Лантаноиды

В числе потенциальных областей применения элемента N68 атомная энергетика (регулирующие стержни), светотехника(активатор фосфоров), производство ферритов и магнитных сплавов, лазеры. Здесь уже используют окись эрбия с примесью тулия.

 

ТУЛИЙ.

Thule - так во время римской  империи называли Скандинавию  - север Европы. Тулием назвали  элемент, открытый Т. П. Клеве  в 1879 году. Сначала Клеве нашел  новые спектральные линии, он  же первым выделил из гадолинита  бледно-зеленую окись элемента N69.

По данным академика А. П. Виноградова, тулий - самый редкий (если не считать  прометия) из всех редкоземельных элементов. Содержание его в земной коре 8*10^-5 %. По тугоплавкости тулий второй среди лантаноидов: температура его плавления 1550-1600 °С (в разных справочниках приводятся разные величины;  дело, видимо, в неодинаковой чистоте образцов). Лишь лютецию уступает он и по температуре кипения.

Несмотря на минимальную распространенность, тулий нашел практическое применение раньше, чеммногие более распространенные лантаноиды. Известно, например, что  микропримеси тулия вводят в полупроводниковые материалы (в частности, в арсенид галлия) и в материалы для лазеров. Но, как это ни странно, важнее, чем природный стабильный тулий (изотоп 169 Tm), для нас оказался радиоактивный тулий-170.

Тулий-170 образуется в атомных реакторах  при облучении нейтронами природного тулия. Этот изотоп с периодом полураспада 129 дней излучает сравнительно мягкие гамма-лучи с энергией 84 Кэв.

На основе этого изотопа были созданы компактные рентгено-просвечивающие установки, имеющие массу преимуществ  перед обычными рентгеновскими аппаратами. В отличии от них тулиевые аппараты не нуждаются в электропитании, они намного компактнее, легче, проще по конструкции. Миниатюрные тулиевые приборы пригодны для рентгенодиагностики в тех тканях и органах, которые трудно, а порой невозможно, просвечивать обычными рентгеновскими аппаратами.

Гамма-лучи тулия просвечивают не только живые ткани, но и металл. Тулиевые гамма-дефектоскопы очень  удобны для просвечивания тонкостенных деталей и сварных швов. При  работе с образцами толщиной не более 6 мм эти дефектоскопы наиболее чувствительны. С помощью тулия-170 были обнаруженны совершенно незаметные письмена и символические знаки на бронзовой прокладке ассирииского шлема 9 века до н. э.

Препараты тулия-170 используют также  в приборах, называемых мутномерами. Этими приборами определяют количество взвешенных частиц в жидкости по рассеянию  в ней гамма-лучей. Такие приборы  используют при строительстве гидротехнических сооружений.

Для тулиевых приборов характерны компактность, надежность, быстродействие. Единственный их недостаток - сравнительно малый период ролураспада тулия-170.

 

ИТТЕРБИЙ.

И снова элемент, о котором почти  нечего рассказывать. Если шведскому  местечку Иттербю повезло в том  смысле, что его название запечатлелось  в именах четырех химических элементов,то сами эти элементы,исключая иттрий,можно  отнести к разряду наименее интересных. Иттербию, правда, свойственны некоторые  отклонения от редкоземельного стандарта. В частности, он способен проявлять  валентность 2+, это помогает выделить иттербий.

Из всех лантаноидов он больше всего  похож на европий: малые атомный  объемы и атомный радиус, пониженные (по сравнению с другими лантаноидами) плотность и  температура плавления - все это свойственно европию  и иттербию. Зато электропроводность у иттербия почти втрое больше, чем у других лантаноидов, включая  европий.

Окись иттербия и его соли белого цвета.

Практическое применение этого  элемента ограниченно некоторыми специальными сплавами, в основном на алюминиевой  основе. Кроме того, смесь окислов иттербия и иттрия добавляют в огнеупоры на основе двуокиси циркония. Такая добавка стабилизирует свойства огнеупоров.

 

 

ЛЮТЕЦИЙ.

Новая редкоземельная окись лютеция  выделена Жоржем Урбеном в 1907 году из иттербиевой земли. Название нового элемента Урбен произвел от старинного латинского названия столицы Франции  Парижа (видимо,  в противовес гольмию).

Приоритет Урбена оспаривал Ауэр фон  Вельсбах,  который открыл элемент N71 несколькими месяцами позже и  назвал его кассиопеем. В 1914 году Международная комиссия по атомным весам вынесла решение именовать элемент все-таки лютецием, но еще много лет в литературе, особенно немецкой, фигурировало название  "кассиопей".

Лютеций - последний лантаноид, самый  тяжелый  (плотность 9,849 г/см³), самый тугоплавкий (температура плавления 1700 ± 50 °С), самый, пожалуй, труднодоступный и один из самых дорогих. В полном соответствии с правилом лантаноидного сжатия атом лютеция имеет наименьший среди всех лантаноидов объем, а ион Lu³⁺ - минимальный радиус, всего 0,99 Å. По остальным же характеристикам и свойствам лютеций мало отличается от других лантаноидов.

Природный лютеций состоит всего  из двух изотопов - стабильного лютеция-175 (97,412 %) и бета-активного лютеция-176 (2.588 %) с периодом полураспада 20 миллиардов лет. Так что за время существования  нашей планеты количество лютеция  слегка уменьшилось. Искусственным  путем получены еще несколько  радиоизотопов лютеция с периодом полураспада от 22 минут до 500 дней. Последний изотоп лютеция получен  в 1968 году в Дубне.

Практического значения элемент N71 пока не имеет. Известно, однако, что добавка  лютеция положительно влияет на свойства хрома.