氢化镥 | 7439-94-3

• 物质功能分类: 无机化工 - 单质
• 分子结构分类: 无机化合物 - 均相金属化合物 - 均相镧系化合物
• 中文名称: 氢化镥
• 中文别名: 镥；镥片状；镥棒；镥粉；金属镥；镥锭
• 英文名称: lutetium
• CAS: 7439-94-3；13598-44-2
• 化学式: Lu
• 分子量: 174.967
• InChiKey: OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N

物化性质

• 熔点：
  1663 °C (lit.)
• 沸点：
  3402 °C (lit.)
• 密度：
  9.84 g/mL at 25 °C (lit.)
• 溶解度：
  溶于稀酸溶液
• 暴露限值：
  ACGIH: TWA 2 ppm; STEL 4 ppmOSHA: TWA 2 ppm(5 mg/m3)NIOSH: IDLH 25 ppm; TWA 2 ppm(5 mg/m3); STEL 4 ppm(10 mg/m3)
• 物理描述：
  Silvery white metal; [Merck Index] Soft and ductile metal; [Hawley]

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  0.0
• 重原子数：
  1
• 可旋转键数：
  0
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.0
• 拓扑面积：
  0
• 氢给体数：
  0
• 氢受体数：
  0

ADMET

毒理性

• 副作用

纤维原性 - 引发组织损伤和纤维化（疤痕形成）。

Fibrogenic - Inducing tissue injury and fibrosis (scarring).

来源:Haz-Map, Information on Hazardous Chemicals and Occupational Diseases

安全信息

• TSCA：
  Yes
• 危险等级：
  4.1
• 危险品标志：
  F
• 安全说明：
  S16,S26,S33,S36/37/39
• 危险类别码：
  R11
• WGK Germany：
  3
• 包装等级：
  III
• 危险类别：
  4.1
• 危险品运输编号：
  UN 3089 4.1/PG 2

制备方法与用途

简介

镥位于镧系元素的最后一个位置（第17位），处于第19组，原子序数为71。它是所有稀土中最重和最大的分子，也是最坚硬和最耐腐蚀的分子之一。在正常大气条件下，它呈现米白色状态。镥共有59种同位素。其中，只有两个是稳定的：Lu-175 占地球上自然丰度的97.41%，而 Lu-176 是寿命较长的放射性同位素，具有长达4.00×10^10年的半衰期，因此被认为是相对稳定的，占自然丰度的2.59%。

发现历史

1907年，法国科学家乔治·于尔班（Georges Urbain）、奥地利矿物学家卡尔·奥尔·冯·威尔士巴赫男爵（Carl Auer von Welsbach）以及美国化学家查尔斯·詹姆士（Charles James）各自独立地从氧化镱矿物中发现了镥。他们都是在分离过程中发现了含有镥的杂质。关于谁最早发现这一元素，不同研究者之间争论不休，并为此提出了不同的命名方案：韦尔斯巴赫将该元素命名为Cp(Cassiopeium)，而尤贝恩则根据巴黎旧名将其命名为Lu(Lutetium)。最终，“Lutecium”被采用作为名称，取自卢泰西亚（Paris的拉丁文名），后来拼写改为“Lutetium”。

来源

在地球上，镥是第60丰富的元素，在稀土元素中排名第15位，是镧系中最稀有的。它存在于独居石砂矿中（印度、澳大利亚、巴西、南非和佛罗里达等地）。独居石中含有微量的所有稀土元素，而镥的浓度约为0.0001%。分离过程相当困难，尤其是在纯金属形式下制备时更为昂贵。

应用

1. 制造某些特殊合金，例如镥铝合金用于中子活化分析。
2. 稳定的镥核素在石油裂化、烷基化、氢化和聚合反应中起催化作用。
3. 作为钇铁或钇铝石榴石的添加元素，以改善某些性能。
4. 用作磁泡贮存器的原料。
5. 掺杂四硼酸铝钇钕晶体，属于盐溶液冷却生长晶体的技术领域。实验表明，掺镥NYAB晶体在光学均匀性和激光性能方面优于NYAB晶体。
6. 在电致变色显示和低维分子半导体中具有潜在用途。此外，镥还用于能源电池技术以及荧光粉的激活剂等。

制备方法 氟化物钙热还原法

该方法主要用于工业纯度的镥金属制备。具体步骤如下：

1. 选择能耐氟化物腐蚀且不与稀土金属反应的钽坩埚，由0.3～0.4mm厚的钽片氩弧焊接而成。
2. 使用799.93Pa氦分压下提纯的钙粒或钙屑作为还原剂，确保其不会被氧化和吸收空气中水分。
3. 将过量10%～15%的金属钙屑与氟化镥混合并装入钽坩埚中压实。随后在真空感应炉中抽真空至1.3×10-4Pa，并缓慢加热至400～600℃，再充入净化氩气至6×10^4Pa。
4. 升温至800～1000℃，使金属开始明显还原反应。当温度升至1800℃并保持10～15min时，将炉料熔化，并分离出CaF2渣，获得致密的金属锭。

