Le lutécium est un métal gris argenté, mou etductile. Ses applications sont limitées en raison de sa rareté et de son prix élevé. La production de cet élément demande en effet de le séparer des autres terres rares avec lesquelles il est toujours présent.
Lutécium est un dérivé savant deLutèce (enlatinLutetia), donné par son découvreur en l'honneur de la ville deParis. En 1949, l'IUPAC a changé la graphie du nouvel élément enlutetium[2]. En français, la variante orthographiquelutétium est acceptée, même si lutécium semble plus courant[6].
En raison du débat relatif à sa découverte, l'élément a longtemps été nommécassiopeium (symboleCp) dans les pays de langue allemande. Cette pratique est désormais désuète.
Diagrammes des découvertes des terres rares. Les dates entre parenthèses sont les dates d'annonces des découvertes[7]. Les branches représentent les séparations des éléments à partir d'un ancien (l'un des nouveaux éléments conservant le nom de l'ancien, sauf pour le didyme).
Le, Urbain montre à l'Académie des sciences de Paris que l'ytterbine de Marignac est en réalité constituée de deux éléments distincts. Il propose de les nommernéo-ytterbium, « afin d'éviter les confusions avec l'ancien élément de Marignac », etlutécium, « dérivé de l'ancien nom de Paris »[8]. Un peu plus tard, le, von Welsbach annonce que ses travaux menés depuis 1905 de cristallisation fractionnée des sels d'ytterbium montrent des spectres prouvant l'existence de deux éléments distincts. Il recommande les nomscassiopeium (Cp, d'après la constellationCassiopée, correspondant au lutécium) etaldebaranium (Ad, d'après l'étoileAldébaran, en remplacement de l'ytterbium)[9],[10]. Parallèlement, à l'Université du New Hampshire, Charles James avait pu isoler des quantités importantes du compagnon de l'ytterbium durant l'été 1907. Apprenant l'annonce faite par Georges Urbain, il renonça à revendiquer la paternité du nouvel élément. Pourtant, parmi les trois scientifiques, il était probablement celui dont les recherches étaient les plus avancées[11].
Durant les années qui suivirent, Urbain et von Welsbach se disputèrent la paternité de la découverte dans un conflit exacerbé par les tensions politiques entre laFrance et l'Autriche-Hongrie. En 1909, laCommission internationale des poids atomiques(en) donna finalement la préséance au lutécium de Georges Urbain (réorthographiélutetium), tout en conservant le nom ytterbium pour le second élément. Jusqu'aux années 1950, de nombreux chimistes de langue allemande continuèrent néanmoins à user du termecassiopeium[11].
Les propriétés physiques et structurelles du lutécium montrent de nombreuses similarités avec lesmétaux de transition, en particulier avec lescandium et l'yttrium. En dépit de ces considérations, lelanthane a longtemps été placé sous l'yttrium dans lestableaux périodiques en tant que premier élément dubloc d, alors que le lutécium était indiqué comme dernier élément dubloc f. Ceci est dû en partie à des erreurs d'appréciation de laconfiguration électronique de ces éléments. Des études spectroscopiques plus récentes ont montré que les 71électrons du lutécium sont arrangés selon la configuration [Xe] 4f145d16s2. Lorsqu'il entre dans une réaction chimique, l'atome perd les trois électrons desorbitales s et d, ce qui est inhabituel car les réactions de la plupart des autreslanthanides impliquent les électrons de l'orbitale f. Il est donc à présent communément admis de commencer le bloc d avec le lutécium et non plus lelanthane[13].
Le lutécium réagit avec la plupart desnon-métaux, en particulier à des températures élevées. Il réagit lentement avec l'oxygène dans des conditions normales et plus rapidement en présence d'humidité, et brûle facilement à partir de150 °C pour former desoxydes. Le métal se dissout facilement dans lesacides faibles pour former des solutions incolores contenant des ionstrivalents.
Le lutécium est présent sur Terre sous forme de deuxisotopes :175Lu et176Lu. Le premier est réputé stable et constitue 97,4 % de l'abondance naturelle de l'élément. Le second est unradionucléide primordial dont lademi-vie excède l'âge de l'univers : 3,78×1010 ans.
Le lutécium est, avec lethulium, le plus rare des lanthanides[c]. Présent à hauteur de 0,5ppm dans lacroûte terrestre, il est néanmoins bien plus courant que certains métaux comme l'argent, lemercure ou lebismuth[15].
On trouve le lutécium avec la plupart des autresterres rares, mais jamais pur, et il est d'ailleurs difficile à séparer des autres éléments. Le principalminerai commercial du lutécium est lamonazite, deformule grossière (Ce,La,Th)PO4, qui contient 0,003 % de lutécium. Lesmines principales se trouvent enRépublique populaire de Chine, auxÉtats-Unis, auBrésil, enInde, auSri Lanka et enAustralie. La production mondiale de lutécium est de l'ordre de 10 tonnes[15]. Le lutécium pur n'a été isolé qu'auXXe siècle et reste très difficile à obtenir : c'est l'une des terres rares les plus chères.
Elles sont très limitées, notamment du fait de son prix par rapport à d'autres lanthanides. Le lutécium peut être utilisé commecatalyseur lors ducraquage, de l'hydrogénation et de lapolymérisation.
↑GeorgesUrbain,« Un nouvel élément, le lutécium, résultant du dédoublement de l'ytterbium de Marignac », dansComptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences,t. 144,,p. 759–762,lire en ligne surGallica
