Lutetium wird in Sternen hauptsächlich durch den s-Prozess (langsame Neutroneneinfang) synthetisiert, der in AGB-Sternen (asymptotischer Riesenast) mit niedriger bis mittlerer Masse stattfindet. Als letztes stabiles Lanthanid und schwerstes Element der Reihe stellt es den Endpunkt der Produktion von Seltenen Erden durch Neutroneneinfang dar. Lutetium zeigt einen sehr geringen Beitrag des r-Prozesses (schneller Neutroneneinfang), der auf weniger als 5-10% seiner solaren Häufigkeit geschätzt wird, was es zusammen mit Ytterbium zu einem der reinsten Tracer des s-Prozesses macht.
Die kosmische Häufigkeit von Lutetium beträgt etwa 3,5×10⁻¹³ mal die von Wasserstoff in der Anzahl der Atome, was es zu einem der am wenigsten häufigen Seltenen Erden macht, vergleichbar mit Thulium und etwa 2,3-mal weniger häufig als Ytterbium. Seine extreme Seltenheit erklärt sich durch mehrere Faktoren: seine ungerade Ordnungszahl (71) nach der Oddo-Harkins-Regel, seine Position am Ende der Neutroneneinfangkette, wo die Einfangquerschnitte schwächer werden, und die Tatsache, dass es das schwerste stabile Lanthanid ist (das nächste, Promethium, ist radioaktiv).
Lutetium ist ein wichtiger Tracer des s-Prozesses, insbesondere zur Untersuchung der letzten Stadien der Nukleosynthese durch Neutroneneinfang. Das Lutetium/Europium-Verhältnis (Lu/Eu) in Sternen ist extrem empfindlich gegenüber dem Beitrag des s-Prozesses, da Europium vom r-Prozess dominiert wird. Ein hohes Lu/Eu-Verhältnis ist eine charakteristische Signatur von Sternen, die mit s-Prozess-Elementen angereichert sind. Darüber hinaus sind bestimmte Spektrallinien von Lutetium temperaturabhängig, was die Verwendung dieses Elements als "Thermometer" zur Bestimmung der Temperaturen von Sternatmosphären in bestimmten Sternen ermöglicht.
Der Nachweis von Lutetium in Sternatmosphären ist aufgrund seiner Seltenheit schwierig, wurde aber in mehreren Sternen mit modernen Hochauflösungs-Spektrographen erbracht. Die Linien des Lu-II-Ions werden am häufigsten verwendet. In der Geochemie wird Lutetium mit seinem radioaktiven Isotop Lu-176 (Halbwertszeit 37,8 Milliarden Jahre) zur Datierung von Gesteinen (Lu-Hf-System) verwendet. Dieses Datierungssystem ist besonders nützlich für die Untersuchung der frühen Bildung der Erdkruste und der Entwicklung des Mantels, da Lutetium und Hafnium während magmatischer Prozesse unterschiedliche geochemische Verhaltensweisen zeigen.
Lutetium leitet seinen Namen von Lutetia ab, dem lateinischen Namen der Stadt Paris. Dieser Name wurde vom französischen Chemiker Georges Urbain gewählt, der das Element entdeckte, um seine Heimatstadt zu ehren. Es ist eines der wenigen Elemente, die nach Paris benannt sind, zusammen mit Francium (ebenfalls in Paris entdeckt). Die Verwendung des lateinischen Namens Lutetia erinnert an die historischen Ursprünge der Stadt, die von den Parisii, einem gallischen Volk, gegründet wurde.