此方法得到的产品纯度一般为98%，但为了提高纯度，还需进行进一步升华提纯。升华过程应在手套箱中完成，温度控制在1645℃和冷凝温度850℃之间，最佳升温速率约为1g/h。通常一周内可提炼168g金属。还原产品中的钙含量一般为0.2%～0.5%，而钽坩埚杂质的含量约为0.1%～0.5%。

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  氢化镥 在 iodine 作用下， 以 neat (no solvent) 为溶剂， 生成 碘化镥(III)
  参考文献：
  名称：

  Dudareva, A. G.; Nechitailov, S. B.; Babushkina, T. A., Russian Journal of Inorganic Chemistry, 1989, vol. 34, p. 1809 - 1812

  摘要：

  DOI：
• 作为产物：
  描述：

  氯化镥(III) 以 neat (no solvent) 为溶剂， 生成 氢化镥
  参考文献：
  名称：

  Gmelin Handbuch der Anorganischen Chemie, Gmelin Handbook: Sc: MVol.B2, 2.1.1, page 200 - 207

  摘要：

  DOI：
• 作为试剂：
  描述：

  trans-potassium dimalonatodiaquochromate(III) 在 氢化镥 作用下， 以 水 为溶剂， 生成
  参考文献：
  名称：

  所述的镧系元素离子催化反式-顺式异构化的反式-双（草酸根）-diaquochromate（III）和反式-双（丙二酸）diaquochromate（III）[1]

  摘要：

  镧系元素离子催化反式-顺式的异构化反式-双（草酸根）diaquochromate（II）和反式研究了双（丙二醛）重铬酸盐（III）。发现线性自由能关系使草酸盐反应的催化速率常数与简单的单羧酸和镧系元素的轻（LaGd）成员之间形成的配合物的形成常数相关。结果表明，对于该系列的该部分，反应机理与单羧酸盐配合物中间体的形成有关。当镧系元素离子的离子半径降低到特定值以下时（如系列的后半部分），金属离子与草酸根离子的两个羧酸根保持配位，而不是仅与一个羧酸根键合。在任何一种情况下，异构化为顺式 最终产生产物，并释放出镧系元素离子。

  DOI：

  10.1016/s0020-1693(00)87608-2

文献信息

• Primary aminomethyl derivatives of kaempferol: hydrogen bond-assisted synthesis, anticancer activity and spectral properties
  作者：Shuanglian Cai、Yangyang Kong、Dan Xiao、Yun Chen、Qiuan Wang

  DOI：10.1039/c7ob02927f

  日期：——

  products of kaempferol. The formation of appropriate hydrogen bonds between strong nucleophilic amino acids and phenol is essential for the smooth reaction of the SN2 nucleophilic substitution. The SN2 mechanism hypothesis involving a hydrogen bond-assisted process was also supported by the density functional theory (DFT) analysis. An antiproliferative test of synthetic compounds shows the moderate to potent

  通过涉及曼尼希反应和S N 2亲核取代两个步骤的组合策略合成了山emp酚的一系列伯氨甲基伯衍生物。产物的结构表明，优先的氨基甲基化在山emp酚的A环的C-6或C-8位置，尤其是后者。有趣的是，实验数据表明分子间氢键在山ka酚的主要氨基甲基产物的形成中起关键作用。在强亲核氨基酸和苯酚之间形成适当的氢键对于S N 2亲核取代的平稳反应是必不可少的。在S Ñ密度泛函理论（DFT）分析也支持涉及氢键辅助过程的2种机理假说。合成化合物的抗增殖测试显示，通过CCK-8分析，它对三种人类癌细胞系（HeLa，HCC1954和SK-OV-3）具有中等至有效的细胞毒活性。化合物4e对HeLa细胞显示出选择性的抗增殖活性，且IC50值较低（4.27μm），值得进一步开发。另一个有趣的结果是，大多数金属络合物的最大发射带位于约480 nm处，而Tm和Yb络合物的最大发射带出现在约533 nm处。
• Lanthanide chelates of some quinolinecarboxylic acids
  作者：Alberto Seminara、Amelia Musumeci

  DOI：10.1016/0022-1902(77)80572-1

  日期：1977.1

  The preparation of some lanthanide(III) tris and monobasic bis n-quinolinecarboxylates (n = 4, 6, 8) is reported. All compounds were characterized by elemental analysis and thermoanalytical and conductivity measurements. IR and electronic spectra are also presented, in comparison with the spectra of the corresponding lanthanide(III) 2-quinolinecarboxylates, in order to determine in such a way the ligands

