Ο ύττριο, σύμβολο Υ και ατομικός αριθμός 39, είναι ένα ασημί μέταλλο που βρίσκεται στην Ομάδα 3 του Περιοδικού Πίνακα, ακριβώς κάτω από το σκάνδιο, σύμβολο Sc. Ωστόσο, από χημική άποψη, το ύττριο είναι πολύ παρόμοιο με το λανθάνιο και άλλες λανθανίδες, καθώς θεωρείται μέλος της ομάδας των μετάλλων σπάνιων γαιών.
Αυτό το μέταλλο χρησιμοποιήθηκε ευρέως στην κατασκευή παλαιών οθονών τηλεόρασης αλλά και πιο σύγχρονων μοντέλων LCD, καθώς αυτό το στοιχείο βοηθά στη δημιουργία βασικών χρωμάτων. Έχει επίσης σχετικές βιομηχανικές εφαρμογές, όπως στην κατασκευή καταλυτών, λέιζερ, κεραμικών και υπεραγωγών, που είναι υλικά χωρίς ηλεκτρική αντίσταση.
Δείτε επίσης: Χρυσός — χημικό στοιχείο με εξαιρετική ικανότητα ηλεκτρικής αγωγιμότητας
περίληψη για το ύττριο
- Το ύττριο είναι ένα ασημί μέταλλο που βρίσκεται στην Ομάδα 3 του Περιοδικός Πίνακας
- Παρά το γεγονός ότι δεν βρίσκεται στο μπλοκ f, το ύττριο θεωρείται μέταλλο σπανίων γαιών.
- Οι κύριες ορυκτές του πηγές είναι:
- ο μοναζίτης?
- μπαστνασίτης;
- Ξενοθυμία;
- ο γαδολινίτης.
- Χρησιμοποιείται ευρέως στον τομέα των ηλεκτρονικών λόγω των ιδιοτήτων φωταύγειας του.
- Χρησιμοποιείται επίσης στην κατασκευή λέιζερ.
- Οι ενώσεις υττρίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υπεραγωγοί, γεγονός που επέτρεψε την πρόοδο της τεχνικής της μαγνητικής αιώρησης.
- Το ύττριο ανακαλύφθηκε στο σουηδικό χωριό Ytterby, τόπος ανακάλυψης πολλών μέταλλα σπάνιες γαίες του Περιοδικού Πίνακα.
Ιδιότητες υττρίου
- Σύμβολο: Υ.
- Ατομικός αριθμός: 39.
- Ατομική μάζα: 88.906 κ.ε.
- Ηλεκτραρνητικότητα: 1,2.
- Σημείο σύντηξης: 1530°C.
- Σημείο βρασμού: 3264°C.
- Πυκνότητα: 4,5 γρ.εκ-3 (στους 20°C).
- Ηλεκτρονική διαμόρφωση: [Kr] 5s2 4δ1.
- Χημική Σειρά: ομάδα 3; Μεταβατικά μέταλλα; μέταλλα σπάνιων γαιών.
χαρακτηριστικά του υττρίου
Το ύττριο είναι ένα ασημί χρώμα και γυαλιστερό μέταλλο. θεωρείται σταθερό σε επαφή με τον αέρα, αφού ένα λεπτό στρώμα από οξείδιο σχηματίζεται στην επιφάνειά του, αποτρέποντας την προσβολή της μεταλλικής ουσίας κάτω από αυτό. Ωστόσο, αυτό το στρώμα καταλήγει να μειώνει τη λάμψη του μετάλλου.
Όσον αφορά την αντιδραστικότητα, το ύττριο μπορεί να αντιδράσει:
- με αλογόνα, σε θερμοκρασία δωματίου;
- με αέριο οξυγόνο και με τα περισσότερα αμέταλλα, υπό θέρμανση:
- 4 Υ + 3 Ο2 → 2 Υ2Ο3
- 2 Υ + 3 Χ2 → 2 ΥΧ3, με X = F, Cl, Br και I
Επιπλέον, το ύττριο αντιδρά επίσης αργά με κρύο νερό και διαλύεται μέσα οξέα αραιωμένο, απελευθέρωση αερίου υδρογόνο.
Όντας παρόμοια με το λανθάνιο και άλλα λανθανίδια, η περιγραφόμενη και γνωστή χημεία για το ύττριο είναι αυτή στην οποία έχει κατάσταση οξείδωσης ίση με +3, όταν αυτό το στοιχείο χάνει τα τρία ηλεκτρόνια σθένους του (4s2 και 5δ1).
