod spoločnou kategóriou prvkov vzácnych zemín.
Načítavajú sa molekulárne štruktúry...
Základná charakteristika
- Ako oxid ho objavil Carl Auer von Welsbach v roku 1885 oddelením od didýmu, kovovú formu sa podarilo izolovať až v roku 1931.
- Je to mäkký, kujný a ťažný kov striebornej farby.
- Patrí medzi lantanoidy.
- Na vzduchu pomaly oxiduje za vzniku zelenej vrstvy oxidu.
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, sprevádzajúc ostatné lantanoidy v mineráloch ako monazit a bastnäsit.
- Najbežnejší oxidačný stav je +III (prazeodymitý, ión Pr³⁺ je typicky zelený); menej stabilný je stav +IV.
- Používa sa v zliatinách (napr. s horčíkom na výrobu vysokopevnostných kovov pre letecké motory, v mischmetali pre kresacie kamienky).
- Jeho zlúčeniny farbia sklo a keramiku na žltozeleno a používajú sa v niektorých typoch ochranných okuliarov (napr. pre zváračov, pohlcujú žlté svetlo).
- Využíva sa aj v luminoforoch a pri výrobe silných permanentných magnetov (v zliatinách s neodýmom a železom).
Oxid prazeodymitý link
Oxid prazeodymitý (Pr₆O₁₁) je tmavohnedý až čierny prášok (zmes Pr³⁺/Pr⁴⁺). Používa sa ako žltý pigment do skla a keramiky a je súčasťou didýmového skla pre ochranné okuliare sklárov.
Chlorid prazeodymitý link
Chlorid prazeodymitý (PrCl₃) je svetlozelená hygroskopická tuhá látka. Slúži ako medziprodukt pri výrobe kovového prazeodýmu.
Objav: Carl Auer von Welsbach (1885)
Izolácia: Neznámy (1925)
T. topenia
1024 °C
T. varu
3074 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
144.242 u
Atómový polomer
185 pm
Hustota
7010 kg/m³
Elektronegativita
1.14
Ionizačná energia
533.1 kJ/mol
Elektrónová afinita
184.87 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Neodým patrí medzi lantanoidy (prvky vzácnych zemín), ktoré sa v prírode vyskytujú vždy spoločne v tých istých mineráloch, ako sú monazit alebo bastnäsit. Pre svoju extrémnu chemickú podobnosť s ostatnými lantanoidmi sa preň neuvádza samostatný zoznam minerálov, ale zoskupuje sa pod spoločnou kategóriou prvkov vzácnych zemín.
Načítavajú sa molekulárne štruktúry...
Základná charakteristika
- Ako oxid ho objavil Carl Auer von Welsbach v roku 1885 oddelením od didýmu, kovovú formu sa podarilo izolovať až v roku 1925.
- Je to mäkký, kujný a ťažný kov striebornej farby s mierne žltkastým nádychom.
- Patrí medzi lantanoidy.
- Na vzduchu pomerne rýchlo koroduje (oxiduje), stráca lesk.
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, sprevádzajúc ostatné lantanoidy v mineráloch ako monazit a bastnäsit.
- Hlavný a najstabilnejší oxidačný stav je +III (neodymitý, ión Nd³⁺ je typicky fialový alebo ružový v roztokoch a soliach).
- Je kľúčovou zložkou najsilnejších známych permanentných magnetov (NdFeB magnety), ktoré majú široké využitie v elektronike (pevné disky, reproduktory, slúchadlá), motoroch a generátoroch.
- Používa sa pri výrobe laserov (napr. Nd:YAG lasery), ktoré sa využívajú v medicíne, priemysle a výskume.
- Jeho zlúčeniny farbia sklo a keramiku na rôzne odtiene fialovej, ružovej až modrej farby a používajú sa aj v ochranných okuliaroch.
Neodýmové magnety link
Neodýmové magnety (Nd₂Fe₁₄B) sú najsilnejšie známe komerčné permanentné magnety. Používajú sa v elektromotoroch (EV, HDD), generátoroch (veterné turbíny), reproduktoroch a MRI.
Oxid neodymitý link
Oxid neodymitý (Nd₂O₃) sa používa na farbenie skla a keramiky (fialová/červená). Sklo s Nd₂O₃ sa používa v laserovej technike (Nd:YAG lasery) a v ochranných okuliaroch.
