O ytterbium, symbol Yb og atomnummer 70, er et lanthanid (eller sjældne jordarters metal). Det er et sølvfarvet, duktilt og formbart metal. I modsætning til de andre lanthanider kan ytterbium i opløsning og i forbindelser forekomme oxidationstal lig med +2 (mens de fleste lanthanider kun har NOx lig med +3).
Ytterbium er et element med få anvendelser, men det kan anvendes som et rustfrit stålforbedringsmiddel, i bærbare røntgenapparater og i sammensætningen af atomure. Det fremstilles ved metalotermisk reduktion, ved at bruge lanthan som det reducerende metal.
Din opdaget mellem det 18. og 19. århundrede, baseret på malme hentet fra byen Ytterby, Sverige, hjemsted for stort set alle sjældne jordarters metaller. Dets navn blev dog først gjort officielt i begyndelsen af det 20. århundrede, mere præcist i 1909.
Læs også: Scandium — metal, der er i stand til at lave gode metallegeringer
Emner i denne artikel
- 1 - Resumé om ytterbium
- 2 - Ytterbiums egenskaber
- 3 - Karakteristika for ytterbium
- 4 - Hvor kan ytterbium findes?
- 5 - Indhentning af ytterbium
- 6 - Anvendelser af ytterbium
- 7 - Ytterbiums historie
Resumé om ytterbium
- Ytterbium er et metal, der tilhører klassen af lanthanider eller sjældne jordarters metaller.
- I metallisk form har den en sølvfarve og glans, udover at den er formbar.
- På trods af at den præsenterer NOx +3, karakteristisk for lanthaniderne, præsenterer den også NOx +2.
- Det forekommer i naturen blandet med andre lanthanider, såsom xenotime og fergusonit.
- Det opnås ved reduktion med lanthan.
- Anvendelsen af ytterbium er stadig begrænset, men det kan være en stålforbedringsmiddel og bruges i atomure.
- Dens opdagelse skete fra malmene fra byen Ytterby, Sverige.
ytterbium egenskaber
- Symbol: Yb
- Atom nummer: 70
- atommasse: 173.054 a.u.u.a.
- elektronegativitet: 1,1
- Fusionspunkt: 824°C
- Kogepunkt: 1196°C
- Massefylde: 6,903 g.cm-3 (a-allotrop), 6,966 g.cm-3 (β allotrop)
- Elektronisk konfiguration: [Xe] 6s2 4f14
- kemisk serie: sjældne jordarters metaller, lanthanider
Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen ;)
egenskaber af ytterbium
Ytterbium, symbol Yb, har en sølvfarvning og glans i metallisk form, ud over at være blød, formbar og noget formbar. På trods af at det er relativt stabilt, er det interessant, at metal pakkes i lukkede beholdere for at beskytte det mod luft og fugt. Forresten, ligesom de andre lanthanider, kan Yb lide forbrænding i kontakt med luft for at danne ytterbium III-oxid:
4 Yb + 3 O2 → 2 Yb2O3
Bemærk: Oxidet kan også dannes ved kalcinering af ytterbiumsalte og -hydroxider.
I opløsning, ytterbium kan også have NOx lig med +3, karakteristisk for alle lanthanider, men ligesom europium (Eu) og samarium (Sm), kan ytterbium præsentere NOx lig med +2. Dette er en konsekvens af din elektronisk konfiguration, som ender på [Xe] 6s2 4f14. Ved at miste de to elektroner i 6s subshell, formår den fyldte 4f subshell at garantere stabilitet til Yb ionen2+.
Ytterbium også har tre allotrope former: α (alfa), β (beta) og y (gamma). Alfaformen eksisterer ned til -13 °C, mens betaformen er til stede ved stuetemperatur. Ved over 795 °C dannes gammaformen. Ytterbium har også 33 isotoper, hvoraf syv er stabile.
Hvor kan ytterbium findes?
ytterbium ikke hovedbestanddelen af nogen malm. Lanthanider (og ytterbium er ingen undtagelse) forekommer ofte blandet i naturen. Bastnasit- og monazitmalme er de mest kommercielt udnyttede til lanthanider med lavere masse. Således har ytterbium, et tungere lanthanid, en massekoncentration (i form af Yb2O3) mindre end 0,1 % i dem.
De vigtigste tungere lanthanidmalme er xenotime (et yttriumphosphat, YPO4), eudialit fra silikatgruppen og fergusonit fra oxidklassen. I xenothymet er massekoncentrationen (i form af Yb2O3) af ytterbium er 5,8 %, mens det i eudialite er 2,3 %, og i fergusonit 1,4 %.
