في الكيمياء يعد عنصر اللوتيشيوم (Lutetium) أحد العناصر الكيميائية برمز Lu ورقم ذري مقداره 71 في الجدول الدوري،
كما ويصنف على أنه أحد عناصر مجموعة اللانثانيدات، ويكون على شكل مادة صلبة في درجة حرارة الغرفة.
اكتشاف عنصر اللوتيشيوم
اسم عنصر اللوتيشيوم (بعض الأشخاص يدعوه باللوتيتيوم) مشتق من كلمة (Lutetia) وهو الاسم القديم لمدينة باريس، ويعود الفضل في عملية الاكتشاف لعنصر اللوتيشيوم إلى الكيميائي الفرنسي جورج أوربان، وقد حدث هذا الاكتشاف في عام 1907 ميلادي، على الرغم من أنه قد تم فصله في وقت سابق وبشكل مستقل أيضا بواسطة الكيميائي النمساوي كارل أوير (بارون فون ويلسباخ)، وتم الفصل من خلال عينة الإيتربيوم.
أطلق فون ويلسباخ على العنصر اسم كاسيوبيوم بعد كوكبة كاسيوبيا، ومع ذلك نظرًا لأن أوربين قام بنشر نتائجه قبل أوير، فقد تم تبني اسمه للعنصر من قبل (IUPAC) في عام 1949 ميلادي.
معدن الغادولينيت المكون من الصيغة الكيميائية التالية ((Ce، La، Nd، Y) 2FeBe2Si2O10) عبارة عن معدن تم اكتشافه في محجر بالقرب من مدينة يوتربي في السويد، وهو يعد مصدر لكمية كبيرة ومتنوعة من العناصر الأرضية النادرة، وفي عام 1843 ميلادي لقد تمكن الكيميائي السويدي كارل جوستاف موساندر من فصل هذا المعدن إلى ثلاث مواد مختلفة أطلق عليها: معدن الإيتريا ومعدن الإربيا ومعدن التيربيا.
في العام 1878 ميلادي، قام الكيميائي السويسري جان تشارلز جاليسار دي مارينياك باكتشاف الإربيا نفسها تتكون من عنصرين مختلفين، حيث تم تسمية أحد المكونات يوتربيا بواسطة مارينياك بينما احتفظ المكون الآخر بالاسم إربيا، كما ويعتقد مارينياك أن يوتربيا كان عبارة عن مركب لعنصر جديد وأطلق على هذا العنصر اسم الإيتربيوم.
قام بعض الكيميائيين الآخرين بعمليات لإنتاج وتجريب الإيتربيوم من أجل أن تتم محاولات من أجل تحديد بعض خصائص هذا العنصر، ولكن ولسوء الحظ حصل العلماء المختلفون هؤلاء على نتائج مختلفة من نفس التجارب، بينما كان يعتقد بعض العلماء أن هذه النتائج غير المتساوية كانت ناجمة عن الإجراءات السيئة أو المعدات التي تعاني من الخلل، حيث يعتقد الكيميائي الفرنسي جورج أوربان أن الإيتربيوم لم يكن يعرف على أنه عنصر على الإطلاق ولكنه في الحقيقة مزيج من عنصرين مختلفين.
وفي العام 1907 ميلادي كان أوربن قادرًا على فصل الإيتربيوم إلى عنصرين، وقد أطلق على أحدهما اسم النويتربيوم (neoytterbium) وهو الإيتربيوم الجديد والعنصر الآخر أطلق عليه اسم اللوتيشيوم أو اللوتيتيوم (lutecium)، كما وقد توصل الكيميائي النمساوي كارل أوير فون ويلسباخ، وهو الكيميائي الذي يعمل بشكل مستقل عن أوربن إلى نفس الاستنتاجات في نفس الوقت تقريبًا.
اختار ويلسباخ أسماء البيبارانيوم (Albebaranium) والكاسيوبيوم (cassiopium) لهذه العناصر، ولكن يرجع الفضل في النهاية إلى أوربن في اكتشاف هذه العناصر وفاز بالأحقية في تسميتها، وعلى الرغم من أن الكيميائيين قاموا بتغيير اسم النويتربيوم إلى الإيتربيوم لاحقًا وغيّروا تهجئة اللوتيشيوم (lutecium) إلى التهجئة اللوتيتيوم (lutetium).
يوجد عنصر اللوتيشيوم بكميات صغيرة جدًا في جميع المعادن تقريبًا، والمقصود المعادن التي تحتوي على عنصر الإيتريوم، كما ويتواجد في معدن المونازيت بنسبة حوالي 0.003٪ ، وهو أيضا يعد مصدر تجاري، كما وقد تم عزل المعدن النقي فقط في السنوات الأخيرة وهو يعد واحدة من أصعب طرق التحضير.
يمكن أن يتم تحضير اللوتيشيوم عن طريق عملية الاختزال اللامائي لكلوريد اللوتيشيوم ذو الصيغة الكيميائية التالية: (LuCl3) أو فلوريد اللوتيشيوم ذو الصيغة الكيميائية التالية: (LuF3) كما وتحدث عملية الاختزال تلك باستعمال أحد المعادن القلوية أو المعادن القلوية الأرضية أو ما تعرف بالترابية.
