Son Haberler

Lütesyum Nedir, Özellikleri Nelerdir?

-
Eylül 14, 2022
Lütesyum Nedir, Özellikleri Nelerdir?

Lütesyum, en ağır ve en pahalı elementlerden bkocamandır. Tıpta kullanımı giderek yaygınlaşan lütesyumun elde edilmesi çok güç bir süreç gerektirir.

Lütesyum Nedir, Özellikleri Nelerdir?

Lütesyum, kanser rehabilitasyonu ve meteor yaşlarının tespiti gibi hudutlu alanda kullanılan ender toprak elementidir başka bir deyişle lantanittir. En ağır, en yoğun, en ender ve en pahalı lantanit azasıdır. Üç değişik bilim adamı tarafından aynı senelerde bağımsız olarak keşfedilen ve ismi mevzusunda kâşifleri arasında münazaralar yaşanan bir elementtir. Mineralinden ayrıştırılması çok güçtür ve bu sebeple kıymetlidir. Saf metalik formu bulgusundan bu yana son senelerde izole edilebilmiştir. Tıp alanındaki kullanımı giderek yaygınlaşan ehemmiyetli elementler arasındadır. Devamı yazımızda…

Tarihçesi

Lütesyum metali, 1907 senesinde Fransız kimyacı Georges Urbain, Avustralyalı mineralog Baron Carol Auer von Welsbach ve Amerikalı kimyacı Charles James tarafından bağımsız olarak keşfedilmiştir. Yalnızca iterbiyumdan oluştuğu düşünülen itterbia mineralinde bulunmuştur.

Urbain, itterbia mineralinde yaptığı çalışmada, nitrik asit çözeltisinden iterbiyum nitratın bir seri fraksiyonel kristalleştirilmesiyle minerali iki bileşene ayırdı ve iki ender toprak metali oksidini elde etti. Bcerahati neoitterbium, öbürünü de lutecium olarak adlandırdı. Welsbach da aynı usulle lütesyumu yalıttı. James ise, New Hampshire’de mineralden ender toprak metallerini izole etmek için bir bromat fraksiyonel kristalleştirme harekâtını uyguladı. Fraksiyonel kristalleşme süreci, 1940’lı senelerde uygulanan iyon başkalaşım teknikleri keşfedilinceye kadar ender toprak elementleri ayırmakta kullanılan en iyi ayrıştırma usulüydü.

“Lütesyum” sözcüğü, Paris’in Roma yarıyılındaki ismi “Lutetia”den esinlenerek türetilen bir kelimedir. Adı sebebiyle kâşifleri arasında münazaralar yaşanmıştır. Lütesyumu keşfederek özelliklerini ilk defa duyuru eden Urbain, doğduğu kent Paris’in daha önceki ismi “Lutetia”dan esinlenerek “lutecium” ismini önerdi. Lütesyumu bağımsız olarak keşfeden öbür ad Welsbach ise, Cassiopeia takımyıldızından esinlenerek “cassiopeium” teklifini sundu. Sonunda lütesyumun bulgusunun neticelerini ilk defa açıklayan Urbain’in teklifi kabul edildi. 1949 senesinde ismi “lutetium” olarak değiştirildi. Welsbach’ın teklifi olan “cassiopeium” adı ise Alman bilim dünyası tarafından “cassiopium” 1950’li senelere kadar kullanıldı.

Fiziksel ve Kimyevi Özellikleri

Lütesyumun kimyevi sembolü “Lu”, atom numarası 71, atom ağırlığı 174,96, yoğunluğu 9,84 biçimindedir. Erime noktası 1652 derece, kaynama noktası 3402 derecedir. Periyodik cetvelin 3-B grubunda, geçiş metalleri element serisinde yer alır. Ender toprak metalleri olan lantanit serisinin son elementidir. Bazen 6. safha geçiş metallerinin ilk elementi olarak da kabul edilir. Saf lütesyum, florür bileşiğinin metal kalsiyum ile indirgenmesi neticeyi elde edilir. Saf lütesyumun elde edilmesi oldukça güç bir süreç gerektirir. Grubundaki en ağır ve en yoğun elementtir. Boyut olarak itriyum ve skandiyuma daha yakındır. Sünektir, başka bir deyişle ince tellere çekilebilir.

Lütesyum, iterbiyumun çözünmesi neticeyi renksiz tuzlar verir. Luteetil tuzlarının sulu solüsyonları renksizdir. Tuzları çözeltide 3 kıymetlikli iyon verir. Havada korozyona dayanıklıdır. Nemli havada gümüşî beyaz bir metaldir. Cılız asitlerde basitçe çözünür. Metal formu bayağı koşullar altında havada hafif tereddüttür; ancak lütesyum oksit oluşturmak için 150 derecede basitçe yanar. Hidroflorik asit haricinde seyreltilik içinde çözünür. Trihalojenürleri oluşturmak için en hafif dört halojenle tepkine girer. Florür haricindekiler su içinde çözünür. Lütesyum nitratın patlayıcı özelliği vardır.

Tabiatta ender bulunan elementler arasındadır. Ancak gümüş, iyot ve cıvadan daha yaygındır. Yerkabuğunda bulunma oranı kgda 0,5 miligramdır ya da milyonda 0,8 ila 1,7 parça arasındaki oranlarda bulunur. Lütesyum, lantanoid mineralleri içinde öbür ender toprak metalleriyle birlikte bulunur. En çok bulunduğu mineraller; xenotim, monazit ve bastnaesittir. Xenotim ve monazit; ortofosfat mineralleridir ve prometyum harici bütün ender toprak elementlerini kapsarlar. Bastnaesit, fluorür karbonat mineralidir ve lütesyum dışında seryum, lantan, neodimyum ve praseodimyum da kapsar. Monazit minerali yüzde 0,003 oranında lütesyum kapsar. Monazit, toryum ve iterbiyum da kapsar. Toryumdan dolayı bozunma mahsulleri radyoaktiftir. Bu üç ehemmiyetli lütesyum mineralinin içeriklerindeki öbür elementler dolayısıyla ayrıştırılması çok efordur. Bazı nükleer fisyon mahsulleri de lütesyum üretebilir.

