루테튬(루티셤) 원소의 성질과 이용

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루테튬(루티셤 Lutetium, Lu) 원소의 성질과 이용

 

󰋯  원자번호：71 

󰋯  족：3족(6주기), 란타넘족의 15번째 마지막 희토류 금속원소

󰋯  원자량：174.9668

󰋯  밀도：9.841 g/cm^-3

󰋯  각 전자궤도의 전자 수：2, 8, 18, 32, 9, 2

󰋯  mp：1,652℃ / 󰋯  bp：3,402℃

 

루테튬(영어 발음은 루티셤)은 란타넘족에 속하는 마지막 원소로서, 그 매장량은 매우 적은 편이다. 이 원소는 1907년에 프랑스의 화학자 위르뱅(Georges Urbain 1872-1938)과 오스트리아의 광물학자 벨쉬바흐(Carl Auer Welsbach 1858-1929), 그리고 미국의 화학자 제임스(Charles James 1880-1928) 세 과학자가 독립적으로 발견했다.

 

루테튬이라는 명칭은 파리를 의미하는 라틴어 Lutetia 에서 유래했다. 당시 벨쉬바흐는 새 원소 이름을 성좌(星座) 카시오피아를 따서 카시오퓸(cassiopium)이라 부르기를 원했다. 세 번째 동시 발견자인 미국 뉴햄프셔 대학 제임스 교수의 업적은 1999년에야 미국화학회로부터 인정받았다.

 

루테튬은 모나자이트에 3,000분의 1 정도 포함되어 있다. 루테튬 또한 다른 란타넘족 원소들과 마찬가지로 은백색이며 부식에 강한 편이다. 무게(비중)라든가 녹는 온도, 강도는 희토류 금속 중에서 가장 높다.

 

 

이 원소의 가격은 매우 비싸며, 산업적 용도는 많지 못하다. 루테튬에는 42개의 동위원소가 알려져 있으며, 그중 Lu-176은 우주에서 날아온 운석(隕石)의 나이를 측정하는데 이용된다. 루테륨탄탈산염(LuTaO₄)은 밀도가 높은(9.81 g/cm^-3) 안정적인 백색 물질이므로 X-선 광원체를 보관하는 용기로 사용된다.

 

** 희토류 토금속 원소의 확보 경쟁

 

원자번호 57 란타넘(La)부터 71번 루테튬(Lu)까지 15종의 희토류 금속원소는 현대 물리학과 화학의 발전에 따라 새로운 성질이 계속 밝혀지고 있다. 이들이 여러 첨단기술에서 중요한 자원이 되면서 소비량이 급증한다.

 

그러나 희토류 원소를 포함한 모나자이트와 같은 원광(原鑛)은 지구상 극히 제한된 지역에서만 소량 발견되고 있으며, 화학적으로 순수 분리하기가 까다로워 그 값이 계속 상승하고 있다. 희토류 원소의 용도는 점차 확대될 전망이다. 그래서 오늘날 각국은 희토류 금속원소의 자원 확보 경쟁을 벌이고 있다. 희토류 원소를 지구에서 공급받기 어려워지면, 인류는 이들을 찾아 달이나 소행성 등으로 가봐야 할 것이다.

 

 

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