Úvod
Lutecium (Lu) je stříbřitě bílý, vzácný a drahý kovový prvek. Jeho protonové číslo je 71 a v periodické tabulce se řadí mezi lanthanoidy, kde tvoří poslední a nejtěžší článek této skupiny. Je poměrně tvrdé, husté a na suchém vzduchu relativně stálé. V přírodě se nikdy nenachází v čisté formě, ale vždy doprovází jiné prvky vzácných zemin. Jeho získávání je velmi náročné a nákladné. Hlavním zdrojem je minerál monazit, kde se však vyskytuje jen ve stopovém množství, což z něj činí jeden z nejméně dostupných prvků.
Vlastnosti
Lutecium (Lu), prvek s atomovým číslem 71, je stříbřitě bílý, tvrdý a velmi hustý kov. Představuje poslední a zároveň nejtěžší prvek ze skupiny lanthanoidů. Vyznačuje se nejvyšší teplotou tání (1663 °C) a varu v celé této sérii. Na suchém vzduchu je poměrně stálý, ale ve vlhkém prostředí se pomalu pokrývá vrstvou oxidu. Reaguje s vodou, přičemž reakce je rychlejší za vyšších teplot, a snadno se rozpouští v kyselinách za vzniku vodíku. Vytváří výhradně bezbarvé sloučeniny v oxidačním stavu +3, což je dáno jeho stabilní elektronovou konfigurací.
Vznik názvu
Název prvku navrhl jeho objevitel, francouzský chemik Georges Urbain. Jméno „lutecium“ je odvozeno od slova Lutetia, což byl starověký latinský název pro jeho rodné město Paříž. Urbain tak vzdal poctu městu, kde prvek v roce 1907 poprvé úspěšně izoloval a identifikoval.
Objev
Objev lutecia v roce 1907 je připisován třem vědcům, kteří pracovali nezávisle na sobě. Francouzský chemik Georges Urbain, rakouský vědec Carl Auer von Welsbach a americký chemik Charles James izolovali nový prvek z minerálu, který byl původně považován za čistý oxid ytterbitý. Ukázalo se, že jde o směs dvou oxidů. Urbain svůj objev pojmenoval lutecium podle starověkého názvu Paříže, Lutetia. Welsbach navrhl název cassiopeium. Po dlouhých sporech o prvenství byl nakonec mezinárodně přijat Urbainův název, přestože objev byl skutečně téměř simultánní a prokázal extrémní obtížnost separace lanthanoidů.
Výskyt v přírodě
Lutecium se v přírodě vyskytuje pouze ve sloučeninách a patří mezi nejméně zastoupené prvky vzácných zemin, s obsahem v zemské kůře okolo 0,5 ppm. Nikdy se nenachází samostatně, ale doprovází ostatní lanthanoidy, zejména ty těžší, v minerálech jako jsou monazit, xenotim a gadolinit. Jeho získávání je mimořádně náročné a nákladné kvůli velké podobnosti s ostatními prvky této skupiny. Průmyslově se izoluje z koncentrátů lanthanoidů pomocí sofistikovaných metod, především iontoměničové chromatografie. Čistý kov se poté připravuje redukcí bezvodého fluoridu lutecitého (LuF₃) kovovým vápníkem za vysokých teplot ve vakuu.
Využití
Lutecium, pro svou vzácnost a vysokou cenu, nemá široké komerční využití. Jeho nejdůležitější aplikace je v nukleární medicíně, kde se radioaktivní izotop lutecium-177 používá v cílené radionuklidové terapii k léčbě některých typů nádorů, například neuroendokrinních. V průmyslu slouží jeho sloučeniny jako katalyzátory při krakování uhlovodíků v ropných rafinériích a při polymeračních procesech. V přírodě lutecium nemá žádnou známou biologickou funkci a pro živé organismy není esenciální. Vyskytuje se pouze ve velmi nízkých koncentracích v zemské kůře, obvykle jako příměs v minerálech obsahujících jiné prvky vzácných zemin.
Sloučeniny
Člověkem syntetizované sloučeniny lutecia zahrnují především ty, kde má prvek oxidační číslo +3. Mezi ně patří bílý oxid lutecitý (Lu₂O₃), používaný ve specializované keramice, a halogenidy jako chlorid lutecitý (LuCl₃). Zdaleka nejvýznamnější umělou sloučeninou je oxyortokřemičitan lutecitý (LSO), často dopovaný yttriem (LYSO), který slouží jako vysoce efektivní scintilátor v detektorech pro pozitronovou emisní tomografii (PET). V přírodě lutecium netvoří samostatné minerály. Vyskytuje se rozptýlené v nepatrných množstvích jako příměs v minerálech jiných lanthanoidů, například v monazitu a xenotimu, kde nahrazuje jiné ionty.
Zajímavosti
Lutecium drží mezi lanthanoidy několik prvenství. Je to nejtvrdší a nejhustší prvek z celé této skupiny a má také nejvyšší bod tání. V důsledku takzvané lanthanoidové kontrakce má atom lutecia nejmenší poloměr ze všech lanthanoidů. Jeho přírodní izotop lutecium-176 je radioaktivní, ale s extrémně dlouhým poločasem rozpadu přibližně 38 miliard let. Tato vlastnost se využívá v geochronologii, konkrétně v lutecium-hafniové metodě datování, která umožňuje určit stáří velmi starých hornin a meteoritů, a tím poskytuje cenné informace o rané historii naší sluneční soustavy.
