Lutétium – Propriétés – Prix – Applications – Production

À propos du Lutétium

Le lutétium est un métal blanc argenté, qui résiste à la corrosion à l’air sec, mais pas à l’air humide. Le lutétium est le dernier élément de la série des lanthanides, et il est traditionnellement compté parmi les terres rares.

Sommaire

Élément	Lutétium
Numéro atomique	71
Catégorie d’élément	Métal de terre rare
Phase à STP	Solide
Densité	9,841 g/cm3
Résistance à la traction ultime	N / A
Limite d’élasticité	N / A
Module d’élasticité de Young	68,6 GPa
Échelle de Mohs	N / A
Dureté Brinell	900 MPa
Dureté Vickers	1100 MPa
Point de fusion	1663°C
Point d’ébullition	3402°C
Conductivité thermique	16W/mK
Coefficient de dilatation thermique	9,9 µm/mK
Chaleur spécifique	0,15 J/g·K
Température de fusion	18,6 kJ/mole
Chaleur de vaporisation	355,9 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	582
Susceptibilité magnétique	N / A

Applications du Lutétium

Le lutétium n’est pas un métal largement utilisé. La plupart du lutétium est utilisé uniquement dans la recherche. L’une de ses rares utilisations commerciales est celle de catalyseur pour le craquage des hydrocarbures dans les raffineries de pétrole. Il est utilisé dans les détecteurs de topographie d’émission de positrons qui détectent l’activité cellulaire du corps.

 

 

Production et prix du Lutétium

Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. En 2019, les prix du Lutétium pur se situaient autour de 69000 $/kg.

Sa principale source commerciale est un sous-produit du traitement de la monazite minérale de phosphate de terre rare (Ce, La,…) PO4, qui a des concentrations de seulement 0,0001% de l’élément. La monazite est un minerai important pour le thorium, le lanthane et le cérium. On le trouve souvent dans les gisements de placers. L’Inde, Madagascar et l’Afrique du Sud possèdent d’importants gisements de sables de monazite. Les gisements en Inde sont particulièrement riches en monazite.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Lutétium

Force du Lutétium

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence.

Voir aussi: Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime du Lutétium

La résistance à la traction ultime du Lutétium est N/A.

Limite d’élasticité du Lutétium

La limite d’élasticité du Lutétium  est N/A.

Module de Young du Lutétium

Le module de Young du Lutétium est N/A.

Dureté du Lutétium

En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à  l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et  aux rayures. Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur  est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

La dureté Brinell du lutétium est d’environ 900 MPa.

La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté, qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.

La dureté Vickers du lutétium est d’environ 1100 MPa.

La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. L’échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.

Le lutétium a une dureté d’environ N/A.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Lutétium – Structure cristalline

Une structure cristalline possible du lutétium est une structure  hexagonale compacte.

Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.

Voir aussi: Structure cristalline des matériaux

Structure cristalline du Lutétium

Propriétés thermiques du Lutétium

Lutétium – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du Lutétium est de 1663°C.

Le point d’ébullition du lutétium est de 3402°C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Lutétium – Conductivité thermique

La conductivité thermique du lutétium est de 16 W/(m·K).

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK  C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

Coefficient de dilatation thermique du Lutétium

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du Lutétium est  de 9,9  µm/(m·K)

La dilatation thermique est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température.

Lutétium – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation

La chaleur spécifique du lutétium est de 0,15 J/g K.

La capacité calorifique est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.

La chaleur latente de fusion du lutétium est de 18,6 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du lutétium est de 355,9 kJ/mol.

La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces attractives intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le pΔV travail). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.

Lutétium – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique

La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.

Voir aussi: Propriétés électriques

La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué. Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment à l’application du champ magnétique .

Voir aussi: Propriétés magnétiques

Résistivité électrique du Lutétium

La résistivité électrique du Lutétium est de  582 nΩ⋅m.

La conductivité électrique et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la façon dont le lutétium conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.

Susceptibilité magnétique du Lutétium

La susceptibilité magnétique du Lutétium est N/A.

En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation du lutétium en réponse à un champ magnétique appliqué.