Objaviteľ: Jacob A. Marinsky, Lawrence E. Glendenin a Charles D. Coryell (1945)
Pomenoval: Izotopy prométia
T. topenia
1042 °C
T. varu
3000 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
145 u
Atómový polomer
185 pm
Hustota
7264 kg/m³
Elektronegativita
1.13
Ionizačná energia
540 kJ/mol
Elektrónová afinita
12.45 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Údaje o výskyte nie sú dostupné.
Zlúčeniny a minerály
Prométium je rádioaktívny, nemá žiadne stabilné izotopy a v prírode sa prakticky nevyskytuje (s výnimkou nemerateľných stopových množstiev). Pripravuje sa umelo v jadrových reaktoroch. Keďže sa netvorí prirodzenými geologickými procesmi, nemá žiadne vlastné minerály.
Načítavajú sa molekulárne štruktúry...
Základná charakteristika
- Syntetizovali a identifikovali ho Jacob A. Marinsky, Lawrence E. Glendenin a Charles D. Coryell v roku 1945.
- Je to kovový prvok; presný vzhľad nie je dobre známy kvôli rádioaktivite a vzácnosti, predpokladá sa striebrolesklý vzhľad.
- Patrí medzi lantanoidy.
- Všetky jeho izotopy sú rádioaktívne; je jedným z dvoch prvkov pred bizmutom (s technéciom) bez stabilného izotopu.
- Najdôležitejší izotop je ¹⁴⁵Pm (polčas rozpadu 17,7 roka); častejšie sa spomína ¹⁴⁷Pm (polčas rozpadu 2,62 roka), vznikajúci v jadrových reaktoroch.
- Chemické vlastnosti sú menej preskúmané kvôli rádioaktivite; očakávajú sa podobné ako u ostatných lantanoidov.
- V prírode sa vyskytuje len v extrémne stopových množstvách ako produkt spontánneho štiepenia uránu.
- Umelo sa získava štiepením v jadrových reaktoroch alebo bombardovaním neodýmu neutrónmi.
- Hlavný a prakticky jediný oxidačný stav v zlúčeninách je +III (prométitý, ión Pm³⁺ je typicky ružový/fialový).
- Kvôli rádioaktivite nemá významnú biologickú úlohu; vyžaduje opatrnú manipuláciu.
- Používa sa v malých množstvách v atómových batériách (betavoltaické články, ¹⁴⁷Pm ako zdroj beta žiarenia).
- Využíva sa aj ako zdroj beta žiarenia v niektorých meracích prístrojoch (napr. meranie hrúbky) a historicky v luminiscenčných farbách.
Známe izotopy a zlúčeniny prométia link
Prométium-147 (¹⁴⁷Pm) je najvýznamnejší rádioaktívny izotop prométia. Je to beta žiarič s polčasom rozpadu približne 2.6 roka. Využíva sa v atómových batériách s dlhou životnosťou, pri presnom meraní hrúbky a historicky v rádioluminiscenčných farbách.
Oxid prométitý link
Oxid prométitý (Pm₂O₃) je tuhá látka s ružovou alebo levanduľovou farbou. Keďže je chemicky stabilnejší ako samotné rádioaktívne prométium-147 (¹⁴⁷Pm), mnohé aplikácie využívajú tento izotop práve vo forme oxidu prométitého.
Objav: Jean Charles Galissard de Marignac (1853)
Izolácia: Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran (1879)
T. topenia
1072 °C
T. varu
1900 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
150.362 u
Atómový polomer
185 pm
Hustota
7353 kg/m³
Elektronegativita
1.17
Ionizačná energia
544.5 kJ/mol
Elektrónová afinita
15.63 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Základná charakteristika
- Spektroskopicky ho pozoroval Jean Charles Galissard de Marignac (1853), vo forme oxidu ho izoloval Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran v roku 1879.
- Je to strieborno-biely kov, pomerne tvrdý.
- Patrí medzi lantanoidy.
- Na vzduchu je relatívne stabilný, pri vyšších teplotách oxiduje.
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, sprevádzajúc ostatné lantanoidy v mineráloch ako monazit a bastnäsit.
- Najbežnejší oxidačný stav je +III (samaritý, ión Sm³⁺ je typicky bledožltý); relatívne stabilný je aj stav +II (samarnatý, ión Sm²⁺ je červenohnedý).