Διαβάστε επίσης: Βάριο — μέταλλο αλκαλικής γαίας γνωστό για την τοξικότητά του
Πού μπορεί να βρεθεί το ύττριο;
το ύττριο μπορεί να εμφανιστεί σε πολλά ορυκτά ταυτόχρονα με άλλα μέταλλα σπάνιων γαιών. Ένα από αυτά τα μέταλλα είναι ο μοναζίτης, ένα φωσφορικό που μπορεί να περιέχει, εκτός από το ίδιο το ύττριο, αρκετά από αυτά τα στοιχεία, όπως:
- δημήτριο (Ce);
- λανθάνιο (La);
- νεοδύμιο (Nd);
- πρασεοδύμιο (Pr);
- θόριο (Θ).
Άλλα πιθανά ορυκτά υττρίου είναι:
- μπαστνασίτης (ένας φθοράνθρακας σπανίων γαιών).
- ξενοθυμία (ένα ορθοφωσφορικό ύττριο, επίσης γνωστό ως ξενοθύμιο ή ξενοθύμιο).
- γαδολινίτης (πυριτικό άλας σπανίων γαιών, γνωστό και ως ytterbite).
Η σύνθεση είναι ποικίλη, αλλά ένα μετάλλευμα πλούσιο σε ύττριο θεωρείται ότι έχει περίπου 1% κατά μάζα του στοιχείο.
Μπορεί να ληφθεί με διάφορους τρόπους. Η κλασική μεθοδολογία του Η απόκτηση περιλαμβάνει όξινη ή βασική έκπλυση (πλύσιμο), το οποίο παράγει διαλύματα υττρίου, χρησιμοποιώντας:
- υδροχλωρικό οξύ;
- θειικό οξύ;
- υδροξείδιο του νατρίου.
Ωστόσο, η έκπλυση δεν είναι τόσο επιλεκτική καθώς δημιουργεί μια λύση με όλες τις σπάνιες γαίες του ορυκτού. Ως εκ τούτου, μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, έγιναν πιο εκλεπτυσμένες τεχνικές διαχωρισμού, μέσω ανταλλαγής ιόντων, για παράδειγμα, η οποία παρείχε την επιλεκτικότητα που έλειπε, καθιστώντας δυνατό τον διαχωρισμό των διαφόρων μετάλλων που υπάρχουν μεταλλικά στοιχεία.
Για να ληφθεί το ύττριο στην καθαρή (μεταλλική) μορφή του, Οι ενώσεις YF πρέπει να μειωθούν3 ή YCl3, που πρέπει να γίνει με ασβέστιο ή κάλιο, αντίστοιχα.
Εφαρμογές υττρίου
Το ύττριο έχει εφαρμογές μεγάλης σημασίας στον τομέα των ηλεκτρονικών. Όπως πολλές σπάνιες γαίες, ενώσεις υττρίου όπως το Υ2Ο3, έχουν ιδιότητες φωταύγειας (εκπέμπουν φως σε ένα ερέθισμα, όπως α ιοντίζουσα ακτινοβολία), γνωστοί και ως φώσφοροι. Οι φωσφόροι υττρίου ήταν εφαρμόζεται σε σωλήνες τηλεόρασης χρώματα για την παραγωγή των βασικών χρωμάτων πράσινο, μπλε και κόκκινο.
Αυτές οι ενώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε άλλα υλικά εκτός από τηλεοράσεις. Είναι δυνατή η χρήση τους στην κατασκευή του οπτικές ίνες, λαμπτήρες φθορισμού, LED, χρώματα, βερνίκια, οθόνες υπολογιστών και τα λοιπά.
Λόγω των ιδιοτήτων φωταύγειας του, το ύττριο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε κατασκευή λέιζερ, όπως στην περίπτωση του λέιζερ Nd: YAG, του οποίου το ακρωνύμιο σημαίνει γρανάτης υττρίου (κατηγορία ορυκτών) και αλουμίνιο, του τύπου Υ3Ο Αλ5Ο12, ντοπαρισμένο με νεοδύμιο (Nd).
Αξίζει να θυμηθούμε ότι το λέιζερ είναι ένας τύπος χαρακτηριστικής, μονοχρωματικής εκπομπής φωτός, δηλαδή με μήκος κύμα ειδικός. Στην περίπτωση του Nd: YAG, το νεοδύμιο έχει τη μορφή ιόντος Nd3+, είναι υπεύθυνος για την εκπομπή φωτός λέιζερ, ενώ οι κρύσταλλοι YAG είναι υπεύθυνοι για το ότι είναι η στερεά μήτρα.
Αυτό το λέιζερ υψηλής ισχύος μπορεί να χρησιμοποιηθεί:
- σε χειρουργικές επεμβάσεις ιατρικής και οδοντιατρικής·
- στις ψηφιακές επικοινωνίες·
- στη μέτρηση θερμοκρασίας και απόστασης.
- σε βιομηχανικές μηχανές κοπής?
- σε μικροσυγκολλήσεις?
