Lu

6s2 4f14 5d12, 8, 18, 32, 9, 2蒸气压3, 2, 1 （弱第一：523.5 kJ·mol−1 第二：1340 kJ·mol−1 第三：2022.3 kJ·mol主条目：镥的同位素镥（Lutetium，台湾称镏，旧译作鏴）是一种化学元素，符号为Lu，原子序为71。镥是一种银白色金属，在干燥空气中能抵抗腐蚀。镥是最后一个镧系元素，有时也算作第六周期首个过渡金属，一般归为稀土元素。法国科学家乔治·于尔班（Georges Urbain）、奥地利矿物学家卡尔·奥尔·冯·威尔士巴赫（Carl Auer von Welsbach）男爵以及美国化学家查尔斯·詹姆士（Charles James）于1907年分别独自发现了镥元素。他们都是在氧化镱矿物中，发现了含有镥的杂质。发现者随即争论谁最早发现镥，不同的命名方案也引起了争议。最终定下的名称是“Lutecium”，取自巴黎的拉丁文名卢泰西亚（Lutetia），后拼法改为“Lutetium”。镥在地球地壳中的含量并不高，但仍比银要常见得多。镥-176是一种较常见的放射性同位素（占所有镥的2.5%），半衰期约为380亿年，可用于测量陨石的年龄。镥一般与钇一同出现，可作合金材料，以及为某些化学反应作催化剂。177Lu-DOTA-TATE可用于放射线疗法，治疗神经内分泌肿瘤。镥原子含71个电子，其电子排布为 4f145d16s2。在进行化学反应时，它会失去两个外层电子和一个5d电子。这较为特殊，因为其他的镧系元素反应时都会用到f-层电子。由于镧系收缩现象，镥原子是所有镧系元素中大小最小的。因此镥的密度、熔点和硬度都是镧系元素之中最高的。另一原因是，镥位于d区块，所以性质与一些较重的过渡金属相似。有时镥也可以归为过渡金属，但国际纯粹与应用化学联合会把它归为镧系元素。镥在化合物中的氧化态是+3。除了碘化镥(III)之外，大部分镥盐都呈白色晶体状，在水溶液中无色。镥的硝酸盐、硫酸盐和醋酸盐在结晶时会形成水合物。其氧化物、氢氧化物、氟化物、碳酸盐、磷酸盐和草酸盐都不可溶于水。标准情况下，镥金属在空气中稍稍不稳定，但在150 °C下会迅速燃烧形成氧化镥。氧化镥可以吸收水分和二氧化碳，可在密闭空间里用于移除水汽和二氧化碳。镥与水的反应相似，且会形成氢氧化镥（反应速度随水温提高而加快）。镥金属可以和最轻的四个卤素形成三卤化物，除氟化物外都可溶于水。镥能轻易溶解于弱酸和稀硫酸中。溶液无色，其中的镥离子与7个或9个水分子配位，平均公式为：3+。地球上的镥由镥-175和镥-176两种同位素组成，其中只有镥-175是稳定的，所以镥属于单一同位素元素。镥-176则会进行β衰变，半衰期为3.78×1010年，占所有自然镥元素的2.5%。至今镥的人造放射性同位素共有32种，质量介乎149.973（镥-150）至183.961（镥-184）。当中较为稳定的有镥-174（半衰期为3.31年）和镥-173（1.37年）。其余的放射性同位素半衰期都在9天以下，大部分甚至低于半小时。所有原子量比镥-175低的同位素都会进行电子捕获，产生镱的同位素，并有少量进行α衰变和正电子发射；原子量比它高的则主要进行β衰变，产生铪的同位素。镥还有42种同核异构体，质量分别有150、151、153至162以及166至180（有些同核异构体具相同的质量）。其中最稳定的有镥-177m（半衰期为160.4天）和镥-174m（142天）。这比镥-173、174和176以外的所有基态放射性同位素的半衰期都要长。法国科学家乔治·于尔班（Georges Urbain）、奥地利矿物学家卡尔·奥尔·冯·威尔士巴赫（Carl Auer von Welsbach）男爵以及美国化学家查尔斯·詹姆士（Charles James）于1907年分别独自发现了镥元素。他们都是在氧化镱矿物中，发现了含有镥的杂质。