- Používa sa pri výrobe silných permanentných magnetov (SmCo magnety), ktoré sú odolné voči vysokým teplotám a korózii.
- Využíva sa v jadrovej energetike ako absorbátor neutrónov v riadiacich tyčiach jadrových reaktorov.
- Jeho zlúčeniny sa používajú v niektorých typoch laserov, ako katalyzátory v organickej chémii a v luminoforoch.
Známe izotopy a zlúčeniny samária link
Izotop ¹⁴⁹Sm sa používa ako neutrónový absorbér v jadrových reaktoroch. Rádioizotop ¹⁵³Sm sa používa v medicíne na liečbu bolesti pri kostných metastázach.
Oxid samaritý link
Oxid samaritý (Sm₂O₃) je bledožltý prášok. Používa sa ako absorbér infračerveného žiarenia v sklách, ako katalyzátor a prekurzor pre magnety.
Jodid samarnatý link
Jodid samarnatý (SmI₂) je tmavozelená tuhá látka, silné a selektívne redukčné činidlo v organickej syntéze (Kaganovo činidlo).
Samárium-kobaltové magnety link
Samárium-kobaltové magnety (SmCo₅, Sm₂Co₁₇) sú veľmi silné permanentné magnety s vynikajúcou teplotnou stabilitou. Používajú sa vo vysokoteplotných motoroch a mikrovlnných zariadeniach.
Objav: Sir William Crookes a Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran (1890)
Izolácia: Eugène-Anatole Demarçay (1901)
T. topenia
826 °C
T. varu
1529 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
151.964 u
Atómový polomer
185 pm
Hustota
5244 kg/m³
Elektronegativita
1.20
Ionizačná energia
547.1 kJ/mol
Elektrónová afinita
11.2 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Údaje o zlúčeninách a mineráloch nie sú dostupné.
Základná charakteristika
- Spektroskopicky ho pozorovali Sir William Crookes a Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran (koniec 19. storočia), definitívne ho izoloval (ako soľ) Eugène-Anatole Demarçay v roku 1901.
- Je to strieborný, pomerne mäkký kov, niekedy s mierne žltkastým nádychom.
- Patrí medzi lantanoidy a je považovaný za najreaktívnejší z nich.
- Na vzduchu rýchlo oxiduje a reaguje s vodou.
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, sprevádzajúc ostatné lantanoidy v mineráloch ako monazit a bastnäsit.
- Najbežnejšie oxidačné stavy sú +III (europitý, ión Eu³⁺ je typicky bledoružový) a +II (europnatý, ión Eu²⁺ je bezfarebný alebo slabo žltkastý).
- Jeho zlúčeniny sú kľúčové pre výrobu červených a modrých luminoforov používaných v televíznych obrazovkách, žiarivkách a LED diódach.
- Využíva sa v niektorých typoch laserov a v jadrovej energetike ako absorbátor neutrónov.
Známe zlúčeniny európia link
Zlúčeniny európia sú nenahraditeľné ako aktivátory luminoforov:
- Eu³⁺ poskytuje červenú emisiu (napr. v Y₂O₃:Eu³⁺). Používa sa v televízoroch, monitoroch, úsporných žiarivkách a LED.
- Eu²⁺ poskytuje modrú alebo zelenú emisiu.
Objav: Jean Charles Galissard de Marignac a Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran (1880)
Izolácia: Neznámy (1935)
T. topenia
1312 °C
T. varu
3000 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
157.253 u
Atómový polomer
180 pm
Hustota
7901 kg/m³
Elektronegativita
1.20
Ionizačná energia
593.4 kJ/mol
Elektrónová afinita
13.22 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Gadolínium patrí medzi lantanoidy (prvky vzácnych zemín), ktoré sa v prírode vyskytujú vždy spoločne v tých istých mineráloch, ako sú monazit alebo bastnäsit. Pre svoju extrémnu chemickú podobnosť s ostatnými lantanoidmi sa preň neuvádza samostatný zoznam minerálov, ale zoskupuje sa pod spoločnou kategóriou prvkov vzácnych zemín.
Načítavajú sa molekulárne štruktúry...
Základná charakteristika
- Ako oxid ho objavili Jean Charles Galissard de Marignac (1880) a Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran (1886), kovovú formu izolovali až v roku 1935.
