Лютеций (Lu) в таблице Менделеева: период, группа, масса

Теория:

Лютеций (Lu) в периодической системе: 6‑й период, 3‑я группа (по устаревшей классификации — III B), атомная масса 178,49 а.е.м.

Занимает положение в 6-м периоде, являясь последним элементом в ряду лантаноидов.

Это определяет его уникальную природу как самого тяжелого и твердого среди редкоземельных металлов.

Будучи химическим гомологом (аналогом) лантана и иттрия, он завершает семейство лантаноидов, демонстрируя максимальное проявление лантаноидного сжатия.

Из-за полностью заполненной 4f-оболочки лютеций часто рассматривается как мост между лантаноидами и переходными d-металлами, что делает его свойства более похожими на гафний, чем на легкие редкоземельные элементы.

Его нахождение в 3-й группе (ранее — побочная подгруппа III группы) задает ключевые параметры:

Стабильную и практически единственную валентность III.

А также высокую химическую стойкость и тугоплавкость по сравнению с другими лантаноидами.

Структура атома подтверждается его электронной формулой (конфигурацией):

[Xe] 4f¹⁴ 5d¹ 6s².

На которой наглядно можно определить его положение как f-блочного элемента (завершающего ряд), у которого первый электрон начинает заполнять 5d-подуровень.

Лютеций в таблице Менделеева можно определить на основании закона периодичности: положение в группе (3 / III B) и периоде (6‑й), а также порядкового номера / атомного номера (Z = 71).

Как определить положение Лютеция в Таблице Менделеева

Локация лютеция в таблице описывается характеристиками его атомного ядра — его «химическим аттестатом» (паспортом):

1. Порядковый номер (атомный номер).
2. Наименование (название) элемента.
3. Группа (вертикальный ряд, семейство скандия/иттрия).
4. Период (горизонтальный ряд).
5. Электронное семейство (лютеций — f‑элемент, завершающий ряд лантаноидов).

Порядковый номер / атомный номер (Z = 71)

• Служит уникальным кодом элемента в системе.
• В ядре — 71 протон; в нейтральной оболочке — 71 электрон.
• Электронное строение: [Xe] 4f¹⁴ 5d¹ 6s².

Важно: Полностью заполненная 4f-оболочка делает лютеций самым химически стабильным среди лантаноидов, лишая его характерных для этой группы магнитных свойств, присущих элементам с неспаренными f-электронами.

Название и символ

• Название: «лютеций» (от латинского «Lutetia» — древнее название Парижа).
• Символ: Lu.
• Примечание: Элемент был открыт в 1907 году независимо тремя учеными, но приоритет закрепился за Жоржем Урбэном.

Группа (3 / III B)

Расположен в 3-й группе; по классической классификации — побочная подгруппа III группы (подгруппа скандия).

Химический потенциал:

• Валентность лютеция: постоянная валентность III.
• Степень окисления: +3. Оксид лютеция (Lu₂O₃) обладает выраженными основными свойствами и высокой температурой плавления.

Период (6‑й)

Находится в 6‑м периоде — его электроны распределены по шести энергетическим уровням.

Влияние на свойства:

• Лантаноидное сжатие: Из-за накопления заряда ядра в 6-м периоде радиус атома лютеция минимален среди всех предшествующих ему лантаноидов. Это делает его самым плотным и твердым в своем ряду.
• Парамагнетизм: В отличие от многих лантаноидов, чистый лютеций проявляет слабый парамагнетизм, так как f-оболочка полностью завершена.

Все значения элементов в полной сводной таблице параметров химических элементов (Z, Ar, Группа, Период).

Относительная атомная масса (Ar)

• Ar(Lu) ≈ 174,97 а.е.м.
• Определение: значение, определяемое стабильным изотопом лютеций-175 и долгоживущим радиоактивным изотопом лютеций-176.

Все значения для всех элементов можно узнать в таблице атомных масс.

f‑Элемент (электронное семейство)

Хотя формально лютеций является f-элементом, его 4f-подуровень полностью заполнен (4f¹⁴).

Специфика блока: Завершая f-блок 6-го периода, лютеций фактически открывает путь к заполнению d-оболочки (элемент гафний). Это объясняет его близость по свойствам к d-металлам.

Определение энергетических уровней Лютеция по Таблице Менделеева

Положение Лютеция (Lu) в системе Менделеева — это готовый «паспорт» его внутреннего устройства.

1. 6-й период (Количество этажей)

Лютеций находится в шестой строке таблицы. Номер периода определяет число электронных слоев.

• Итог: У Лютеция 6 энергетических уровней.

2. Список «жильцов» (Распределение электронов)

Атомный номер Лютеция — 71. Его 71 электрон распределен по уровням следующим образом:

Lu ) 2 ) 8 ) 18 ) 32 ) 9 ) 2

Важное отличие: На четвертом уровне у него максимальное число электронов (32), что характерно для завершенного f-ряда.

3. 3-я группа (Химический характер)

Лютеций возглавляет (или завершает, в зависимости от системы) ряд тяжелых редкоземельных металлов.

• f-элемент: Свойства определяются завершенностью 4f-слоя.
• Место в блоке: Является самым труднодоступным и дорогим среди лантаноидов.

Проверка знаний: Как определить лютеций по таблице Менделеева

Выберите три верных тезиса, которые однозначно характеризуют Лютеций (Lu) в структуре таблицы.

1) Порядковый номер элемента в системе — 71.

2) Расположена в 6-м периоде и 3-й группе (III B).

3) Завершает семейство лантаноидов.

4) Относится к типичным щелочным металлам.

5) Находится во 2-м периоде рядом с Литием.

6) Является газообразным веществом при нормальных условиях.

Часто задаваемые вопросы: