Lutecio

El lutecio es un elemento químico que pertenece a la serie química de los lantánidos, también conocida como tierras raras, aunque no comparten muchas de sus propiedades químicas o físicas. Se encuentra en una fase intermedia entre el iterbio y hafnio, dentro de la tabla periódica, con el símbolo Lu y el número atómico 71.

Se trata de un metal con una excelente resistencia a la corrosión en aire, el cual se reduce en presencia de humedad. De los elementos lantánidos es el más difícil de aislar, por lo que se le atribuyen pocos usos, además, su producción es costosa. Es duro, pesado y uno de los más estables de las tierras raras.

Su descubrimiento se les atribuye al científico francés Georges Urbain y al mineralogista Carol Auer von Welsbach en 1907. Ambos, de forma independiente, lo encontraron en impurezas del iterbio, donde Marignac y algunos de sus colegas lo habían considerado puro. Su hallazgo se disputó por muchos años, hasta que en 1949 se llegó a un acuerdo.

Características y propiedades

Al lutecio se le conoce como un metal escondido debido a que se encuentra en la naturaleza mezclada entre varios elementos de la serie de los lantánidos. Además, junto con el itrio y el lantano es de importancia magnética, ya que cuenta con la capacidad de formar iones trivalentes con subcapas completadas.

Otro aspecto destacado es que posee un radio parecido al de otros iones o metales que permiten la formación de soluciones o mezclas con alta capacidad magnética en todas las composiciones.

Se ha encontrado un solo isótopo estable en la naturaleza, el 175 con una abundancia del 97 %, por lo que es monoisotópico. Sin embargo, se han reconocido unos 33 radioisótopos con números másicos entre el 149 y el 184.

De estos últimos, los más estables son el 176, con una vida media de 3,78×10¹⁰ años, pero con una presencia en la naturaleza del 2,59 %, el 174 con una semidesintegración de 3,31 años y el 173 con una vida media de 1,37 años. Los demás, tienen una duración promedio de 9 días.

No se considera un elemento tóxico, pero es manipulado con los más elevados estándares de seguridad y precaución.

Propiedades físicas

• Se encuentra en el ambiente en estado sólido con una densidad de, 9841 kg/m³.
• El punto de fusión lo alcanza a 1925 K (1652 °C) y el punto de ebullición a 3675 K (3402 °C).
• En cuanto a su apariencia, es de color plateado, dúctil y blando, por lo que es maleable y se puede cortar en láminas pequeñas.
• Posee una estructura cristalina hexagonal compacta con un ordenamiento paramagnético.
• Los electrones por nivel energético son 2, 8, 18, 32, 9, 2 y su configuración electrónica es [Xe]4f14 5d1 6s2.

Propiedades químicas

• La química del lutecio es similar a la de los lantánidos, donde hay un efecto de contracción de los átomos, reduciendo considerablemente su volumen.
• Se puede encontrar con otros lantánidos en los minerales monacita, xenotima y Además, sus compuestos siempre contienen el elemento en estado de oxidación +3.
• Posee una electronegatividad de 1,27 en la escala de Pauling.
• Forma soluciones acuosas de sales incoloras y forma sólidos blancos cristalinos cuando se secan a excepción del yoduro. Las sales forman hidratos por cristalización y el óxido, carbonato, hidróxido, fosfato u oxalato que son insolubles en agua.
• Es ligeramente inestable en presencia de aire y se quema con facilidad a los 150 ° C para formar óxido de lutecio. El compuesto resultante tiene la capacidad de absorber agua y dióxido de carbono.
• Reacciona con los cuatro halógenos más ligeros para formar tri haluros, las cuales son solubles en agua con excepción del flúor.
• Se disuelve fácilmente en ácidos débiles.

Usos

El lutecio es uno de los elementos con pocos usos comerciales debido a que su obtención es muy costosa. Sin embargo, las cantidades extraídas se emplean en investigación, como catalizadores de petróleo en la refinería y en algunas reacciones químicas como la hidrogenación o polimerización.

Se ha propuesto para su utilización en litografía y en dispositivos de memoria magnética. En combinación con otros elementos se emplea en los equipos de tomografía y para suministrar energía en las bombillas LED. Además, a nivel científico también se aprovecha para determinar la edad de los meteoritos.

Por otra parte, está siendo objeto de estudio, con muy buen pronóstico, en el tratamiento contra el cáncer. Se está investigando la utilidad de alguno de los 33 radioisótopos identificados con efectividad en cáncer de tipo endocrino y en la próstata.

Dónde se encuentra

Se puede encontrar en todos los metales de tierras raras, pero siempre escondido entre otros elementos. Sus principales zonas de extracción minera se encuentran en Australia, China, Estados Unidos, India, Brasil y Sri Lanka. La monacita PO, que contiene 0,003 % de Lu, es la principal fuente explotable en la actualidad.

Obtención

Debido a que es poco abundante, el lutecio se obtiene al momento de extraer otros metales de los minerales de tierras raras. Se disuelven en ácido sulfúrico, de las cuales se obtienen oxalatos que, al calentarse, se convierten en óxido metálico.

Luego, los óxidos se disuelven en ácido nítrico para extraer el cerio que no se disuelve. Ahora, se aplican técnicas de cromatografía por intercambio iónico o cristalizaciones fraccionadas con varios solventes para obtener haluros. Finalmente, los haluros se reducen con calcio para obtener lutecio puro.

Quién lo descubrió

El descubrimiento del lutecio está relacionado con el hallazgo de los elementos que componen las tierras raras. En 1787, el militar Carl Axel Arrhenius encontró en una cantera de Ytterby (Suecia) un extraño mineral de color negro.

Luego, en 1878 el químico suizo Jean Charles Galissard de Marignac lo analizó deduciendo que era iterbio. Debido a las pocas condiciones de investigación que poseía, no logró determinar que en este mineral se encontraban todas las tierras raras.

Por ello, en 1907 tres científicos, Carl Auer von Welsbach, Georges Urbain y Charles James, presentan los resultados de sus estudios de manera simultánea. Urbain lo denominó lutecium por el antiguo nombre de París y Welsbach eligió cassiopeium por la estrella.

Sin embargo, después de acusaciones de plagio, la IUPAC le otorga el reconocimiento a Urbain y adoptó el nombre lutecium para el nuevo elemento, que en 1949 se cambió a lutetium o lutecio en español.

Referencias

1. Lenntech. - .Lutecio - Lu, de Lenntech.                                                                  website:https://www.lenntech.es/periodica/elementos/lu.htm
2. Instituto Nacional del Cáncer.-. lutecio Lu 177-dotatate, de Instituto Nacional del Cáncer. website:https://www.cancer.gov/espanol/publicaciones/diccionarios/diccionario-cancer/def/lutecio-lu-177-dotatate