- Je to striebrobiely, pomerne mäkký a kujný kov.
- Patrí medzi lantanoidy.
- Ako jediný lantanoid (a jeden z mála prvkov) je feromagnetický pri izbovej teplote a pod ňou (Curieho teplota približne 20 °C).
- Na suchom vzduchu je relatívne stály, vo vlhkom vzduchu pomaly oxiduje.
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, sprevádzajúc ostatné lantanoidy v mineráloch ako gadolinit (podľa ktorého je pomenovaný), monazit a bastnäsit.
- Jeho jediný stabilný oxidačný stav v zlúčeninách je +III (gadolinitý, ión Gd³⁺ je bezfarebný vďaka polozaplnenému f-orbitálu – konfigurácia f⁷).
- Má najvyšší účinný prierez pre záchyt tepelných neutrónov spomedzi všetkých známych stabilných izotopov prvkov, čo ho robí zaujímavým pre jadrovú techniku.
- Vykazuje silný magnetokalorický efekt (zmena teploty materiálu pri zmene vonkajšieho magnetického poľa), čo sa skúma pre využitie v magnetickom chladení.
- Používa sa v jadrovej energetike ako absorbátor neutrónov (v riadiacich tyčiach) a ako súčasť detektorov neutrónov.
- Jeho zlúčeniny sa využívajú ako kontrastné látky pri zobrazovaní magnetickou rezonanciou (MRI) v medicíne.
- Ďalej sa používa v niektorých luminoforoch (napr. zelený luminofor v röntgenových zosilňovačoch obrazu) a v špeciálnych zliatinách.
Oxid gadolinitý link
Oxid gadolinitý (Gd₂O₃) je biely prášok. Používa sa v špeciálnych sklách, keramike, ako súčasť fosforov a materiálov pre regulačné tyče v jadrových reaktoroch.
Komplexy Gd³⁺ pre MRI link
Komplexy Gd³⁺ s chelatačnými ligandami (napr. Gd-DTPA) slúžia ako kontrastné látky pre magnetickú rezonanciu (MRI).
Objav: Carl Gustav Mosander (1843)
T. topenia
1356 °C
T. varu
3123 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
158.925 u
Atómový polomer
175 pm
Hustota
8219 kg/m³
Elektronegativita
1.10
Ionizačná energia
565.8 kJ/mol
Elektrónová afinita
112.4 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Terbium patrí medzi lantanoidy (prvky vzácnych zemín), ktoré sa v prírode vyskytujú vždy spoločne v tých istých mineráloch, ako sú monazit alebo bastnäsit. Pre svoju extrémnu chemickú podobnosť s ostatnými lantanoidmi sa preň neuvádza samostatný zoznam minerálov, ale zoskupuje sa pod spoločnou kategóriou prvkov vzácnych zemín.
Načítavajú sa molekulárne štruktúry...
Základná charakteristika
- Ako oxid ho objavil Carl Gustav Mosander v roku 1843.
- Je to striebrobiely, pomerne mäkký a kujný kov.
- Patrí medzi lantanoidy.
- Na vzduchu je relatívne stály, pomaly oxiduje.
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, sprevádzajúc ostatné lantanoidy v mineráloch ako gadolinit, monazit a euxenit.
- Najbežnejší oxidačný stav je +III (terbitý, ión Tb³⁺ je zvyčajne bledoružový alebo bezfarebný); relatívne stabilný je aj stav +IV (terbičitý, ión Tb⁴⁺ je hnedý, vďaka polozaplnenému f-orbitálu – konfigurácia f⁷).
- Jeho zlúčeniny sú kľúčové pre výrobu zelených luminoforov používaných v žiarivkách, LED diódach a röntgenových zosilňovačoch obrazu.
- Používa sa v magnetostrikčných materiáloch (napr. zliatina Terfenol-D), ktoré menia svoj tvar v magnetickom poli a využívajú sa v senzoroch a aktuátoroch.
- Využíva sa aj v niektorých typoch pevných diskov a ako dopant v optických vláknach.
Oxid terbitý link
Oxid terbitý (Tb₄O₇) je tmavohnedý až čierny prášok (zmes Tb³⁺/Tb⁴⁺). Je hlavnou surovinou pre výrobu zlúčenín terbia a používa sa pri výrobe zelených fosforov.
