Λουτήτιο: Αχ, ακριβό μου Παρίσι

Μικρό βιογραφικό για το στοιχείο λουτήτιο. Κάθε Κυριακή «Το Βήμα» μάς ξεναγεί και σε μιαν άλλη γωνιά του περιοδικού πίνακα.

Στη φύση δεν το βρίσκουμε σε ελεύθερη κατάσταση. Οταν όμως είναι καθαρό, έχει ασημόλευκη λάμψη, είναι πολύ σκληρό, οξειδώνεται δύσκολα και ενώ είναι λιγότερο σπάνιο από τον άργυρο, επειδή είναι δύσκολο να το πάρουμε σε εντελώς καθαρή μορφή, είναι πιο ακριβό από τα άλλα πολύτιμα μέταλλα με τιμές που βρίσκονται ανάμεσα στα 186 και 340 δολάρια το 1 γραμμάριο, όταν για 1 γραμμάριο λευκόχρυσου δίνεις περίπου 53 δολάρια, για τον χρυσό αντίστοιχα 56 δολάρια και για το παλλάδιο 21 δολάρια.

Το λουτήτιο ανακαλύφθηκε από τον γάλλο χημικό Ζορζ Ιρμπέν (1872-1938) το 1907 στο Παρίσι. Αν ο αναγνώστης ρίξει μια ματιά στον πίνακα των στοιχείων, θα διαπιστώσει ότι το λουτήτιο είναι το τελευταίο στη σειρά των στοιχείων που ονομάζονται λανθανίδες. Το χαρακτηριστικό της «οικογένειας» αυτής είναι το πόσο στενά συνδέονται τα μέλη της, τόσο που ήταν εξαιρετικά δύσκολο με τα μέσα του 18ου και του 19ου αιώνα να χωρίσουν εντελώς τα στοιχεία της οικογένειας από τα διάφορα ορυκτά δείγματα που έφθαναν στα εργαστήρια. Το 1843 βρέθηκαν το έρβιο και το τέρβιο. Και από τα δείγματα που πιστευόταν ότι είχαν μόνο έρβιο προέκυψαν το χόλμιο το 1878 και το θούλιο το 1879. Τελευταίο βρέθηκε το «λουτέκιο», όπως το ονόμασε ο Urbain όταν το ανακάλυψε το 1907 κάνοντας έρευνα στη Σορβόννη, για να τιμήσει, αφού ήταν Γάλλος, το Παρίσι, όπου βρισκόταν και το ερευνητικό του εργαστήριο. Αργότερα, η γνωστή μας IUPAC (International Union for Pure and Applied Chemistry), η διεθνής ένωση η υπεύθυνη μεταξύ άλλων και για τις ονομασίες των όσων νέων στοιχείων προκύπτουν, έδωσε την τελική και επίσημα αποδεκτή ονομασία Lutetium που έγινε στα ελληνικά λουτήτιο.

Αξίζει να αναφερθεί ότι άλλοι δύο ερευνητές, ο Αυστριακός Καρλ Αουερ (1858-1929) στη Γερμανία και ο αγγλικής καταγωγής Τσαρλς Τζέιμς (1880-1928) στις Ηνωμένες Πολιτείες, είχαν κατορθώσει να απομονώσουν το στοιχείο αυτό, αλλά δεν το είχαν ανακοινώσει πρώτοι, οπότε η… δόξα πήγε όλη στον γάλλο χημικό. Μεταξύ του Ιρμπέν και του Αουερ που ήθελε να το ονομάσει κασσιόπειο, από τον ορατό στο Βόρειο Ημισφαίριο αστερισμό της Κασσιοπείας, υπήρξε πολύχρονη διαμάχη, ενώ ο Τζέιμς κρατήθηκε μακριά από αυτόν τον καβγά.

Στην πραγματικότητα, όλοι είχαν φέρει στο φως ένα τριοξείδιο του στοιχείου αυτού (Lu₂O₃), ενώ δείγμα καθαρού μετάλλου λουτήτιο είχαμε μόλις το 1953.

Ατομικός αριθμός: 71

Ατομικό βάρος: 174,967

Σημείο τήξης: 1.663^oC

Σημείο ζέσης: 3.400^oC
Πυκνότητα: 9,8 gr/cm³

Αριθμός ισοτόπων: 35

Δεν έχει ζητήσει κάτι και δεν πρόκειται να ζητήσει, εκτός και αν εμείς κάποια στιγμή δημιουργήσουμε κάποια διατροφική μόδα και με αυτό, επειδή κάποια στιγμή παρατηρήθηκε απλώς ότι τα άλατά του ενεργούν διεγερτικά ως προς τον μεταβολισμό μας. Τα άλατά του όταν περνούν αδιάλυτα από το στομάχι δεν προξενούν βλάβη, αλλά το ίδιο το στοιχείο θεωρείται ελαφρώς τοξικό.