- σε πειράματα στον τομέα της φωτοχημείας.
Μια κοινή εφαρμογή στην ιατρική είναι στον τομέα της οφθαλμολογίας, όπου το laser εφαρμόζεται στη θεραπεία της αποκόλλησης αμφιβληστροειδούς και για τη διόρθωση της μυωπίας. Στη δερματολογία χρησιμοποιείται για την απολέπιση του δέρματος.
Το ύττριο είναι επίσης χρησιμοποιείται σε υπεραγωγούς. Αυτό συμβαίνει επειδή το 1987, Αμερικανοί φυσικοί ανακάλυψαν τις υπεραγώγιμες ιδιότητες μιας ένωσης υττρίου, Y1,2βα0,8CuO4, συνήθως ονομάζεται YBCO. Εσύ υπεραγωγοί είναι υλικά ικανά να αγώγουν ηλεκτρική ενέργεια χωρίς αντίσταση, σε πολύ χαμηλή θερμοκρασία, γνωστή ως κρίσιμη θερμοκρασία.
Στην περίπτωση του YBCO, η κρίσιμη (υπεραγώγιμη) θερμοκρασία είναι 93 K (-180 °C), πάνω από τη θερμοκρασία βρασμού του άζωτο υγρό, το οποίο είναι 77 K (-196 °C). Αυτό διευκόλυνε πολύ τη χρήση του, καθώς οι προηγούμενοι υπεραγωγοί, όπως το λανθάνιο (La2CuO3), είχε μια κρίσιμη θερμοκρασία στην περιοχή των 35 K (-238 °C), απαιτώντας ψύξη με υγρό ήλιο, το οποίο είναι πιο ακριβό από το άζωτο.
Οι υπεραγωγοί βρίσκονται στην καρδιά του μαγνητικού (ή κβαντικού) φαινομένου αιώρησης, στο οποίο α μαγνητικό πεδίο (μαγνήτης) επιτρέπει την αιώρηση του υπεραγωγού, που εξηγείται από το φαινόμενο Meissner. Τέτοια τεχνολογία διερευνήθηκε για την παραγωγή τρένων Maglev, τα οποία επιπλέουν στις γραμμές.
![Τρένο Maglev στη Σαγκάη, Κίνα. [2]](/f/90f8d7b9365a1f52d4e51f5367f7fc62.jpg)
Το ύττριο έχει και άλλες εφαρμογές, όπως π.χ παραγωγή του καταλύτες και κεραμικά. Τα κεραμικά υττρίου χρησιμοποιούνται ως λειαντικά και πυρίμαχα υλικά (ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες) για την παραγωγή:
- αισθητήρες του οξυγόνο σε αυτοκίνητα?
- προστατευτικά στρώματα κινητήρων αεριωθουμένων.
- κοπτικά όργανα με αντοχή στη διάβρωση και τη φθορά.
Μάθετε περισσότερα:Ηλεκτρομαγνητισμός — μελέτη του ηλεκτρισμού, του μαγνητισμού και των σχέσεών τους
προφυλάξεις με το ύττριο
Παρά το γεγονός ότι δεν είναι τοξικό ή καρκινογόνο υλικό, Η εισπνοή, η κατάποση ή το άγγιγμα του υττρίου μπορεί να προκαλέσει ερεθισμό και βλάβη στους πνεύμονες. Σε μορφή σκόνης, το ύττριο μπορεί να αναφλεγεί. Η μεγαλύτερη ανησυχία αφορά τα λέιζερ υττρίου, καθώς η μεγάλη τους δύναμη μπορεί να είναι επιβλαβής για τα μάτια.
ιστορία του υττρίου
Το όνομα ύττριο προέρχεται από το Ytterby, ένα σουηδικό χωριό που περιέχει ένα ορυχείο όπου ανακαλύφθηκαν τέσσερα μέταλλα σπάνιων γαιών:
- ύττριο;
- υττερβίο;
- έρβιο;
- υττερβίο.
Η επιστημονική ιστορία αυτού του χωριού ξεκινά το 1789, όταν ο Carl Axel Ο Αρρένιος παρατήρησε ένα κομμάτι μαύρου βράχου πάνω από έναν βράχο. Ο Arrhenius ήταν ένας νεαρός υπολοχαγός του σουηδικού στρατού και είχε μεγάλη εκτίμηση για τα ορυκτά. Αρχικά θεωρήθηκε ως βολφράμιο, ο μαύρος βράχος στάλθηκε στον Johan Gadolin, φίλο του Arrhenius, καθηγητή χημείας στη Βασιλική Ακαδημία στο Τούρκου της Φινλανδίας.