Zelené fosfory link
Ióny Tb³⁺ sú základom pre jasne zelené fosfory používané v osvetlení (žiarivky, LED), displejoch a röntgenových detektoroch.
Terfenol-D link
Terfenol-D je zliatina Tb, Dy a Fe, ktorá vykazuje obrovskú magnetostrikciu. Používa sa v sonaroch, aktuátoroch a senzoroch.
Objav: Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran (1886)
Izolácia: Frank Spedding (1950)
T. topenia
1407 °C
T. varu
2567 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
162.5 u
Atómový polomer
175 pm
Hustota
8551 kg/m³
Elektronegativita
1.22
Ionizačná energia
573.0 kJ/mol
Elektrónová afinita
33.96 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Dysprózium patrí medzi lantanoidy (prvky vzácnych zemín), ktoré sa v prírode vyskytujú vždy spoločne v tých istých mineráloch, ako sú monazit alebo bastnäsit. Pre svoju extrémnu chemickú podobnosť s ostatnými lantanoidmi sa preň neuvádza samostatný zoznam minerálov, ale zoskupuje sa pod spoločnou kategóriou prvkov vzácnych zemín.
Načítavajú sa molekulárne štruktúry...
Základná charakteristika
- Ako oxid ho objavil Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran v roku 1886, kovovú formu izoloval Frank Spedding okolo roku 1950.
- Je to striebrobiely, relatívne tvrdý kov s kovovým leskom.
- Patrí medzi lantanoidy (ťažké lantanoidy).
- Na vzduchu je pomerne stály, ale pomaly oxiduje; reaguje s vodou a kyselinami.
- Vyznačuje sa veľmi vysokou magnetickou susceptibilitou, najmä pri nízkych teplotách.
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, sprevádzajúc ostatné lantanoidy v mineráloch ako monazit a bastnäsit.
- Jeho stabilný a najbežnejší oxidačný stav je +III (dysprozitý, ión Dy³⁺ je typicky žltozelený).
- Používa sa pri výrobe vysokovýkonných permanentných magnetov (napr. NdFeB magnety, kde prídavok dysprózia zvyšuje ich koercitivitu a odolnosť voči demagnetizácii pri vyšších teplotách).
- Využíva sa v magnetostrikčných materiáloch (napr. Terfenol-D, spolu s terbiom), v niektorých typoch osvetľovacej techniky (napr. halogenidové výbojky) a v jadrovej energetike ako absorbátor neutrónov.
Oxid dysprozitý link
Oxid dysprozitý (Dy₂O₃) je biely až svetložltkastý prášok. Používa sa v keramike, sklách a ako súčasť cermetov pre regulačné tyče v jadrových reaktoroch.
Permanentné magnety (NdFeB) link
Dysprózium sa pridáva do NdFeB magnetov (spolu s Tb) na zvýšenie ich teplotnej stability a odolnosti voči demagnetizácii, čo je kľúčové pre motory v elektromobiloch a generátory vo veterných turbínach.
Metalhalogenidové výbojky link
Jodid dysprozitý (DyI₃) sa používa ako prísada do vysokointenzívnych výbojok na produkciu intenzívneho bieleho svetla.
Objav: Marc Delafontaine, Jacques-Louis Soret a Per Teodor Cleve (1878)
T. topenia
1461 °C
T. varu
2600 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
164.93 u
Atómový polomer
175 pm
Hustota
8795 kg/m³
Elektronegativita
1.23
Ionizačná energia
581.0 kJ/mol
Elektrónová afinita
32.61 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Holmium patrí medzi lantanoidy (prvky vzácnych zemín), ktoré sa v prírode vyskytujú vždy spoločne v tých istých mineráloch, ako sú monazit alebo bastnäsit. Pre svoju extrémnu chemickú podobnosť s ostatnými lantanoidmi sa preň neuvádza samostatný zoznam minerálov, ale zoskupuje sa pod spoločnou kategóriou prvkov vzácnych zemín.
Načítavajú sa molekulárne štruktúry...
Základná charakteristika
- Ako oxid ho objavili Marc Delafontaine, Jacques-Louis Soret a Per Teodor Cleve nezávisle v roku 1878.
- Je to mäkký, kujný a ťažný kov striebrobielej farby.
