（Lutecium，Lutetium）是元素周期表中第71號元素，元素符號為Lu，原子量174.97，屬第六周期ⅢB族。外圍電子構型為4f1?5d16s2。是系元素之一，也是ree之一。镥是法國人烏爾班（G. Vrbain）發現并命名的。它是銀白色金屬，有延展性和順磁性，熔點為1663℃，沸點為3395℃。镥為鑭系元素中最硬、最致密的元素。镥在空氣中比較穩定，能與水緩慢反應，溶于稀酸，無論是在酸性或堿性介質中均為較強的還原劑，镥具有鑭系元素的共同特征。
金屬镥是用堿金屬或堿土金屬還原其鹵化物的方法來制備的。镥的用途不甚廣泛，主要應用其放射性和合成晶體材料。自然界中有兩種同位素，貯量很少，主要存在于獨居石、黑稀金礦和磷礦中，也存在于核裂變的產物中。
發現歷史
20世紀發現并肯定的ree是镥，是1907年法國化學家烏爾班（Georges Urbain，1872-1938）從中分離出來的。他把鐿一分為二，一個稱為neo鐿，另一個稱為镥lutetium。這個名稱來自Lutetia，是法國巴黎的古名，是烏爾班的出生地。
同年韋斯巴赫也從鐿中分離出兩種新元素，分別命名為aldebaranium和cassio-peium，前者來自天文學中金牛星座畢宿五，后者來自天文學中仙后星座Cassiopeia，它們曾被化學家們分別以Ad和Cp為元素符號按原子量大小排列在元素周期表鐿和镥的前面。但是后來證實aldebaranium和鐿是同一元素；巖須屬ium和镥是同一元素。
烏爾班發現的镥并不是純凈的，韋斯巴赫發現的是純凈的，但是烏爾班發表報告比韋斯巴赫早幾個月。雖然化學家們認為韋斯巴赫的結果更為可信，但是镥被留下來，鉲卻留在化學史中。
在ree史上，镥元素是繼之后，第二次關于不同國家在發現新元素的優先權方面出現爭執。因為烏爾班發現“鐿”時使用的方法和韋斯巴赫所使用過的方法相似。同時，美國的化學家賈科莫，在烏爾班和韋斯巴赫的研究成果傳到美國時，他就確定了“鐿”是一種混合物，并且寫出了自己的實驗報告。
1913年，丹麥物理學家奧格·玻爾應用量子論提出原子結構模型，指出71號稀土元素镥的外層電子已達到全充滿。這樣，到20世紀初，和镥的發現已經完成了自然界中存在的所有稀土元素的發現。銪和镥的發現是撞開ree第四道門找到的。在核反應堆中用中子轟擊可以得到的同位素。钷的所有同位素半衰期都比較短，所以長期以來，人們普遍認為自然界中不存在钷。然而，在1964年有報道稱，芬蘭科學家從天然磷灰石中分離出82微克的钷；1965年荷蘭的一個磷酸鹽工廠在處理磷灰石發現了钷的痕量成分。
镥的分布
由于镥離子（Lu3+）的離子半徑與鈣離子半徑相近，因此镥可替換礦物晶體中Ca2+的位置。镥廣泛分布于火成巖、沉積巖和變質巖中，但質量分數很低。在普通巖石中，镥主要賦存于磷灰石、鋯石、石榴石、黑云母和一些ree礦物中（如獨居石、磷釔礦、鈮釔礦、褐簾石、硅鈹礦等）；普通造巖礦物，如斜長石、角閃石、輝石和橄欖石中的镥質量分數很低，通常小于1×10??。酸性火成巖中，部分磷灰石的镥質量分數可達25×10??，獨居石中該值可能更高，鋯石中該值平均為21×10??左右，硅鈹釔礦中該值可達0.n%，但是這種礦物十分稀少，分布有限。
含镥的稀土資源主要集中于美國、印度、俄羅斯、澳大利亞、加拿大、中國等國。其中美國含镥的稀土資源主要為氟碳鈰礦、獨居石、黑稀金礦、硅鈹釔礦和磷釔礦。俄羅斯稀土資源主要是集中于科拉半島的伴生礦床，存在于堿性巖中含稀土的磷灰石。澳大利亞為獨居石資源大國。加拿大主要從鈾礦中副產稀土。印度的稀土資源主要為獨居石，分布于海濱砂礦和內陸砂礦中。中國南方的稀土資源以離子型重稀土和中重稀土為主，其中主要含有Sm、Eu、Gd、Tb、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y和La、Nd等元素的稀土資源集中于江西省、廣東省、廣西壯族自治區、福建省、湖南省等省。
理化性質
物理性質
镥是ree，六方晶系型結構。銀白色金屬，質軟，有金屬光澤，有延展性和順磁性，熔點為1663℃，沸點為3395℃，比重為9.840（25℃），密度9.84 g/cm3。镥為鑭系金屬中最硬、最致密的元素。 镥金屬是良導體，電導率與汞相似，電阻率比銅大40倍～70倍。隨著金屬純度的降低，導電性下降。在超低溫時具有超導性。
