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Accueil > Science pour tous > 2019 - Année internationale du tableau périodique des éléments > Tous les éléments présentés

Lutécium

Quinzième et dernier élément de la grande famille des lanthanides, le lutétium (anciennement lutécium) est un métal à l’aspect argenté, assez dur, stable dans l’air sec mais rapidement oxydé à l’humidité. Il brûle dans l’oxygène au-dessus de 150°C. C’est le plus rare des lanthanides après le thulium (élément 69). Il est très peu présent dans la croute terrestre (0.2 à 0.3 ppm). On le rencontre en compagnie des autres lanthanides dans la monazite essentiellement. Sa production est particulièrement difficile. Notons que 2.5 % du lutétium naturel est composé d’un isotope radioactif 176Lu, (période 30 Md d’années). Le lutétium et ses composés possèdent une faible toxicité.

Le lutétium est obtenu selon la même voie que les autres métaux de la famille des lanthanides (voir le schéma général sur la fiche erbium, élément 68). Il est isolé sous forme d’un quelconque de ses sels par le couplage des techniques chromatographiques à échange d’ions et extraction par solvant. Le métal pur est obtenu par réduction du fluorure LuF3 par le calcium sous atmosphère d’argon.

Lutétium métallique (env. 1 cm3) - Crédit photo : Jurii, 2009, images-of-elements.com

Étymologie  : Le métal, dont la paternité de la découverte revient à un scientifique français, tire bien sûr son nom de l’ancienne Lutèce. C’est le seul lanthanide dont l’appellation soit reliée à notre pays, la majorité des métaux de cette famille ayant été dénommé en liaison avec les pays scandinaves ou leur mythologie.

Origine  : Le lutecium est un élément produit principalement (à 80%) par capture de neutrons rapides, comme par exemple lors de la fusion d’étoiles à neutrons, où les neutrons rapides dans les coeurs très denses des étoiles sont capturés et grossissent les noyaux des éléments du pic du fer. Il est aussi synthétisé par capture lente de neutrons dans les étoiles de masse intermédiaire en fin de vie (branche asymptotique des géantes).

Historique  : Dernier lanthanide découvert (le radioactif prométhium exclu), le lutétium a été primitivement identifié au sein d’un échantillon d’ytterbium impur. La paternité de la découverte revient au français Georges Urbain (1907), bien que le minéralogiste autrichien Von Welsbach et l’américain James, indépendamment d’Urbain, reconnurent le métal la même année…mais ne publièrent pas leurs résultats. Diverses appellations furent données : neoytterbium et lutécium pour Urbain, aldébaranium et le cassiopeium pour Von Welsbach. En 1949, l’orthographe de l’élément 71 a été changée en lutétium. Le lutétium pur a été produit pour la première fois en 1953, application des chromatographies à échange d’ions récemment mises au point.

Karl Auer von Welsbach (1858-1929) - Crédit Photo : Auteur inconnu, source OENB, wikimedia.org

Le lutétium dans la vie courante :
Rare, d’obtention difficile, donc très cher, le lutétium n’a que peu d’applications aujourd’hui.
Il peut être utilisé en pétrochimie comme catalyseur de craquage (obtention de petites molécules) ou de polymérisation. Néanmoins, d’autres lanthanides moins chers sont souvent préférés.
Le grenat d’aluminium-lutétium (LuAG) est utilisé comme luminophore dans les ampoules à diodes électroluminescentes.
L’isotope naturel 176Lu radioactif peut être utilisé en datation (méthode lutétium-hafnium). L’isotope artificiel 177Lu couplé à l’octréotide (peptide aux propriétés inhibitrices) est utilisé à titre expérimental dans le traitement ciblé tumeurs endocrines.

Le lutétium à l’Institut UTINAM :
Il n’y a pas d’application pour le lutétium à l’Institut UTINAM