Lutetium wurde 1907 fast gleichzeitig und unabhängig von drei Forschern entdeckt. Der französische Chemiker Georges Urbain (1872-1938) gelang es, Marignacs Ytterbia in zwei Oxide zu trennen: Neo-Ytterbium (das schließlich den Namen Ytterbium behielt) und Lutetium. Fast zur gleichen Zeit trennte der österreichische Chemiker Carl Auer von Welsbach (1858-1929), der Erfinder des Glühstrumpfes, die gleichen Oxide und nannte sie Aldebaranium und Cassiopeium. Gleichzeitig gelang dem amerikanischen Chemiker Charles James (1880-1928), der an der Universität von New Hampshire arbeitete, ebenfalls die Trennung. Nach einer Kontroverse wurde schließlich der von Urbain vorgeschlagene Name "Lutetium" international übernommen, obwohl in einigen englischsprachigen Ländern die Schreibweise "lutetium" verwendet wird.
Die Trennung von Lutetium aus Ytterbium war eine der schwierigsten analytischen Herausforderungen in der Chemie der Seltenen Erden, aufgrund der großen Ähnlichkeit ihrer chemischen Eigenschaften. Die drei Entdecker verwendeten extrem aufwendige fraktionierte Kristallisationsmethoden, die Tausende von Wiederholungen erforderten. Urbain verwendete hauptsächlich die fraktionierte Kristallisation von Nitraten, während von Welsbach die von Bromaten verwendete. Erst mit der Entwicklung der Ionenaustauschtechniken in den 1950er Jahren wurde hochreines Lutetium relativ zugänglich.
Lutetium ist in der Erdkruste mit einer durchschnittlichen Konzentration von etwa 0,5 ppm (parts per million) vorhanden, was es zu einem der seltensten Seltenen Erden macht, vergleichbar mit Thulium und Promethium (das jedoch praktisch nicht vorkommt, da es radioaktiv ist). Es ist etwa 6-mal weniger häufig als Ytterbium. Die wichtigsten Lutetium-haltigen Minerale sind Monazit ((Ce,La,Nd,Lu,Th)PO₄) und Bastnäsit ((Ce,La,Nd,Lu)CO₃F), in denen es typischerweise 0,003 bis 0,01% des gesamten Gehalts an Seltenen Erden ausmacht, und Xenotim (YPO₄), in dem es etwas konzentrierter sein kann. Es kommt auch in Euxenit und Gadolinit vor.
Die weltweite Produktion von Lutetiumoxid (Lu₂O₃) beträgt etwa 10 bis 20 Tonnen pro Jahr, was es zu einem der am wenigsten produzierten Seltenen Erden macht. Aufgrund seiner extremen Seltenheit und hochspezialisierten, wertschöpfenden Anwendungen ist Lutetium eines der teuersten Seltenen Erden, mit typischen Preisen von 5.000 bis 15.000 Dollar pro Kilogramm Oxid (oder mehr für hochreine Qualitäten). China dominiert die Produktion, aber selbst dort wird Lutetium in winzigen Mengen produziert.
Lutetiummetall wird hauptsächlich durch metallothermische Reduktion von Lutetiumfluorid (LuF₃) mit metallischem Calcium in einer inerten Argonatmosphäre hergestellt. Die jährliche Weltproduktion an Lutetiummetall beträgt nur wenige hundert Kilogramm. Das Recycling von Lutetium ist praktisch nicht existent, aufgrund der winzigen verwendeten Mengen und der extremen Schwierigkeit, es aus komplexen Endprodukten zurückzugewinnen.
Lutetium (Symbol Lu, Ordnungszahl 71) ist das fünfzehnte und letzte Element der Lanthanidreihe und schließt die Seltenen Erden des f-Blocks des Periodensystems ab. Sein Atom hat 71 Protonen, normalerweise 104 Neutronen (für das häufigste stabile Isotop \(\,^{175}\mathrm{Lu}\)) und 71 Elektronen mit der Elektronenkonfiguration [Xe] 4f¹⁴ 5d¹ 6s². Diese Konfiguration weist eine vollständig gefüllte 4f-Unterschale (14 Elektronen) und ein Elektron in der 5d-Unterschale auf, was Lutetium von den anderen Lanthaniden unterscheidet und es chemisch näher an die Elemente der Gruppe 3 (Scandium, Yttrium) bringt.