Lütesyum, tabiatta iki izotopun karışımından oluşur. Bu izotoplar Lu-175 % 97,4 ve Lu-176’dır % 2,6. Yalnızca Lu-175 kararlıdır ve monoizotopiktir. En kararlı izotopu Lu-176, radyoaktiftir, natürel beta bozunması neticeyi oluşur ve natürel lütesyumun yüzde 2,6’sını oluşturur. Yarılanma ömrü 38 milyar yıldır. Lütesyumun 32 suni radyoizotopu vardır. Bu izotopların yarılanma ömürleri bilinmektedir ve atom kütle numaraları 150 ila 184 arasında değişmektedir. Bu izotoplar Lu-174’şöhret yarılanma ömrü 3,3 sene, Lu-173’şöhret yarılanma ömrü 1,3 yıldır. Öbür bazı radyoaktif izotoplarının yarılanma ömürleri 9 günden daha az; çoğunluğu da yarım saatten daha kısadır. Ağır izotopları beta çürümesi ile bozunarak hafniyum izotopları üretir. Lütesyum ayrıca 150, 151, 153, 162, 166, 180 kütleli 42 adet nükleer izomer kapsar. Bunlar arasındaki en kararlı izomer Lu-177m’nin yarılanma ömrü 160 gün, Lu-174m’nin yarılanma ömrü 142 gündür. En az kararlı Lu-150 izotopu, 45 milisaniyelik yarılanma ömrüne sahiptir. Bir lütesyum atomu 71 elektrona sahiptir. Lütesyum bileşikleri her zaman +3 oksidasyon gidişatı sergiler.


Hangi Alanlarda Kullanılır?

Lütesyumun kullanım alanları hudutlu seviyededir. Çok ehemmiyetli ölçüde ve kalitede kullanımı yoktur. Bunun sebebi yapım güçlüğü ve maliyetinin pahalı olmasıdır. Ticari olarak nötron aktivasyonuna maruz bırakılmış lütesyumun saf bir beta emitör olarak kullanımı yaygındır. Lütesyum alüminyum garnet, litografide lens malzemesi olarak kullanılabilir.

Radyoaktif izotoplardan Lütesyum-176, göktaşlarının yaşını belirlemek için kullanılır. Bazı alaşımlarda ve muhtelif kimyevi tepkinlerde katalizör misyonu görür. Petrol rafinerilerinde hidrokarbonların ayrıştırılması için iyi bir katalizördür. Lu-177 izotopu, nükleer tıpta nöroendokrin urlarda radyonüklid rehabilitasyonunda kullanılır. Nöroendokrin ur terapisinde ve kemik sızısı palyasyonunda radyonüklid olarak kullanımı yaygınlaşmaktadır. Prostat kanseri rehabilitasyonunda da yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu izotopun tıp alanındaki uygulamaları giderek çoğalmaktadır. Lütesyum tantalat, en yoğun ve stabil beyaz materyal olarak x ışını fosforları için ideal bir malzemedir. Lütesyum oksiortosilikat, poiztron emisyon tomografisindeki dedektörlerde kullanılmaktadır. Bu dedektör, bedenin hücresel etkinliklerinin üç boyutlu görüntüsünü veren tıbbi tarama aygıtıdır.

Lütesyum ve bileşiklerinin kullanıldığı bazı mahsuller şunlardır; bellek aygıtları, sabit diskler, tomografi aygıtları, LED ampuller, petrol rafinerileri, sondaj uygulamaları…

Bunları Biliyor Musunuz?

Lütesyumun toksitesi düşüktür, tuzları ve bileşikleri riskli olabilir. Lütesyum oksit ve lütesyum nitrat, en riskli bileşiklerinden ikisidir. Metal tozunun patlama tehlikeyi vardır.
Lütesyumun bilinen bir biyolojik rolü bulunmuyor. Bitkiler ve hayvanlar için etrafsal bir tehdit oluşturmaz. İnsan bedeninde çok az bulunur. Kemikler, karaciğer ve böbreklerde senede birkaç mikrogram besin yoluyla bedene alındığı varsayım ediliyor.
Lütesyum gibi ender toprak elementlerinin minerallerden ufalaması oldukça güç bir süreç gerektirir. 1946 senesinden itibaren geliştirilen iyon metamorfozu ve solvent özütleme teknikleri yapım maliyetlerini düşürmüştür.
Lütesyum da kapsayan minerallerde 9 değişik element bulunur. Saf metalik lütesyum, minerallerdeki fazla ölçüdeki element sebebiyle son senelerde izole edilebilmiştir.
Lütesyum madenciliği Çin, ABD, Malezya, Brezilya, Hindistan, Sri Lanka ve Avustralya’da yapılmaktadır. En yaygın rezervler de bu ülkelerdedir.
Dünyada toplam 200 bin ton lütesyum rezervi olduğu varsayım edilmektedir.
Dünyada oksit formunda senelik lütesyum yapımı takribî 10 tondur.
Ender toprak metalleri arasında en ender bulunan ve en pahalı olan element lütesyumdur. Kgının maliyeti 10 bin dolardır.
Türkiye’de ekonomik lütesyum rezervi bulunmamaktadır ve madenciliği yapılmamaktadır.