Oxyde de lutécium(III)

L'oxyde de lutécium(III) est un composé chimique de formule Lu₂O₃. C'est le sesquioxyde du lutécium, une terre rare. Il se présente sous la forme d'une poudre blanche cristallisée dans le système cubique et le groupe d'espace Ia3 (n^o 206), structure cristalline qu'il partage avec d'autres sesquioxydes de lanthanides lourds comme Tb₂O₃, Dy₂O₃, Ho₂O₃, Er₂O₃, Tm₂O₃, et Yb₂O₃, qui comptent 16 atomes par maille conventionnelle avec un paramètre cristallin de 1,039 nm. Il est hygroscopique et absorbe le dioxyde de carbone. Il présente un coefficient d'absorption élevé pour les rayons X, ce qui le rend intéressant comme scintillateur pour détecteurs médicaux.

Oxyde de lutécium(III)
__ Lu3+     __ O2− Structure cristalline de l'oxyde de lutécium(III)
Identification
Synonymes	oxyde de lutétium(III)
No CAS	12032-20-1
No ECHA	100.031.591
No CE	234-764-3
PubChem	159406
SMILES	[O-2].[O-2].[O-2].[Lu+3].[Lu+3] PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/2Lu.3O/q2*+3;3*-2 Std. InChIKey : UGBIHFMRUDAMBY-UHFFFAOYSA-N
Propriétés chimiques
Formule	Lu2O3
Masse molaire	397,931 8 ± 0,001 1 g/mol Lu 87,94 %, O 12,06 %,
Propriétés physiques
T° fusion	2 490 °C
T° ébullition	3 980 °C
Masse volumique	9,42 g·cm-3
Propriétés électroniques
Largeur de bande interdite	5,5 eV
Cristallographie
Système cristallin	Cubique
Classe cristalline ou groupe d’espace	Ia3 (no 206)  cubique Hermann-Mauguin : $I\ 2_{1}/a\ {\bar {3}}\,$ Hermann-Mauguin court : $Ia{\bar {3}}\,$ Schoenflies : $T_{h}^{7}\,$
Propriétés optiques
Indice de réfraction	nD = 1,94743
Précautions
NFPA 704
0 2 1
Composés apparentés
Autres cations	Oxyde de scandium Oxyde d'yttrium(III) Oxyde de lanthane Oxyde de cérium(III) Oxyde de praséodyme(III) Oxyde de néodyme(III) Oxyde de samarium(III) Oxyde d'europium(III) Oxyde de gadolinium Oxyde de terbium(III) Oxyde de dysprosium(III) Oxyde d'holmium(III) Oxyde d'erbium(III) Oxyde de thulium(III) Oxyde d'ytterbium(III)
Autres anions	Chlorure de lutécium(III)
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Préparation

On peut obtenir de l'oxyde de lutécium(III) en faisant brûler du lutécium avec l'oxygène de l'air ou par décomposition thermique de l'oxalate de lutécium Lu₂(C₂O₄)₃ :

4 Lu + 3 O₂ ⟶ 2 Lu₂O₃ ;

Lu₂(C₂O₄)₃ ⟶ 2 Lu₂O₃ + 6 CO.

La production mondiale de lutécium sous forme de Lu₂O₃ était au début du siècle de l'ordre de 10 t/an.

Il est possible de produire des nanocristaux de Lu₂O₃ en faisant réagir du nitrate de lutécium Lu(NO₃)₃ avec de l'urée CO(NH₂)₂ :

2 Lu(NO₃)₃ + 5 CO(NH₂)₂ ⟶ Lu₂O₃ + 8 N₂ + 10 H₂O + 5 CO₂.

Utilisation

L'oxyde de lutécium(III) est utilisé dans la production de verres spéciaux ainsi que comme catalyseur pour les réactions de craquage, d'alkylation, d'hydrogénation et de polymérisation. Il est également utilisé comme couche active pour lasers à l'état solide.