Lutetium ist ein silbernes, glänzendes, relativ hartes und dichtes Metall. Unter den Lanthaniden ist es eines der härtesten und dichtesten (9,84 g/cm³). Es weist bei Raumtemperatur eine hexagonale dichteste Kugelpackung (hcp) auf, im Gegensatz zu Ytterbium, das eine kubisch flächenzentrierte Struktur hat. Lutetium ist bei Raumtemperatur paramagnetisch aufgrund des ungepaarten Elektrons in der 5d-Unterschale. Es hat die höchsten Schmelz- und Siedepunkte aller Lanthanide.
Lutetium schmilzt bei 1663 °C (1936 K) und siedet bei 3402 °C (3675 K). Diese außergewöhnlich hohen Schmelz- und Siedepunkte machen es zum feuerfestesten Lanthanid. Lutetium durchläuft bei 1675 °C eine allotrope Umwandlung, bei der seine Kristallstruktur von hexagonal dichtester Kugelpackung (hcp) zu kubisch raumzentriert (bcc) wechselt. Seine elektrische Leitfähigkeit ist schlecht, etwa 20-mal niedriger als die von Kupfer. Lutetium ist ein guter Wärmeleiter für ein Lanthanid.
Lutetium ist an trockener Luft bei Raumtemperatur relativ stabil, oxidiert aber langsam zu Lu₂O₃. Es oxidiert schneller, wenn es erhitzt wird, und verbrennt zu Oxid: 4Lu + 3O₂ → 2Lu₂O₃. Lutetium reagiert langsam mit kaltem Wasser und schneller mit heißem Wasser unter Bildung von Lutetium(III)-hydroxid Lu(OH)₃ und Freisetzung von Wasserstoff. Es löst sich leicht in verdünnten Mineralsäuren. Das Metall muss unter Mineralöl oder in einer inerten Atmosphäre aufbewahrt werden.
Schmelzpunkt von Lutetium: 1936 K (1663 °C) - der höchste der Lanthanide.
Siedepunkt von Lutetium: 3675 K (3402 °C) - der höchste der Lanthanide.
Dichte: 9,84 g/cm³ - eines der dichtesten Lanthanide.
Kristallstruktur bei Raumtemperatur: Hexagonale dichteste Kugelpackung (hcp).
Härte: Relativ hart unter den Lanthaniden.
| Isotop / Notation | Protonen (Z) | Neutronen (N) | Atommasse (u) | Natürliche Häufigkeit | Halbwertszeit / Stabilität | Zerfall / Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Lutetium-175 — \(\,^{175}\mathrm{Lu}\,\) | 71 | 104 | 174,940771 u | ≈ 97,41 % | Stabil | Hauptstabilisotop des natürlichen Lutetiums. |
| Lutetium-176 — \(\,^{176}\mathrm{Lu}\,\) | 71 | 105 | 175,942686 u | ≈ 2,59 % | 3,78×10¹⁰ Jahre | Beta-minus radioaktiv mit extrem langer Halbwertszeit. Wird in der Geochronologie (Lu-Hf-System) verwendet. |
| Lutetium-177 — \(\,^{177}\mathrm{Lu}\,\) | 71 | 106 | 176,943758 u | Synthetisch | ≈ 6,65 Tage | Radioaktiv (β⁻). Wichtiges medizinisches Isotop, das in der gezielten Strahlentherapie (Theranostik) verwendet wird. |
| Lutetium-177m — \(\,^{177m}\mathrm{Lu}\,\) | 71 | 106 | 176,943758 u | Synthetisch | ≈ 160,4 Tage | Metastabiler nuklearer Isomer von Lu-177. Gammastrahler, der in Forschung und Kalibrierung verwendet wird. |
N.B.:
Elektronenschalen: Wie die Elektronen um den Kern organisiert sind.