- Patrí medzi lantanoidy (ťažké lantanoidy).
- Na suchom vzduchu je pomerne stály, vo vlhkom vzduchu a pri vyšších teplotách pomaly oxiduje.
- Má najvyšší magnetický moment (10,6 µB na atóm) spomedzi všetkých prirodzene sa vyskytujúcich chemických prvkov.
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, sprevádzajúc ostatné lantanoidy v mineráloch ako monazit a gadolinit.
- Jeho stabilný a jediný bežný oxidačný stav v zlúčeninách je +III (holmitý, ión Ho³⁺ je typicky žltý alebo bledoružový v závislosti od aniónu a koncentrácie).
- Používa sa pri výrobe špeciálnych magnetických zliatin na vytváranie silných magnetických polí.
- Využíva sa v niektorých typoch pevnolátkových laserov (napr. holmiové YAG lasery), ktoré emitujú infračervené žiarenie a používajú sa v medicíne (napr. chirurgia, stomatológia).
- Jeho zlúčeniny sa používajú ako farbivá pre sklo a keramiku (žlté alebo červené sfarbenie) a v jadrovej energetike ako absorbátor neutrónov.
Oxid holmitý link
Oxid holmitý (Ho₂O₃) je svetložltý prášok, silne paramagnetický. Používa sa ako farbivo pre sklo (žlté/červené) a ako kalibračný štandard pre spektrofotometre.
Lasery (Ho:YAG) link
Ho:YAG lasery emitujú infračervené žiarenie (≈ 2,1 μm) silne absorbované vodou. Využívajú sa v medicíne na presné rezanie tkanív (urológia, ortopédia).
Magnety link
Vďaka extrémne vysokému magnetickému momentu sa holmium používa na výrobu pólových nástavcov v najsilnejších magnetoch.
Objav: Carl Gustav Mosander (1843)
Izolácia: Wilhelm Klemm a Heinrich Bommer (1934)
T. topenia
1529 °C
T. varu
2868 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
167.259 u
Atómový polomer
175 pm
Hustota
9066 kg/m³
Elektronegativita
1.24
Ionizačná energia
589.3 kJ/mol
Elektrónová afinita
30.1 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Erbium patrí medzi lantanoidy (prvky vzácnych zemín), ktoré sa v prírode vyskytujú vždy spoločne v tých istých mineráloch, ako sú monazit alebo bastnäsit. Pre svoju extrémnu chemickú podobnosť s ostatnými lantanoidmi sa preň neuvádza samostatný zoznam minerálov, ale zoskupuje sa pod spoločnou kategóriou prvkov vzácnych zemín.
Načítavajú sa molekulárne štruktúry...
Základná charakteristika
- Ako oxid ho objavil Carl Gustav Mosander v roku 1843, kovovú formu izolovali Wilhelm Klemm a Heinrich Bommer v roku 1934.
- Je to mäkký, kujný a ťažný kov striebrobielej farby.
- Patrí medzi lantanoidy (ťažké lantanoidy).
- Na vzduchu je pomerne stály, pomaly oxiduje.
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, sprevádzajúc ostatné lantanoidy v mineráloch ako gadolinit, euxenit a xenotím.
- Jeho stabilný a jediný bežný oxidačný stav v zlúčeninách je +III (erbitý, ión Er³⁺ je typicky ružový).
- Hlavné využitie nachádza v optických vláknach ako dopant pre optické zosilňovače (EDFA - Erbium-Doped Fiber Amplifier), ktoré sú kľúčové pre diaľkovú optickú komunikáciu.
- Používa sa v niektorých typoch pevnolátkových laserov (napr. Er:YAG lasery), ktoré emitujú infračervené žiarenie a využívajú sa v medicíne (napr. dermatológia, stomatológia) a diaľkovom meraní.
- Jeho zlúčeniny sa používajú ako farbivá pre sklo a keramiku (na dosiahnutie ružového sfarbenia) a v niektorých luminoforoch.
Oxid erbitý link
Oxid erbitý (Er₂O₃) je ružový prášok. Používa sa ako ružové farbivo pre sklo a keramiku a ako dopant pre optické vlákna a lasery.
