Lutétium (Lu)

Le lutétium est peut-être l’élément qui a été le plus difficile à séparer. Il fait partie de la série des lanthanides, groupe de 14 éléments qui se trouvent toujours présents et mélangés dans certains minerais rares. Il a été déjà difficile de séparer les plus abondants d’entre eux, car ils ont les mêmes propriétés chimiques. Les plus rares, comme le lutétium ont été découverts en purifiant ceux qu’on avait déjà découverts et qu’on croyait purs.

Lutétium

Lutétium par rapport à un cube de 1 cm de côté. (Image: Wikimedia Commons/Alchemist-hp)

Un peu d’histoire

C’est le cas de l’ytterbium Yb, découvert en 1878 par Gérard de Marignac à Genève. En purifiant et repurifiant l’oxyde d’ytterbium obtenu par de Marignac, Georges Urbain découvrit en 1907 à Paris que ses échantillons contenaient un faible pourcentage d’un élément nouveau. Il donna à cet atome le nom de sa ville, Lutecia en latin, ce que de Marignac, par humilité, ne s’était jamais résolu à faire avec sa ville de Genève.

Le nom lutécium a été changé en lutetium en 1949. Quelques mois plus tard, von Welsbach en Allemagne, découvrait aussi le lutétium, qu’il baptisa cassiopeium, sans savoir que Georges Urbain l’avait précédé à Paris.

Les deux éléments, ytterbium (Z = 70) et lutétium (Z = 71) sont voisins dans le tableau périodique.

Propriétés

Le lutétium est une curiosité de laboratoire, fort coûteuse à cause de sa rareté et des difficultés de sa séparation: 160 $ le gramme en 2011. On ne l’a obtenu sous forme métallique pure qu’en 1953, par action du sodium métallique fondu sur le chlorure LuCl3. Les seules applications qu’on lui a découvert est de fonctionner comme catalyseur d’hydrogénation et de polymérisation en chimie organique.

Le lutétium a la propriété assez rare d’être naturellement radioactif, quoique très faiblement, et ceci à cause de la présence de son isotope 176, qui forme 2,59% du lutétium naturel, et qui a une période très longue (37 milliards d’années).

Le lutétium est le plus lourd et le dernier des lanthanides. L’extraordinaire ressemblance des lanthanides entre eux vient du fait qu’ils ne diffèrent les uns des autres que par le nombre d’électrons sur la 4ème couche d’électrons autour du noyau. Or les terres rares ont 6 couches d’électrons occupées autour du noyau. Et les propriétés chimiques sont déterminées uniquement par leur couche extérieure. C’est pourquoi les lanthanides ont les mêmes propriétés chimiques. Par contre ils n’ont pas les mêmes propriétés magnétiques.

Il vaut la peine de remarquer aussi qu’on ne possède aucune information sur son éventuelle toxicité.

Pour découvrir les propriétés et les utilisations d'autres éléments chimiques, regarde notre dossier «Eléments chimiques au quotidien».

Texte: Maurice Cosandey et Rédaction SimplyScience.ch

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