Lutetium hat 71 Elektronen, die auf sechs Elektronenschalen verteilt sind. Seine Elektronenkonfiguration [Xe] 4f¹⁴ 5d¹ 6s² weist eine vollständig gefüllte 4f-Unterschale (14 Elektronen) und ein Elektron in der 5d-Unterschale auf. Diese Konfiguration kann auch geschrieben werden als: K(2) L(8) M(18) N(18) O(32) P(3), oder vollständig: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s² 5p⁶ 5d¹ 6s².
K-Schale (n=1): enthält 2 Elektronen in der 1s-Unterschale. Diese innere Schale ist vollständig und sehr stabil.
L-Schale (n=2): enthält 8 Elektronen, verteilt auf 2s² 2p⁶. Diese Schale ist vollständig und bildet eine Edelgaskonfiguration (Neon).
M-Schale (n=3): enthält 18 Elektronen, verteilt auf 3s² 3p⁶ 3d¹⁰. Diese vollständige Schale trägt zur Elektronenschirmung bei.
N-Schale (n=4): enthält 18 Elektronen, verteilt auf 4s² 4p⁶ 4d¹⁰. Diese Schale bildet eine stabile Struktur.
O-Schale (n=5): enthält 32 Elektronen, verteilt auf 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d¹. Die vollständig gefüllte 4f-Unterschale und das Vorhandensein eines 5d-Elektrons charakterisieren die Chemie des Lutetiums.
P-Schale (n=6): enthält 3 Elektronen in den 6s²- und 5d¹-Unterschalen (obwohl 5d zur n=5-Schale gehört, ist es energetisch nahe an 6s).
Lutetium hat effektiv 17 Valenzelektronen: vierzehn 4f¹⁴-Elektronen, zwei 6s²-Elektronen und ein 5d¹-Elektron. Lutetium zeigt jedoch fast ausschließlich den +3-Oxidationszustand in seinen stabilen Verbindungen. In diesem Zustand verliert Lutetium seine beiden 6s-Elektronen und sein 5d-Elektron, um das Lu³⁺-Ion mit der Elektronenkonfiguration [Xe] 4f¹⁴ zu bilden. Dieses Ion hat eine vollständig gefüllte 4f-Unterschale und ist diamagnetisch, was unter den dreifach positiv geladenen Lanthanid-Ionen einzigartig ist (alle anderen sind paramagnetisch).
Im Gegensatz zu einigen Lanthaniden wie Europium oder Ytterbium bildet Lutetium unter normalen Bedingungen keinen stabilen +2-Oxidationszustand. Einige Lutetium(II)-Verbindungen wurden unter extremen Bedingungen synthetisiert, sind aber sehr instabil. Der +3-Zustand ist daher der einzige chemisch signifikante. Diese ausschließliche Stabilität des +3-Zustands, kombiniert mit dem kleinen Ionenradius von Lu³⁺ (100,1 pm für eine Koordinationszahl von 8, der kleinste aller Lanthanide), verleiht Lutetium eine ausgeprägte Chemie, die es näher an Yttrium und Scandium als an andere Lanthanide bringt.
Die Chemie des Lutetiums wird daher vom +3-Zustand dominiert. Das Lu³⁺-Ion bildet in wässriger Lösung im Allgemeinen farblose Komplexe (der 4f → 4f-Übergang ist verboten und sehr schwach). Seine Salze sind diamagnetisch. Der kleine Ionenradius von Lu³⁺ verleiht ihm eine hohe Ladungsdichte, was zu einer Koordinationschemie mit einer Präferenz für Sauerstoff-Donor-Liganden und einer Tendenz zur Bildung von Komplexen mit höheren Koordinationszahlen führt.
Lutetiummetall ist an trockener Luft bei Raumtemperatur relativ stabil und bildet eine dünne Schutzschicht aus Lu₂O₃. Bei hohen Temperaturen (über 200 °C) oxidiert es schnell und verbrennt zu Oxid: 4Lu + 3O₂ → 2Lu₂O₃. Lutetium(III)-oxid ist ein weißer Feststoff mit einer kubischen C-Typ-Selten-Erd-Struktur. In feinem Pulver ist Lutetium pyrophor und kann sich an der Luft spontan entzünden.