Optické zosilňovače (EDFA) link
Najdôležitejšia aplikácia erbia je v optických vláknach dopovaných erbiom (EDF), ktoré tvoria základ zosilňovačov EDFA. Tieto zosilňujú optické signály v telekomunikačnom pásme okolo 1550 nm, čo je nevyhnutné pre diaľkové optické siete (internet).
Lasery (Er:YAG, Er:Glass) link
Er:YAG lasery (2940 nm) sa používajú v medicíne (dermatológia, stomatológia). Er:Glass lasery (1540 nm) sú "bezpečné pre oči" a používajú sa v diaľkomeroch a LIDARoch.
Objav: Per Teodor Cleve (1879)
Izolácia: Theodore William Richards (1911)
T. topenia
1545 °C
T. varu
1950 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
168.934 u
Atómový polomer
175 pm
Hustota
9320 kg/m³
Elektronegativita
1.25
Ionizačná energia
596.7 kJ/mol
Elektrónová afinita
99 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Túlium patrí medzi lantanoidy (prvky vzácnych zemín), ktoré sa v prírode vyskytujú vždy spoločne v tých istých mineráloch, ako sú monazit alebo bastnäsit. Pre svoju extrémnu chemickú podobnosť s ostatnými lantanoidmi sa preň neuvádza samostatný zoznam minerálov, ale zoskupuje sa pod spoločnou kategóriou prvkov vzácnych zemín.
Načítavajú sa molekulárne štruktúry...
Základná charakteristika
- Ako oxid ho objavil Per Teodor Cleve v roku 1879, vysoko čistú vzorku izoloval Theodore William Richards v roku 1911.
- Je to mäkký, kujný a ťažný kov strieborno-sivej farby.
- Patrí medzi lantanoidy (ťažké lantanoidy) a je najmenej sa vyskytujúcim stabilným lantanoidom v zemskej kôre.
- Na vzduchu je pomerne stály, ale pomaly oxiduje.
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, v malých množstvách sprevádzajúc ostatné lantanoidy v mineráloch ako gadolinit, euxenit a xenotím.
- Jeho stabilný a hlavný oxidačný stav v zlúčeninách je +III (tulitý, ión Tm³⁺ je typicky bledo zelený). Existuje aj menej stabilný stav +II.
- Vzhľadom na svoju vzácnosť a vysokú cenu má obmedzené praktické využitie.
- Používa sa v niektorých typoch pevnolátkových laserov.
- Rádioaktívny izotop ¹⁷⁰Tm, získaný ožarovaním stabilného túlia v jadrovom reaktore, sa používa ako zdroj röntgenového žiarenia v prenosných röntgenových prístrojoch a v rádioterapii.
Oxid tulitý link
Oxid tulitý (Tm₂O₃) je svetlozelený prášok. Používa sa pri výrobe laserových kryštálov a ako prekurzor.
Prenosné röntgenové zdroje link
Rádioizotop ¹⁷⁰Tm sa po aktivácii v reaktore používa ako zdroj žiarenia v prenosných röntgenových prístrojoch.
Lasery (Tm:YAG) link
Tm:YAG lasery emitujú infračervené žiarenie okolo 2000 nm a používajú sa v medicíne.
Objav: Jean Charles Galissard de Marignac (1878)
Izolácia: Neznámy (1953)
T. topenia
824 °C
T. varu
1196 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
173.045 u
Atómový polomer
175 pm
Hustota
6570 kg/m³
Elektronegativita
1.10
Ionizačná energia
603.4 kJ/mol
Elektrónová afinita
-1.93 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Yterbium patrí medzi lantanoidy (prvky vzácnych zemín), ktoré sa v prírode vyskytujú vždy spoločne v tých istých mineráloch, ako sú monazit alebo bastnäsit. Pre svoju extrémnu chemickú podobnosť s ostatnými lantanoidmi sa preň neuvádza samostatný zoznam minerálov, ale zoskupuje sa pod spoločnou kategóriou prvkov vzácnych zemín.
Načítavajú sa molekulárne štruktúry...
Základná charakteristika
- Ako oxid ho objavil Jean Charles Galissard de Marignac v roku 1878, kovovú formu izolovali až v roku 1953.
- Je to jasný, strieborný, pomerne mäkký a kujný kov.
- Patrí medzi lantanoidy (ťažké lantanoidy).
- Na vzduchu je relatívne stály, ale pomaly oxiduje.
