Tính chất vật lý

Luteti là một kim loại hóa trị 3 chống ăn mòn màu trắng bạc. Nó có bán kính nguyên tử nhỏ nhất và là nguyên tố đất hiếm nặng và cứng nhất.[3][4] Luteti có điểm nóng chảy cao nhất trong nhóm Lantan, có thể liên quan đến Lanthanide contraction.

Tính chất hóa học

Kim loại luteti xỉ chậm trong không khí và dễ cháy ở 150°C tạo thành luteti(III) oxit:

4Lu + 3O2 → 2Lu2O3

Luteti có khả năng cho điện tử và phản ứng chậm với nước lạnh và khá nhanh với nước nóng tạo thành luteti(III) hydroxit:

2Lu (r) + 6H2O (l) → 2Lu(OH)3 (dd) + 3H2 (k)

Kim loại luteti phản ứng với các halogen tạo muối halugenua:

2Lu (r) + 3F2 (k) → 2LuF3 (r) [trắng]2Lu (r) + 3Cl2 (k) → 2LuCl3 (r) [trắng]2Lu (r) + 3Br2 (k) → 2LuBr3 (r)[vàng nhạt]2Lu (r) + 3I2 (k) → 2LuI3 (r)[nâu]

Luteti dễ hoà tan trong axit sulfuric loãng tạo thành dung dịch chứa các ion luteti(III) không màu, tồn tại ở dạng phức [Lu(H2O)9]3+:[5]

2Lu (r) + 3H2SO4 (dd) → 2Lu3+ (dd) + 3SO2–4 (dd) + 3H2 (k)

Các hợp chất

Trong tất cả các hợp chất của nó, luteti có số ôxy hóa +3. Các dung dịch của hầu hết các muối Lu đều không màu và hình thành các tinh thể màu trắng khi khô. Các muối hòa tan như clorua (LuCl3), bromua (LuBr3), iotua (LuI3), nitrat, sunfat và axetat tạo thành các hydrat khi kết tinh. Oxit (Lu2O3), hydroxit, florua (LuF3), cacbonat, photphat và oxalat không hòa tan trong nước.[6]

Luteti(III) tantalat (LuTaO4) là vật liệu đặc nhất có màu trắng và không phóng xạ (mật độ 9,81 g/cm3)[7] và cũng có ý tưởng dùng làm tia X phốtpho.[8][9] Thoria thì đặc hơn (10 g/cm3) và cũng có màu trắng nhưng có tính phóng xạ.

Đồng vị

Luteti tự nhiên gồm 1 đồng vị ổn định 175Lu (chiếm 97,41%) và một đồng vị phóng xạ beta 176Lu có chu kỳ bán rã 3,78×1010 năm (2,59%). Đồng vị phóng xạ này được sử dụng để định tuổi. 33 đồng vị phóng xạ đã được nhận biết, trong đó đồng vị tự nhiên ổn định nhất là 176Lu, và các đồng vị tổng hợp 174Lu có chu kỳ bán rã 3,31 năm, và 173Lu là 1,37 năm. Tất cả các đồng vị phóng xạ còn lại có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 9 ngày, và đa số trong đó có chu kỳ bán rã nhỏ 30 phút.Nguyên tố này có 18 meta state, với trạng thái ổn định nhất là 177mLu (T½=160,4 ngày), 174mLu (T½=142 ngày) và 178mLu (T½=23,1 phút).

Các đồng vị đã được biết đến của luteti có khối lượng nguyên tử nằm trong khoảng từ 149,973 (150Lu) đến 183,961 (184Lu). Cơ chế phân rã chủ yếu trước đồng vị ổn định phổ biến nhất, 175Lu, là bắt điện tử (với vài alpha và positron), và cơ chế chủ yếu sau là phân rã beta. Các sản phẩm phân rã chủ yếu trước 175Lu là các đồng vị của nguyên tố 70 (ytterbi) và các sản phẩm phân rã sau là các đồng vị của nguyên tố 72 (hafni).