Ο κύριος παραγωγός είναι η Κίνα, η χώρα που παράγει τα περισσότερα ορυκτά με στοιχεία τα οποία ανήκουν στην οικογένεια των λανθανιδών ή και σπάνιων γαιών όπως τα αποκαλούσαν παλαιότερα. Οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Βραζιλία, η Γροιλανδία, η Αυστραλία και η Τανζανία έχουν και αυτές κάποιες ποσότητες στο έδαφός τους, η περιεκτικότητα πάντως σε λουτήτιο στα μεταλλεύματα αυτά των σπάνιων γαιών είναι σε ποσοστό κοντά στο 0,003% πολλές φορές. Και κανένας δεν σκάει και πολύ γι’ αυτό, αφού οι εφαρμογές στις οποίες χρειάζεται το λουτήτιο είναι πολύ λίγες. Δέκα τόνοι από το οξείδιο του λουτητίου παράγονται κάθε χρόνο και από αυτούς παίρνουν το καθαρό μέταλλο με θέρμανση αφού προηγηθεί ένα στάδιο όπου έχει ενωθεί με φθόριο.

Τι το κάνουν όταν το πάρουν στα χέρια τους; Μια χρήση (από τις λίγες, για να λέμε την αλήθεια) είναι για την ιδιότητά του να εκπέμπει σωματίδια-β (τα σωματίδια-β είναι υψηλής ενέργειας και ταχύτητας ηλεκτρόνια ή ποζιτρόνια που εκπέμπονται όταν υπάρχουν οι απαραίτητες συνθήκες). Αυτό δεν είναι κάτι τόσο περίεργο, να εκπέμπονται ηλεκτρόνια ή ποζιτρόνια από τον πυρήνα. Βομβαρδίζοντας το λουτήτιο με νετρόνια κάνουν τον πυρήνα του ασταθή. Και ένας ασταθής πυρήνας με περίσσεια νετρονίων μπορεί να εκπέμψει ένα ηλεκτρόνιο, ένα αντινετρίνο ηλεκτρονίου και το νετρόνιο (λόγω μεταβολής εσωτερικά των κουάρκ που το αποτελούν) να μετατραπεί σε πρωτόνιο. Κάτι αντίστοιχο συμβαίνει όταν έχουμε περίσσεια πρωτονίων, οπότε προκύπτει ποζιτρόνιο. Τα στοιχεία που εκπέμπουν αντινοβολία-β τα χρησιμοποιούν στα διυλιστήρια για να μετρούν με ακρίβεια τη ροή ρευστών, αφού τοποθετήσουν μέσα στον σωλήνα ροής ηλεκτρόδια που μετρούν την άφιξη των σωματιδίων-β σε δύο διαφορετικά σημεία, από μια πηγή που βρίσκεται τοποθετημένη εξωτερικά. Από τη διαφορά στους χρόνους άφιξης προκύπτει με ακρίβεια η ροή του ρευστού, είτε είναι αέριο είτε νερό ψύξης. Επίσης στην παραγωγή των πετρελαϊκών προϊόντων έχει αναφερθεί ότι χρησιμοποιείται και λουτήτιο ως καταλύτης.

Μία ακόμη χρήση του στοιχείου αυτού έχουμε στη ραδιοχρονολόγηση πετρωμάτων όταν δεν είναι εύκολο αυτή να γίνει με άλλες, πιο συνηθισμένες μεθόδους. Το ισότοπο λουτήτιο-176 υφίσταται μια μεταβολή μετά την εκπομπή σωματιδίων-β και τελικά προκύπτει άφνιο-176. Συγκρίνοντας τις ποσότητες των δύο αυτών ισοτόπων σε διάφορα πετρώματα θεωρητικά στην αρχή και πρακτικά μετά το 2001, χάρη στα όργανα που χρησιμοποίησε το Ινστιτούτο Μεταλλειολογίας του Πανεπιστημίου του Μύνστερ στη Γερμανία (Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopy), αυξήθηκε η ακρίβεια χρονολόγησης. Ετσι βρέθηκε ότι θα έπρεπε να θεωρηθεί πως ο γήινος φλοιός δημιουργήθηκε 200 εκατομμύρια χρόνια νωρίτερα από όσο πίστευαν ως τότε, δηλαδή πριν από 4,3 δισεκατομμύρια χρόνια.

Lutetia Parisiorum ήταν το όνομα μιας προ-ρωμαϊκής πόλης στον χώρο ακριβώς όπου βρίσκεται το σημερινό Παρίσι. Ο Στράβων την ανέφερε ως Λουκοτοκία, ο Πτολεμαίος ως Λευκοτεκία και ο Ιούλιος Καίσαρ ως Λουτέτια. Parisii ήταν η ονομασία, στον πληθυντικό, αυτών που αποτελούσαν ένα κελτικό φύλο από τον 3ο αιώνα π.Χ., με έδρα σε μια νησίδα του Σηκουάνα. Κατά μια εκδοχή, Lutetia σήμαινε κατοικία στη λάσπη.