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, sprevádzajúc ostatné lantanoidy v mineráloch ako gadolinit, monazit a xenotím.
- Najbežnejšie oxidačné stavy sú +III (yterbitý, ión Yb³⁺ je bezfarebný) a +II (yterbnatý, ión Yb²⁺ je žltozelený).
- Používa sa ako dopant v špeciálnych zliatinách (napr. na zlepšenie pevnosti nehrdzavejúcej ocele).
- Využíva sa v niektorých typoch pevnolátkových laserov (napr. Yb:YAG lasery) a v optických vláknach.
- Niektoré jeho izotopy sa skúmajú pre potenciálne využitie v prenosných röntgenových prístrojoch.
- Vďaka svojim unikátnym atómovým vlastnostiam je kľúčovým prvkom vo výskume ultra-presných atómových hodín, ktoré slúžia na testovanie fundamentálnych fyzikálnych konštánt a potenciálne aj na detekciu temnej hmoty alebo iných fyzikálnych anomálií.
Oxid yterbitý link
Oxid yterbitý (Yb₂O₃) je biely prášok. Používa sa v keramike, špeciálnych sklách a ako prekurzor.
Lasery a vláknová optika link
Yterbium je kľúčovým dopantom pre vysokovýkonné vláknové lasery (Yb-doped fibers) pre priemysel a výskum.
Atómové hodiny link
Atómy yterbia sa používajú na konštrukciu jedných z najpresnejších atómových hodín na svete.
Objav: Georges Urbain, Carl Auer von Welsbach a Charles James (1907)
Izolácia: Neznámy (1953)
T. topenia
1652 °C
T. varu
3402 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
174.967 u
Atómový polomer
175 pm
Hustota
9841 kg/m³
Elektronegativita
1.27
Ionizačná energia
523.5 kJ/mol
Elektrónová afinita
33.4 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Lutécium patrí medzi lantanoidy (prvky vzácnych zemín), ktoré sa v prírode vyskytujú vždy spoločne v tých istých mineráloch, ako sú monazit alebo bastnäsit. Pre svoju extrémnu chemickú podobnosť s ostatnými lantanoidmi sa preň neuvádza samostatný zoznam minerálov, ale zoskupuje sa pod spoločnou kategóriou prvkov vzácnych zemín.
Načítavajú sa molekulárne štruktúry...
Základná charakteristika
- Ako oxid ho nezávisle objavili Georges Urbain, Carl Auer von Welsbach a Charles James v roku 1907. Kovovú formu izolovali až v roku 1953.
- Je to striebrobiely, tvrdý a hustý kov.
- Patrí medzi lantanoidy a je považovaný za posledný prvok tejto série.
- Spomedzi lantanoidov je najtvrdší, najhustejší a má najvyššiu teplotu topenia (približne 1652 °C).
- Na vzduchu je relatívne stály, ale pomaly oxiduje.
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, v malých množstvách sprevádzajúc ostatné, najmä ťažké lantanoidy v mineráloch ako monazit a xenotím.
- Jeho stabilný a jediný bežný oxidačný stav v zlúčeninách je +III (lutecitý, ión Lu³⁺ je bezfarebný vďaka úplne zaplnenému f-orbitálu – konfigurácia f¹⁴).
- Vzhľadom na svoju vzácnosť a vysokú cenu má veľmi obmedzené komerčné využitie.
- Používa sa v niektorých špeciálnych katalyzátoroch v chemickom priemysle.
- Niektoré jeho rádioaktívne izotopy (napr. ¹⁷⁷Lu) sa skúmajú a využívajú v nukleárnej medicíne na liečbu niektorých typov rakoviny (rádioterapia).
Oxid lutecitý link
Oxid lutecitý (Lu₂O₃) je biely prášok. Používa sa pri výrobe katalyzátorov, keramiky a ako prekurzor.
Scintilátory pre PET link
Kryštály na báze lutécia, ako LSO (Lu₂SiO₅:Ce) a LYSO (Lu-Y oxyortosilikát:Ce), sú kľúčovými materiálmi pre detektory v pozitrónovej emisnej tomografii (PET).
Liečba rakoviny link
Rádioizotop ¹⁷⁷Lu sa používa v cielenej rádionuklidovej terapii (napr. ¹⁷⁷Lu-DOTATATE).