  据报道制备了一些镧系元素（Ⅲ）tris和一元的双正喹啉羧酸酯（n = 4、6、8 ）。所有化合物均通过元素分析，热分析和电导率测量进行了表征。与相应的镧系金属（III）2-喹啉羧酸酯的光谱相比，还给出了红外光谱和电子光谱，以确定配体与阳离子的结合方式。光谱数据表明4-，6-和8-喹啉羧酸形成O-双齿结构，而涉及氮原子的结构可能出现在2-喹啉羧酸的螯合物中。
• Magnetic properties of a new series of rare-earth iron nitrides: R₂Fe₁₇N_y(y approximately 2.6)
  作者：Hong Sun、J M D Coey、Y Otani、D P F Hurley

  DOI：10.1088/0953-8984/2/30/013

  日期：1990.7.30

  A series of interstitial ternary nitrides R2Fe17Ny with 2.3

  一系列间隙三元氮化物 R2Fe17Ny 与 2.3
• Standard enthalpies of formation of some Lanthanide–Cobalt binary alloys by high temperature direct synthesis calorimetry
  作者：S.V. Meschel、P. Nash、Q.N. Gao、J.C. Wang、Y. Du

  DOI：10.1016/j.jallcom.2013.05.162

  日期：2013.11

  Abstract The standard enthalpies of formation of intermetallic compounds of some Lanthanide–Cobalt systems have been measured by high temperature direct synthesis calorimetry at 1373 ± 2 K. The following results in kJ/mol of atoms are reported: CeCo 5 (−9.4 ± 3.3); Ce 2 Co 17 (−6.8 ± 3.2); PrCo 5 (−10.5 ± 2.4); Pr 2 Co 17 (−6.8 ± 3.6); NdCo 5 (−12.7 ± 2.6); Nd 2 Co 17 (−6.6 ± 2.7); SmCo 5 (−12.2 ± 1

  摘要 通过高温直接合成量热法在 1373 ± 2 K 下测量了某些镧系元素-钴系金属间化合物的标准形成焓。 报告了以下结果，单位为 kJ/mol 原子：CeCo 5 (-9.4 ± 3.3) ; Ce 2 Co 17 (-6.8 ± 3.2)；PrCo 5 (-10.5 ± 2.4)；Pr 2 Co 17 (-6.8 ± 3.6)；NdCo 5 (-12.7 ± 2.6)；Nd 2 Co 17 (-6.6 ± 2.7)；钐钴 5 (-12.2 ± 1.8)；Sm 2 Co 17 (-7.2 ± 2.5)；GdCo 5 (-10.0 ± 2.4)；Tb 2 Co 17 (-7.7 ± 2.9)；Dy 2 Co 17 (-8.1 ± 2.9)；HoCo 3 (-17.5 ± 2.2)；ErCo 3 (-19.7 ± 3.3)；TmCo 3 (-22.9 ± 3.0)；LuCo 3 (-23.0
• Can Bismuth Replace Mercury in Redox Transmetallation/Protolysis Syntheses from Free Lanthanoid Metals?
  作者：Zhifang Guo、Victoria Blair、Glen B. Deacon、Peter C. Junk

  DOI：10.1002/chem.201804703

  日期：2018.11.27

  (RTP) syntheses of reactive rare earth compounds from free rare earth metals, HgAr2, and a proligand HL. Thus, the lanthanoid pyrazolates, [Ln(Ph2pz)3(thf)3] (Ph2pz=3,5‐diphenylpyrazolate; Ln=La, 1, Ce, 2, Nd, 3, Tb, 4; thf=tetrahydrofuran), [Ln2(Ph2pz)4(OMe)2(dme)2]⋅2 dme (Ln=Ho, 5, Er, 6, Tm, 7, Lu, 8; dme=1,2‐dimethoxyethane), [Ln(Ph2pz)3(dme)2] (Ln=Dy, 9, Sm, 10), [Ln(tBu2pz)3(thf)2] (tBu2pz=3,

  在由游离稀土金属，HgAr 2和配位体HL合成反应性稀土化合物的氧化还原金属转移/质子分解（RTP）中，三（五氟苯基）铋已被作为二芳基汞的潜在替代品进行了研究。因此，镧系元素吡唑酸盐[Ln（Ph 2 pz）3（thf）3 ]（Ph 2 pz = 3,5-二苯基吡唑酸酯; Ln = La，1，Ce，2，Nd，3，Tb，4 ; thf =四氢呋喃），[LN 2（PH 2 PZ）4（OME）2（DME）2 ] ⋅ 2 DME（Ln为何，5，呃6，Tm，7，Lu，8；dme = 1,2-二甲氧基乙烷），[Ln（Ph 2 pz）3（dme）2 ]（Ln = Dy，9，Sm，10），[Ln（t Bu 2 pz）3（thf）2 ]（t Bu 2 pz = 3,5-二叔丁基吡唑酸酯; Ln = La，11，Ce，12，Sm，13，Gd，14，Dy，15，Ho，16，Tm，17，Yb，18，Lu，19），[Ln（ttfpz）3（thf）3