瑞士化学家让-夏尔·加利萨·德马里尼亚（Jean Charles Galissard de Marignac）曾以为该矿物完全由镱组成。发现者各自对镱和镥提出命名方案：于尔班建议“Neoytterbium”（即“新镱”的意思）和“Lutecium”（取自巴黎的拉丁文名卢泰西亚，Lutetia），而威尔士巴赫则选择“Aldebaranium”和“Cassiopeium”。两者都指责对方的论文是在看过自己的论文后才发表的。国际原子量委员会当时负责审理新元素的命名，于1909年认定于尔班为最先发现者，并因为他最先从德马里尼亚的镱样本中分离出镥，因此元素以他的提议命名。在于尔班的命名受到公认之后，“Neoytterbium”一名就被镱的现名“Ytterbium”淘汰了。直到1950年代，一些德国化学家仍然采用威尔士巴赫的名称“Cassiopeium”。1949年，元素的拼法从“Lutecium”改为“Lutetium”。威尔士巴赫1907年制备的镥样本纯度很高，而于尔班同年制成的样本只含有微量的镥。这使得于尔班以为他发现了第72号元素，并将其称为“Celtium”，但这其实只是纯度更高的镥元素。查尔斯·詹姆士回避了这一争议，转而大规模发展生产，并成为了当时最大的镥供应商。1953年，科学家首次制成纯镥金属。镥并不单独存在于自然中，而是与其他稀土金属一同出现，因此其分离过程非常困难。最主要的商业来源是稀土磷化物矿物独居石：(Ce,La,…)PO4，其中含有0.0001%的镥。地球地壳中镥的含量在0.5 mg/kg左右。主要产国有中国、美国、巴西、印度、斯里兰卡和澳洲。全球镥年产量约为10吨（以氧化物形态开采）。纯镥金属的制备十分困难，是稀土金属中最稀有也最昂贵的，每公斤售价约为1万美元，即金的四分之一左右。镥矿物的加工过程如下。矿石压碎之后，与热浓硫酸反应，形成各种稀土元素的水溶硫酸盐。氢氧化钍会沉淀出来，可直接移除。剩余溶液需加入草酸铵，将稀土元素转化为不可溶的草酸盐。经退火后，草酸盐会变为氧化物，再溶于硝酸中。这可移除主要成分铈，因为其氧化物不可溶于硝酸。硝酸铵可将包括镥在内的多个稀土元素以双盐的形态结晶分离出来。离子交换法可以把镥萃取出来。在这一过程中，稀土元素离子吸附在合适的离子交换树脂上，并会与树脂中的氢、铵或者铜离子进行交换。利用适当的配合剂，可将镥单独洗出。要产生镥金属，可以用碱金属或碱土金属对无水LuCl3或LuF3进行还原反应。由于镥相当稀有，价格昂贵，所以商业用途不多。稳定的镥可以用作石油裂化反应中的催化剂，另在烷基化、氢化和聚合反应中也有用途。镥铝石榴石（Al5Lu3O12）可能可以用于高折射率浸没式光刻技术，作镜片材料。磁泡存储器中用到的钆镓石榴石当中也含有少量的镥，其功用为掺杂剂。掺铈氧正硅酸镥是目前正电子发射计算机断层扫描（PET）技术中的首选探测器物质。镥也被用作发光二极管当中的萤光体。镥的放射性同位素也有几项用途。镥-176具有合适的半衰期和衰变模式，因此被用作纯β粒子射源，其中的镥要先经过中子活化过程。用于测量陨石年龄的镥铪定年法也用到这一同位素。与奥曲肽盐结合的镥-177同位素（类体抑素）可用于针对神经内分泌肿瘤的放射线疗法。钽酸镥（LuTaO4）是已知密度最高的白色稳定物质（9.81 g/cm3），所以是理想的X光萤光体载体材料。白色物质中，只有二氧化钍的密度比它更高（10 g/cm3），但其中的钍具有放射性。和其他稀土金属一样，镥的毒性较低，但其化合物则须小心处理。比如，氟化镥会刺激皮肤，吸入人体后十分危险。硝酸镥也具有危险性：它在加温之后可能会爆炸或燃烧。氧化镥粉末具有毒性，须避免吸入或进食。和其他3族元素及镧系元素相似，镥没有任何生物功用。不过人体之内可发现镥元素，特别累积在骨骼中，少量在肝脏和肾脏中。镥在人体内的含量是所有镧系元素中最低的。并没有数据记录人类的镥摄入量，但经估算约为每年数微克，主要经植物食物进入体内。可溶的镥盐具微毒性，但不可溶的镥盐则没有毒性。