Lutetium reagiert langsam mit kaltem Wasser und schneller mit heißem Wasser unter Bildung von Lutetium(III)-hydroxid Lu(OH)₃ und Freisetzung von Wasserstoffgas: 2Lu + 6H₂O → 2Lu(OH)₃ + 3H₂↑. Das Hydroxid fällt als gelartiger, schwer löslicher weißer Feststoff aus. Wie bei anderen Lanthaniden ist die Reaktion nicht heftig, aber über einen längeren Zeitraum beobachtbar.
Lutetium reagiert mit allen Halogenen unter Bildung der entsprechenden Trihalogenide: 2Lu + 3F₂ → 2LuF₃ (weißes Fluorid); 2Lu + 3Cl₂ → 2LuCl₃ (weißes Chlorid). Lutetium löst sich leicht in verdünnten Mineralsäuren (Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure) unter Freisetzung von Wasserstoff und Bildung der entsprechenden Lu³⁺-Salze: 2Lu + 6HCl → 2LuCl₃ + 3H₂↑.
Lutetium reagiert bei mäßigen Temperaturen (300-400 °C) mit Wasserstoff unter Bildung von LuH₂, dann LuH₃ bei höheren Temperaturen. Mit Schwefel bildet es das Sulfid Lu₂S₃. Es reagiert bei hohen Temperaturen (>1000 °C) mit Stickstoff unter Bildung des Nitrids LuN und mit Kohlenstoff unter Bildung des Carbids LuC₂. Lutetium bildet auch zahlreiche Koordinationskomplexe mit organischen Liganden, obwohl diese Chemie aufgrund der hohen Kosten weniger entwickelt ist als bei einigen anderen Lanthaniden.
Die bemerkenswerteste Eigenschaft von Lutetium ist die kleine Größe und hohe Stabilität seines Lu³⁺-Ions. Mit einem Ionenradius von nur 100,1 pm (für eine Koordinationszahl von 8) ist Lu³⁺ das kleinste dreifach positiv geladene Ion aller Seltenen Erden. Diese kleine Größe, kombiniert mit seiner hohen Ladung, verleiht Lu³⁺ eine außergewöhnlich hohe Ladungsdichte. Dies führt zu einer starken Polarisation der Liganden, einer hohen Affinität zu harten Liganden (Sauerstoff-Donor-Atome) und einer Tendenz zur Bildung von Komplexen mit höheren Koordinationszahlen. Diese Eigenschaften werden in der Katalyse und in fortschrittlichen Materialien genutzt.
Theranostik ist ein medizinischer Ansatz, der Therapie und Diagnose mit demselben oder ähnlichen Wirkstoffen kombiniert. Lutetium-177 (¹⁷⁷Lu) ist ein ideales radioaktives Isotop für diesen Ansatz. Es emittiert Beta-Teilchen (β⁻) mittlerer Energie (max. 497 keV, durchschnittlich 133 keV), die therapeutisch wirken, und Gamma-Strahlen niedriger Energie (113 keV und 208 keV), die eine Bildgebung (Szintigraphie) ermöglichen. Somit kann dasselbe mit Lu-177 markierte Molekül sowohl den Tumor behandeln (Therapie) als auch seine Lokalisation visualisieren (Diagnose).
Die etablierteste Anwendung von Lu-177 ist die Behandlung neuroendokriner Tumore (NET), insbesondere gastroenteropankreatischer Tumore. Die Behandlung verwendet in der Regel ein Somatostatin-Analogon (wie DOTATATE oder DOTATOC), das an einen Chelatbildner (DOTA) konjugiert ist, der Lu-177 fest bindet. Dieses Molekül zielt auf Somatostatin-Rezeptoren ab, die auf der Oberfläche neuroendokriner Tumorzellen überexprimiert sind. Nach der Injektion bindet die Verbindung an die Tumorzellen und liefert lokal eine hohe Strahlendosis, während gesundes Gewebe geschont wird.