化學性質
镥的外圍電子排布為4f1?5d16s2，氧化數以+3價為主，這是由于镥元素原子的第一、第二、第三電離能之和不是很大，成鍵時釋放出來的能量足以彌補原子在電離時能量的消耗。因此，镥的+3氧化態是穩定的。镥金屬是強化學活性的金屬，其活潑性僅次于堿金屬和堿土金屬。镥在空氣中比較穩定，灼燒時可形成氧化物。镥與冷水作用緩慢，與熱水反應較快且放出氫氣，能溶于稀酸，無論是在酸性或堿性介質中均為較強的還原劑。镥具有鑭系金屬的共同特征，能與大部分非金屬反應，能與絕大多數主族和過渡金屬形成化合物。
镥與鹵族元素反應生成勒克斯?（X=F、Cl、Br、I），和氧氣反應生成氧化镥（Lu?O?），與硫反應生成硫化镥（Lu?S?），和氮氣生成氮化镥（LuN），和氫氣生成氫化镥（LuH?），和稀酸反應（稀HCl、H?SO?、HClO?、HAc）反應生成相應的鹽和氫氣。
镥金屬還有強的還原性，是很好的還原劑，能將Fe、Co、Ni、Cr、V、Nb、Ta、Mo、Ti、Zr以及Si等元素的氧化物還原成金屬。
2Lu+3Br2=2LuBr3（加熱）
2Lu+3Cl2=2LuCl3（200℃）
2Lu+3F2=2LuF3
2Lu+6HCl=2LuCl3+3H2
2Lu+6H2O=2Lu(OH)3+3H2
2Lu+3H2SO4（熱）=Lu2(SO4)3+3H2
2Lu+N2=2LuN（1000℃）
4Lu+3O2=2Lu2O3（180-200℃）
同位素
镥的主要同位素有169Lu、170Lu、171Lu、172Lu、173Lu、174Lu、175Lu、176Lu、177Lu、178Lu、179Lu等，其中兩種天然同位素為：175Lu（镥175）和半衰期為2.1×101o年的β放射體176Lu（镥176），豐度分別為97.40%和2.60%。其中176Lu是放射性同位素，其衰變過程屬于分支衰變：一方面通過β輻射衰變成穩定的176Hf，另一方面還可通過電子捕獲衰變成穩定的176Yb，但由于電子捕獲與β衰變之比大約為±3%，所以176Yb的衰變可以忽略不計。
常見化合物
由于镥的散逸層電子構型是5d1、6s2，失去這三個電子后呈三價狀態，而4f電子受外層電子的屏蔽，它們不易受鄰近原子電場的作用，一般不參與化學鍵的形成，因此容易形成穩定的三價化合物。
氧化镥Lu?O?，分子量為397.93，白色粉末，相對密度9.42，熔點2467℃，不溶于水，溶于酸生成相應的無色鹽，在空氣中易吸收二氧化碳和水。主要用于釔鐵和釔鋁石榴石添加元素及熒光粉的活性材料。以褐釔礦提取氧化釔后的镥釔富集物為原料，有機溶劑為萃取劑，煤油為稀釋劑萃取而得。氧化镥可與氯化銨反應生成氯化镥和氨氣。
氯化镥LuCl?，分子量281.36，無色結晶，能溶于水，熱至750℃以上升華。密度為3.98 g/cm3，熔點為905℃，可用于光譜分析用的標準。
镥的制備
萃取分離法
以褐釔鈮礦或重稀土型離子稀土礦提取氧化釔后的銩鐿镥釔富集物為原料，其組成為：Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3和Y2O3。以P???-煤油為有機相，采用回流萃取法，經122級回流萃取，獲得純度大于99.9%氧化镥（Lu?O?）。全流程由萃取段、交換段、洗滌段、反萃段等部分組成。有機相為P507-磺化煤油，料液為镥鐿富集物的硝酸液，回流液使稀土回流到交換段和萃取段，以維持萃取體系中的稀土濃度。由反洗段第122級流出的含镥有機相，用鹽酸液經7級反萃得含稀土的反萃液，反萃液中含有的鹽酸，可通過滲透膜回收。反萃液經草酸沉淀、過濾、灼燒可得高純度的Lu?O?。具體工藝流程為：
镥的分離工藝條件：
金屬鈣還原氟化镥
反應在惰性氣體（氬氣）保護下在密閉的不銹鋼制的反應器中進行。將預先經蒸餾凈化的純金屬鈣與碘化鈉化镥混合加熱，當反應材料本身溫度突然升高，表明反應已開始，但仍需繼續加熱使渣和镥金屬均熔化以獲得很好的分離。金屬鈣還原氟化镥基本反應方程式為：
2LuF?+3Ca=2Lu+3CaF?