معدن اللوتيشيوم هو عبارة عن معدن أبيض فضي ومستقر نسبيًا في الهواء، كما ويظهر النظير (176-Lu) بشكل طبيعي بنسبة (2.6٪) مع النظير (175-Lu) بنسبة (97.4٪)، وهو يعد معدن مشع بعمر نصف يبلغ حوالي 3 × 10^10 سنة.
معلومات عامة عن اللوتيشيوم
يعتبر عنصر اللوتيشيوم من أصعب العناصر في التحضير وليس له استخدامات عملية على نطاق واسع، على الرغم من أنه يمكن أن يتم استخدام بعض نظائره المشعة كعامل مساعد في عمليات تكسير المنتجات البترولية ومحفز في بعض عمليات الهدرجة والبلمرة.
يمكن أن يتم استخدام نويدات اللوتيشيوم المستقرة، والتي ينبعث منها إشعاع بيتا النقي بعد التنشيط النيوتروني الحراري، وكمحفزات في التكسير والألكلة والهدرجة والبلمرة أيضا، عمليا لم يتم العثور على أي استخدامات تجارية أخرى لعنصر اللوتيشيوم.
بينما يُعتقد أن معدن اللوتيشيوم مثل المعادن الأرضية النادرة الأخرى له تصنيف سمية منخفض، يجب أن يتم التعامل معه بحذر حتى تتوفر المزيد من المعلومات.
النظير (176-Lu) مع نصف عمر مقداره 3.73 × 10^10 سنة يستخدم في وضع العلامات على التجارب لتحديد كمية البروتين المطلق (وهي الكميات المطلقة للبروتينات في الخلية) وفحص مدى تخليق البروتينات في ظل ظروف بيولوجية محددة، كما وتم استخدام النظير (175-Lu) كمتتبع للإنتاجية في قياس طيف كتلة البلازما المقترن حثيًا (ICP-MS) لتحديد البلوتونيوم في البول.
النظير (177-Lu) مع عمر نصف 160 ساعة لديه إمكانية الاستخدام كنظير للعلاج المناعي الإشعاعي لعلاج الأورام الصغيرة ولأغراض التصوير. يستخدم القليل من اللوتيشيوم خارج البحث، حيث أن أحد استخداماته التجارية القليلة هو كمحفز لتكسير الهيدروكربونات في مصافي النفط.
الوفرة الطبيعية: كما هو الحال مع العديد من اللانثانيدات الأخرى فإن المصدر الرئيسي لللوتيشيوم هو معدن المونازيت، حيث يتم استخراجه بصعوبة عن طريق عملية اختزال الفلوريد اللامائي بمعدن الكالسيوم.
معدن اللوتيشيوم في شكله النقي أبيض فضي ومستقر في الهواء، كما ويذوب المعدن بسهولة في الأحماض المخففة – باستثناء حمض الهيدروفلوريك (HF)، حيث تتشكل طبقة واقية من فلوريد اللوتيشيوم ذو الصيغة الكيميائية (LuF3) على السطح وتمنع المعدن من المزيد من الذوبان.
معدن اللوتيشيوم مغناطيسي من 0 كلفن (273 درجة مئوية، أو 460 درجة فهرنهايت) إلى نقطة انصهاره عند 1936 كلفن (1،663 درجة مئوية، أو 3،025 درجة فهرنهايت) مع حساسية مغناطيسية مستقلة عن درجة الحرارة بين 4 و 300 كلفن تقريبًا ( 269 و 27 درجة مئوية، أو 452 و 80 درجة فهرنهايت).
تصبح فائقة التوصيل عند درجة حرارة 0.022 كلفن (−273.128 درجة مئوية، أو 459.63 درجة فهرنهايت) وعند الضغوط التي تتجاوز 45 كيلو بار.
اللوتيشيوم هو معدن نادر من سلسلة اللانثانيدات في الجدول الدوري، وهو يعد العنصر الأكثر كثافة والأعلى ذوبانًا للأرض النادرة وآخر عنصر في سلسلة اللانثانيدات.
لم يتم عزل اللوتيشيوم المعدني النقي إلا في السنوات الأخيرة وهو واحد من أكثر المواد صعوبة في التحضير.
يعتبر اللوتيشيوم مكلفًا للغاية للحصول عليه بكميات مفيدة وبالتالي له استخدامات تجارية قليلة جدًا، حيث كان أحد التطبيقات التجارية بمثابة باعث بيتا نقي باستخدام اللوتيشيوم الذي تعرض لتفعيل النيوترونات.
يتم إضافة كمية صغيرة من اللوتيشيوم كشائب إلى عقيق الغادولينيوم غليم (GGG)، والذي يستخدم في أجهزة ذاكرة الفقاعة المغناطيسية.
الآثار الصحية لللوتيشيوم:
اللوتيشيوم سام بشكل معتدل عن طريق الابتلاع لكن أملاحه غير القابلة للذوبان غير سامة مثل غيره من المعادن الأرضية النادرة، كما ويعتبر اللوتيشيوم ذو تصنيف سمية منخفض ولكن يجب التعامل معه ومركباته بحذر.
الآثار البيئية لللوتيشيوم:
يعتبر الغبار المعدني من اللوتيشيوم من مخاطر الحريق والانفجار، حيث لا يشكل اللوتيشيوم أي تهديد بيئي للنباتات والحيوانات.