Lu-177 wird auch zur Behandlung von metastasiertem kastrationsresistentem Prostatakrebs (mCRPC) eingesetzt. In diesem Fall ist es an PSMA (prostataspezifisches Membranantigen) gekoppelt, ein Protein, das auf der Oberfläche von Prostatakrebszellen überexprimiert wird. ¹⁷⁷Lu-PSMA-617 hat bei Patienten mit Therapieversagen vielversprechende Ergebnisse gezeigt und verbessert das Überleben und die Lebensqualität.
Lu-177 wird für die Behandlung anderer Krebsarten untersucht, darunter kleinzelliges Lungenkarzinom, Glioblastome, Eierstockkrebs und Lymphome. Neue molekulare Ziele und Vektoren sind in Entwicklung, um die Indikationen zu erweitern.
Lu-177 wird hauptsächlich durch Neutronenbestrahlung von Ytterbium-176 (¹⁷⁶Yb(n,γ)¹⁷⁷Yb → ¹⁷⁷Lu) in Kernreaktoren oder durch Trennung aus bestrahltem Ytterbium-176-Ziel hergestellt. Eine alternative Methode verwendet die direkte Bestrahlung von Lutetium-176 (¹⁷⁶Lu(n,γ)¹⁷⁷Lu), produziert jedoch Lu-177 mit radioaktiven Verunreinigungen. Die steigende Nachfrage nach Lu-177 hat Versorgungsengpässe geschaffen und die Entwicklung neuer Produktionskapazitäten angeregt.
Lutetium wird als Promotor in Katalysatoren für das katalytische Cracken in Wirbelschicht (FCC) verwendet, die schwere Erdölfraktionen in leichtere und wertvollere Produkte (Benzin, Diesel, petrochemische Produkte) umwandeln. Y-Zeolithe, die Hauptkomponente von FCC-Katalysatoren, werden oft mit Seltenen Erden modifiziert, um ihre thermische und hydrothermale Stabilität sowie ihre katalytische Aktivität zu verbessern. Lutetium ist aufgrund seines kleinen Ionenradius und seiner hohen Ladung besonders wirksam bei der Stabilisierung der Zeolithstruktur und der Modulation seiner Säure.
Lu³⁺-Ionen ersetzen Natriumionen an den austauschbaren Stellen des Zeoliths. Ihre kleine Größe und hohe Ladung erzeugen starke elektrostatische Felder, die Kohlenwasserstoffmoleküle polarisieren und so Crackreaktionen begünstigen. Darüber hinaus erhöht Lutetium die Widerstandsfähigkeit des Zeoliths gegen Deaktivierung durch Wasserdampf bei hohen Temperaturen, was unter den strengen Bedingungen von FCC-Anlagen entscheidend ist. Selbst in sehr geringen Konzentrationen (typischerweise weniger als 0,1 Gewichtsprozent im Katalysator) kann Lutetium die Leistung deutlich verbessern.
Die Verbesserung der Aktivität und Selektivität des FCC-Katalysators durch Lutetium erhöht die Benzinausbeute, reduziert die Produktion unerwünschter Nebenprodukte und verlängert die Lebensdauer des Katalysators. Dies führt zu erheblichen wirtschaftlichen Gewinnen für Raffinerien. Obwohl Lutetium sehr teuer ist, sind die erforderlichen Mengen so gering, dass seine Verwendung in Großraffinerien wirtschaftlich gerechtfertigt sein kann.
Szintillatoren sind Materialien, die Licht aussenden, wenn sie von ionisierender Strahlung getroffen werden. Lutetium ist Bestandteil mehrerer Hochleistungs-Szintillatoren:
LuAG-Kristalle (Lutetium-Aluminium-Granat), dotiert mit aktiven Ionen wie Cer (Ce³⁺) oder Praseodym (Pr³⁺), werden als Verstärkermedien für Hochleistungslaser verwendet. Diese Laser werden für Anwendungen in der Präzisionsbearbeitung, Medizin und Forschung untersucht.