Ο Gadolin συνειδητοποίησε ότι ο μαύρος βράχος, από το ορυκτό ytterbite (αργότερα μετονομάστηκε γαδολινίτης, προς τιμήν του), περιείχε ένα οξείδιο νέων στοιχείων σπάνιες χώρες. Ο Σουηδός χημικός Anders Gustaf Ekeberg επιβεβαίωσε την ανακάλυψη του Gadolin και την ονόμασε οξείδιο της ύττριας.
Στη συνέχεια, για πρώτη φορά το απομονώθηκε το στοιχείο υττρίου, αν και αναμεμειγμένο με άλλα στοιχεία, το 1828, από τον Friedrich Wöhler, ο οποίος πέρασε γκάζι χλώριο από το ορυκτό γαδολινίτη και έτσι σχηματίζεται χλωριούχο ύττριο (YCl3) άνυδρο, το οποίο ανάγεται περαιτέρω σε μεταλλικό ύττριο χρησιμοποιώντας κάλιο.
Στο τέλος, ο μαύρος βράχος που ανακαλύφθηκε από τον Arrhenius βρέθηκε να περιέχει οξείδια οκτώ μετάλλων σπάνιων γαιών:
- έρβιο;
- τέρβιο;
- υττερβίο;
- σκάνδιο;
- θούλιο;
- Χόλμιο?
- δυσπρόσιο;
- λουτέτιο.
Λυμένες ασκήσεις για το ύττριο
ερώτηση 1
(Unaerp-SP) Το φαινόμενο της υπεραγωγιμότητας του ηλεκτρισμού, που ανακαλύφθηκε το 1911, αποτέλεσε για άλλη μια φορά αντικείμενο προσοχής του επιστημονικού κόσμου με διαπίστωση από τους Bendnoz και Müller ότι τα κεραμικά υλικά μπορούν να επιδείξουν αυτό το είδος συμπεριφοράς, κερδίζοντας ένα βραβείο Νόμπελ σε αυτούς τους δύο φυσικοί το 1987. Ένα από τα πιο σημαντικά χημικά στοιχεία στη σύνθεση υπεραγώγιμων κεραμικών είναι το ύττριο:
1s2 2s2 2π6 3s2 3π6 4s2 3d10 4σ6 5 δευτ24δ1
Ο αριθμός των φλοιών και ο αριθμός των πιο ενεργητικών ηλεκτρονίων για το ύττριο θα είναι, αντίστοιχα:
Α) 4 και 1
Β) 5 και 1
Γ) 4 και 2
Δ) 5 και 3
Ε) 4 και 3
Ανάλυση:
Εναλλακτική Β
Ο στρώμα σθένους του υττρίου είναι το πέμπτο κέλυφος, έχοντας μόνο 2 ηλεκτρόνια στο υποκέλυφος 5s2. Έτσι, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι το ύττριο έχει 5 στιβάδες. Το πιο ενεργητικό υποεπίπεδο είναι το τελευταίο που τοποθετείται στο ηλεκτρονική διανομή, καθώς πρόκειται για αυξανόμενη κατανομή ενέργειας. Επομένως, το πιο ενεργητικό υποεπίπεδο είναι το 4d1, που έχει μόνο 1 ηλεκτρόνιο.
Ερώτηση 2
Οξείδιο υττρίου, Υ2Ο3, είναι μια ένωση που χρησιμοποιείται για την κατασκευή υπεραγώγιμων κεραμικών, όπως το YBCO, το οποίο περιέχει ύττριο, βάριο, χαλκό και οξυγόνο. Κατά τον σχηματισμό του υπεραγωγού, το ύττριο διατηρεί τον ίδιο αριθμό οξείδωσης που έχει στο οξείδιο του υττρίου. Αυτός ο αριθμός οξείδωσης ισούται με:
Α) -3
Β) 0
Γ) +3
Δ) -2
Ε) +2
Ανάλυση:
Εναλλακτική Γ
Όπως έχει το οξυγόνο, στα οξείδια, αριθμός οξείδωσης (το φορτίο που αποκτά το ιόν κατά την εκτέλεση του ιοντικού δεσμού) ίσο με -2, ο υπολογισμός του αριθμού οξείδωσης του υττρίου μπορεί να γίνει ως εξής:
2x + 3 (-2) = 0
Όπου x είναι ο αριθμός οξείδωσης του υττρίου που πρέπει να υπολογιστεί, το εξίσωση πρέπει να τεθεί στο μηδέν, επειδή το οξείδιο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο, δεν είναι α ιόν.
Κάνοντας σωστά τους υπολογισμούς:
2x + -6 = 0
2x = 6
x = 3
Έχουμε ότι η τιμή του x είναι ίση με +3.
πίστωση εικόνας
[1] σκέψεις της χαράς / shutterstock
[2] Chameleons Eye / shutterstock
Του Stefano Araújo Novais
Καθηγητής Χημείας
