Lutetium

Lutetium, chemisches Symbol Lu, metallisches Element mit der Ordnungszahl 71, das zusammen mit Scandium, Yttrium und Lawrencium in der dritten Nebengruppe des Periodensystems steht und zu den Seltenerdmetallen gezählt wird.

Zwei Wissenschaftler entdeckten Lutetium unabhängig voneinander: 1907 der französische Chemiker Georges Urbain und etwa zur gleichen Zeit der österreichische Chemiker Carl Auer von Welsbach. Von Welsbach gab dem Element den Namen Cassiopeium (nach dem Sternbild Cassiopeia); es wurde aber später Urbains Vorschlag übernommen. Er benannte das Element nach Lutetia, dem lateinischen Namen von Paris.

Die Stellung von Lutetium und Lanthan im Periodensystem war wissenschaftlich lange Zeit umstritten. So wurde Lutetium in der Lanthanoidenreihe und Lanthan in der dritten Nebengruppe platziert. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften sprechen jedoch für die Einordnung von Lutetium als Übergangsmetall in die dritte Nebengruppe.

Lutetium kommt in der Natur in Form von zwei natürlichen Isotopen vor: Lutetium 175 ist am häufigsten (97,4 Prozent), Lutetium 176 ist radioaktiv und hat eine Halbwertszeit von 3,8×10¹⁰ Jahren. Bekannt sind mehr als 30 künstliche Isotope, die alle radioaktiv sind und Halbwertszeiten zwischen wenigen Millisekunden und 3,6 Jahren haben. Unter den Elementen der Erdkruste steht Lutetium an 60. Stelle. Es kommt in der Natur nur in gebundenem Zustand vor, fast immer in Begleitung anderer Seltenerdmetalle, insbesondere von Yttrium. Lutetiumhaltige Erze sind z. B. Samarskit, Xenotim und Gadolinit.

Reines Lutetiummetall wird an der Luft langsam vom Luftsauerstoff zu Lutetium(III)-oxid (Lu₂O₃) oxidiert. Mit Wasser bildet sich Lutetium(III)-hydroxid und Wasserstoff:

2Lu + 6H2O → 2Lu(OH)3 + 3H2.

Lutetium schmilzt bei 1 652 °C und siedet bei 3 327 °C. Seine Dichte liegt bei 9,84 Gramm pro Kubikzentimeter, seine Atommasse beträgt 174,97 u.

In seinen meist weißen oder farblosen Verbindungen tritt Lutetium fast ausschließlich mit der Oxidationszahl +3 auf. Beispiele dafür sind die Halogenide Lutetium(III)-fluorid (LuF₃) oder Lutetium(III)-chlorid (LuCl₃).

Lutetium wird als Cer-Mischmetall verarbeitet. Dabei handelt es sich um eine Legierung, die neben Lutetium und Cer auch Lanthan, Neodym, Praseodym und andere Metalle enthält. Cer-Mischmetall dient zur Herstellung von leichtem Stahl für den Flugzeug-, Raketen- und Fahrzeugbau sowie zur Produktion von Zündsteinen für Feuerzeuge. Lutetiumverbindungen verwendet man auch als Katalysatoren in der chemischen Industrie.