Lutetiumoxid (Lu₂O₃) wird in bestimmte spezielle optische Gläser eingebracht, um deren Brechungsindex und Dispersion zu erhöhen. Diese Gläser werden in Hochleistungs-Kameraobjektiven, Mikroskopen und anderen Präzisionsoptiken verwendet, wo die Reduzierung chromatischer Aberrationen entscheidend ist.
Das isotopische System Lutetium-176/Hafnium-176 (¹⁷⁶Lu → ¹⁷⁶Hf, Halbwertszeit 37,8 Milliarden Jahre) wird zur Datierung alter geologischer Ereignisse verwendet, insbesondere der frühen Differenzierung der Erdkruste und des Mantels. Da Lutetium und Hafnium unterschiedliche geochemische Verhaltensweisen aufweisen (Lutetium ist kompatibler als Hafnium in Mantelmineralen), entwickelt sich ihr Verhältnis in Kruste und Mantel unterschiedlich, was die Rekonstruktion der Geschichte der kontinentalen Krustenbildung ermöglicht.
Lutetium und seine Verbindungen weisen eine geringe chemische Toxizität auf, vergleichbar mit anderen Lanthaniden. Es wurden keine schweren akuten Toxizitäten oder karzinogenen Effekte nachgewiesen. Wie bei anderen Seltenen Erden wäre die Haupttoxizität auf eine Störung des Calciumstoffwechsels bei Exposition gegenüber hohen Dosen zurückzuführen. Lutetium hat keine bekannte biologische Rolle.
Bei Exposition verhält sich Lutetium wie andere Lanthanide: Es reichert sich hauptsächlich in Leber und Knochen an, mit einer sehr langsamen Ausscheidung. Die Exposition der Allgemeinbevölkerung ist extrem niedrig, praktisch nicht vorhanden, aufgrund der extremen Seltenheit des Elements und seiner hochspezialisierten Anwendungen.
Für das in der Nuklearmedizin verwendete Isotop Lu-177 sind strenge Strahlenschutzmaßnahmen bei der Herstellung, Zubereitung von Radiopharmazeutika, Verabreichung an Patienten und Abfallbewirtschaftung erforderlich. Das medizinische Personal muss die Strahlenschutzprotokolle für Beta-/Gamma-Strahler einhalten. Patienten, die mit Lu-177 behandelt werden, emittieren Strahlung und benötigen manchmal besondere Vorsichtsmaßnahmen (Einschränkung des Kontakts mit Angehörigen, Management von Ausscheidungen) für einige Tage nach der Injektion.
Die spezifischen Umweltauswirkungen von Lutetium sind aufgrund der winzigen produzierten Mengen vernachlässigbar. Das Recycling von Lutetium ist praktisch nicht existent. Medizinische Abfälle, die Lu-177 enthalten, werden als radioaktiver Abfall behandelt und bis zum vollständigen Zerfall gelagert (die Halbwertszeit von 6,65 Tagen bedeutet, dass nach etwa 10 Halbwertszeiten, also 67 Tagen, die Aktivität auf weniger als 0,1% der ursprünglichen Aktivität reduziert ist). Die Entwicklung von Recyclingmethoden für Lutetium aus medizinischen oder industriellen Abfällen ist aufgrund der prohibitiv hohen Kosten unwahrscheinlich.
Die berufliche Exposition ist auf die sehr wenigen Arbeiter beschränkt, die an der Herstellung von Lutetiumverbindungen, der Herstellung von Lu-177-Radiopharmazeutika und der medizinischen Verwendung dieser Produkte beteiligt sind. Standardvorsichtsmaßnahmen für Metallstäube (für stabiles Lutetium) und Strahlenschutz (für Lu-177) gelten. Die Zahl der exponierten Personen ist extrem niedrig.
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