Læs også:Oprindelse af navne og symboler for kemiske grundstoffer
At opnå ytterbium
Selvom historisk blev ytterbium opnået via reduktion med kalium, i øjeblikket er den bedste måde at få det på ved lanthanreduktion i induktionsovne, den såkaldte metalotermiske reduktion. I den reduceres ytterbium III-oxid ved indvirkning af lanthan, hvilket opnår ytterbium i form af damp, som kondenserer og krystalliserer på bestemte punkter i induktionsovnen.
Yb2O3 (s) + 2 La (l) → 2 Yb (g) + La2O3 (s)
Driftstemperaturen skal være i området 1500 °C, mens trykket skal være mellem 10-4 og 10-3 Skovl.
ytterbium applikationer
Lidt undersøgt, anvendelserne af ytterbium er stadig få. En af dem er det faktum, at ytterbium forbedre interessante egenskaber af rustfrit stål, såsom styrke og andre mekaniske egenskaber. isotopen 169Yb, radioaktiv, bruges i bærbare røntgenmaskiner, der bruges steder uden elektricitet.
O isotop 174Yb kan bruges i atomure, hvis præcision er mindst et sekund på 50 milliarder år, det vil sige, at det ville tage 50 milliarder år for den at gå glip af et enkelt sekunds tid (plus eller minus).
historie om ytterbium
ytterbium begyndte at blive opdaget i det 18. århundrede, med en svensk porcelænsfabrik. I 1788 beskrev fabrikkens ejer, Reinhold Geijer, ligeledes kemiker og mineralog, et sort, umagnetisk mineral af massefylde lig med 4.223, fundet i Ytterby-minen (svensk by) af amatørgeologen Carl Axel Arrhenius. Arrenhius sendte også en prøve af dette mineral til professor Johan Gadolin fra Åbo Akademi i Finland.
Efter nogle eksperimenter konkluderede Gadolin, at malmen ville have 31 dele silica, 19 dele aluminiumoxid (faktisk beryllium), 12 dele jernoxid plus 38 dele af en ukendt "jord" (tidligere var "jord" et navn for "oxider").
I 1797 revurderede Anders Gustaf Ekeberg, en kemiker fra den svenske by Uppsala, Gadolins data og konkluderede, at malmen, usandt, indeholdt 47,5 dele af det nye oxid. Ekeberg foreslog navnet yttersten for mineralet og navnet ytterjord (svensk) eller yttria (latin) for det nye oxid.
I årenes løb blev det konkluderet, at yttria ikke var et simpelt yttriumoxid. I 1843 blev det bevist, at der også var oxider af erbium og terbium. I 1878 isolerede den schweiziske kemiker Jean de Marignac ytterbia fra yttria., går så langt som til at sige, at hun ville være den oxid af et nyt trivalent grundstof, ytterbium, med molær masse 172 g.mol-1. Men i 1899, i Østrig, fremlagde forskerne Franz Exner og Eduard Haschek spektroskopiske beviser for, at Marignacs ytterbium ikke var et enkelt element.
Seks år senere, også i Østrig, brugte Carl Auer von Welsbach fraktioneret krystallisation til at adskille ytterbium fra Marignac om to grundstoffer, kalder dem aldebarium og cassiopeium, præsenterer massedata for begge i december 1907.
Men 44 dage før Welsbach offentliggjorde sine resultater, Georges Urbain præsenterede for Paris Academy adskillelsen af ytterbium i to nye elementer: neoterbium og lutetium, og præsenterer også sine massedata. Urbain gik så langt som til at sige, at Welsbachs arbejde manglede beviser og ikke var kvantitativt.
I 1909 gik Den Internationale Komité for Atomvægte (hvor Urbain var medlem af) således ind for Georges Urbains nomenklatur, placerer neoyerbium (senere blot ytterbium) med en molær masse på 172 g.mol-1 og lutetium med en molær masse på 174 g.mol-1.
Af Stefano Araujo Novais
Kemi lærer
Har du nogensinde hørt om det kemiske grundstof cerium? Klik her og lær om dens karakteristika, egenskaber, anvendelser, opnåelse og historie.
Lær om de særlige forhold ved de interne overgangselementer (actinider og lanthanider), som optager den sjette og syvende periode i gruppe 3 i det periodiske system.
Lær mere om scandium, såvel som dets karakteristika, egenskaber, anvendelser, opnåelse og dets historie.
Har du nogensinde hørt om det kemiske grundstof lutetium? Klik her og lær om dens karakteristika, egenskaber, opnåelse, applikationer og historie.
Har du nogensinde hørt om det kemiske grundstof yttrium? Klik her og lær om dens karakteristika, egenskaber, anvendelser, opnåelse og historie.