金屬鋰還原氯化镥
使用的無水氯化镥預先經真空蒸餾凈化并熔成塊狀。為了防止金屬還原劑帶入雜質，采用鋰蒸氣與熔融的氯化镥作用，反應在密閉的不銹鋼制反應器中進行。在氬氣保護下，加熱熔化氯化镥與蒸發的鋰蒸氣反應，得到金屬镥結晶，其基本反應為：
LuCl?+3li=Lu+3LiCl
此法制取的金屬镥純度高，但還原劑鋰成本較高。
提純
镥金屬的提純有六種方法：包括真空蒸餾法；區域熔煉法；固態電解法（電傳輸或電泳法）；懸浮區熔-電傳輸聯合法；單晶制備法；電解精煉法。選擇工藝方法時需考慮工藝對欲去除雜質的有效性、裝置的效率及金屬的回收率。為了去除較多的雜質，往往需要用兩種或兩種以上的提純方法進行處理，但也只能達到一定限度，一般純度不小于99.99%的品位視為高純度稀土金屬。
應用領域
醫藥領域
放射性藥物利用其發射的射線進行疾病診斷和治療，放射性核素是放射性藥物的根本所在。在諸多治療用放射性核素中，1??Lu（镥177）的半衰期為6.647d，發射3種能量的β?粒子，其粒子能量相對較低，在對病灶發生輻射作用時對骨髓抑制較輕，因此，镥177是一種非常適合于治療的放射性核素。另外，其發射的低能γ射線可用于診斷顯像以及放射治療效果的評價。由于镥177核 素優良的物理特性及在腫瘤治療領域的優勢，其在核醫學內照射治療領域的研究中受到廣泛關注，可用于對神經內分泌腫瘤和前列腺腫瘤的靶向治療。
閃爍晶體材料
镥可用于合成閃爍晶體材料。其中，C.L.Melcher用镥合成出了硅酸镥（Lu?SiO?:Ce，簡寫為LSO:Ce），硅酸镥晶體具有優異的閃爍性能，具有光輸出高，衰減時間短，對射線吸收好，能量分辨率高，機械加工性能好等優點，其綜合性能指標均優于其他閃爍晶體。 使用硅酸镥和硅酸釔镥晶體制成的γ射線探測器廣泛應用于核醫學成像（聚對苯二甲酸乙二醇酯、CT、SPECT）、油井鉆探、高能物理和核物理實驗、安全檢查、環境監測等方面。其中，PET以镥的閃爍晶體為探測元件，獲取示蹤劑在人體內的三維分布及其隨時間變化的信息，是各類醫學成像設備中技術水平高、應用價值大的設備。
電致發光材料
镥可用于電致發光材料。使用镥合成的雙酞菁镥有機化合物可用于LB膜電致變色技術，已獲得多種顏色的彩色顯示，可作為納米有機電致發光材料，用于納米電致變色顯示器。這種顯示器不但具有極快的響應速度，還由于采用了薄膜型結構可以制成比紙還薄的“柔性顯示屏”，且顏色亮度比液晶顯示屏的要高4倍，其顯示內容即使在斷電后也可以保持不變，具有記憶效果和超低耗電量。
其它材料
镥還能制造某些特殊合金，例如镥鋁合金可用于中子活化分析；釔鐵石榴石或釔鋁石榴石的添加镥元素，可改善某些性能；用于復合功能晶體摻镥四硼酸鋁釔釹在光學均勻性和激光性能方面相比于未摻镥均有提高；可用于能源電池技術以及熒光粉的激活劑；還可用于摻鈰摻銪氫氧化鋁镥、摻鈰鋁酸镥釔等晶體材料來制造亞微米成像透明熒光屏，使熒光屏產生神奇的透明顯示效果；摻镥的激光晶體摻釹硼酸鋁釔（NYAB）可以明顯提高其物理化學性能，使NYAB集激光性能和非線性光學性能于一體，可用作激光二極管泵浦、激光復印機、分析儀器、激光視盤放像機、潛艇光通信及眼科激光治療儀等方面；另外，穩定的镥核素在石油裂化、基化、氫化和聚合反應中可起催化作用。
安全事宜
镥是低毒金屬，在體內多以絡合離子轉入體液中，能在血液中長時間的停留，在各臟器和組織中分布較廣，但在肝、骨中的蓄積率不高。镥元素及其化合物的口服和皮下注射的毒性均比較小，對鼠類的半數致死量，其中氯化镥腹腔注射LD50為315 mg/kg，口服LD50為7100 mg/kg，硝酸镥腹腔注射LD50為290 mg/kg。
攝入和蓄積于機體內的镥元素，可利用乙二胺四乙酸二鈉，DTPA(二乙烯三胺五乙酸)或其它氨羧絡合劑的鈣鹽作靜脈注射，經過長期治療能使镥元素逐漸排出體外。但長期使用EDTA等絡合劑可能有—-定的副作用。
參考資料 >
COMPOUND SUMMARY Lutetium.pubchem ncbi.2023-04-26
神奇的放射發光物質—稀土元素钷.科普中國網.2023-12-17