Υτέρβιο (Yb): ιδιότητες, παραγωγή, εφαρμογές

Ο υττερβίο, σύμβολο Yb και ατομικός αριθμός 70, είναι ένα λανθανίδιο (ή μέταλλο σπάνιων γαιών). Είναι ένα ασημί χρώμα, όλκιμο και εύπλαστο μέταλλο. Σε αντίθεση με τις άλλες λανθανίδες, το υττέρβιο μπορεί να παρουσιάσει, σε διάλυμα και σε ενώσεις, το αριθμός οξείδωσης ίσο με +2 (ενώ οι περισσότερες λανθανίδες έχουν μόνο NOx ίσο με +3).

Το υττέρβιο είναι στοιχείο λίγων χρήσεων, αλλά μπορεί να εφαρμοστεί ως βελτιωτικό από ανοξείδωτο χάλυβα, σε φορητές συσκευές ακτίνων Χ και στη σύνθεση ατομικών ρολογιών. Παράγεται με μεταλλοθερμική αναγωγή, χρησιμοποιώντας το λανθάνιο ως αναγωγικό μέταλλο.

Τα δικα σου ανακαλύφθηκε μεταξύ 18ου και 19ου αιώνα, βασισμένο σε μεταλλεύματα που προέρχονται από την πόλη Ytterby της Σουηδίας, όπου βρίσκονται σχεδόν όλα τα μέταλλα σπάνιων γαιών. Ωστόσο, το όνομά του επισημοποιήθηκε μόλις στις αρχές του 20ου αιώνα, πιο συγκεκριμένα το 1909.

Διαβάστε επίσης: Σκάνδιο — μέταλλο ικανό να παράγει καλά κράματα μετάλλων

Θέματα αυτού του άρθρου

1 - Περίληψη για το υττέρβιο
2 - Ιδιότητες του υττερβίου

instagram story viewer

3 - Χαρακτηριστικά του υττερβίου
4 - Πού μπορεί να βρεθεί το υττέρβιο;
5 - Λήψη του υττερβίου
6 - Εφαρμογές υττερβίου
7 - Ιστορία του υττερβίου

Περίληψη για το υττέρβιο

Το υττέρβιο είναι ένα μέταλλο που ανήκει στην κατηγορία των λανθανιδών ή μετάλλων σπανίων γαιών.
Σε μεταλλική μορφή έχει ασημί χρώμα και λάμψη, εκτός από εύπλαστο.
Παρά το γεγονός ότι παρουσιάζει NOx +3, χαρακτηριστικό των λανθανιδών, παρουσιάζει επίσης NOx +2.
Εμφανίζεται στη φύση αναμεμειγμένο με άλλες λανθανίδες, όπως η ξενοτίμη και ο φεργουσονίτης.
Λαμβάνεται μέσω αναγωγής με λανθάνιο.
Οι χρήσεις του υττερβίου εξακολουθούν να είναι περιορισμένες, αλλά μπορεί να είναι βελτιωτικό χάλυβα και να χρησιμοποιηθεί σε ατομικά ρολόγια.
Η ανακάλυψή του έγινε από τα μεταλλεύματα που προέρχονται από την πόλη Ytterby της Σουηδίας.

ιδιότητες υττερβίου

Σύμβολο: Υβ
ατομικός αριθμός: 70
ατομική μάζα: 173.054 a.u.u.a.
ηλεκτραρνητικότητα: 1,1
Σημείο σύντηξης: 824°C
Σημείο βρασμού: 1196°C
Πυκνότητα: 6,903 γρ.εκ^-3 (α αλλοτρόπο), 6,966 g.cm^-3 (β αλλοτρόπο)
Ηλεκτρονική διαμόρφωση: [Xe] 6s² 4στ¹⁴
χημική σειρά: μέταλλα σπάνιων γαιών, λανθανίδες

Μη σταματάς τώρα… Υπάρχουν περισσότερα μετά τη δημοσιότητα ;)

χαρακτηριστικά του υττερβίου

Το υττέρβιο, σύμβολο Yb, έχει α ασημί χρωματισμός και λάμψη σε μεταλλική μορφή, εκτός από μαλακό, εύπλαστο και κάπως όλκιμο. Παρά το γεγονός ότι είναι σχετικά σταθερό, είναι ενδιαφέρον ότι το μέταλλο συσκευάζεται σε κλειστά δοχεία για να προστατεύεται από τον αέρα και την υγρασία. Παρεμπιπτόντως, όπως και οι άλλες λανθανίδες, το Yb μπορεί να υποφέρει καύση σε επαφή με τον αέρα για να σχηματίσει οξείδιο του υττερβίου III:

4 Yb + 3 O₂ → 2 Yb₂Ο₃

Σημείωση: Το οξείδιο μπορεί επίσης να σχηματιστεί από την πύρωση αλάτων και υδροξειδίων υττερβίου.

Σε διάλυμα, υττέρβιο μπορεί επίσης να έχει NOx ίσο με +3, χαρακτηριστικό όλων των λανθανιδών, ωστόσο, όπως το ευρώπιο (Eu) και το σαμάριο (Sm), το υττέρβιο μπορεί να παρουσιάζει NOx ίσο με +2. Αυτό είναι συνέπεια της δικής σου ηλεκτρονική διαμόρφωση, που τελειώνει σε [Xe] 6s² 4στ¹⁴. Χάνοντας τα δύο ηλεκτρόνια του υποστυλώματος 6s, το γεμάτο υποκέλυφος 4f καταφέρνει να εγγυηθεί σταθερότητα στο ιόν Yb²⁺.

Το υττέρβιο επίσης έχει τρεις αλλοτροπικές μορφές: α (άλφα), β (βήτα) και γ (γάμα). Η άλφα μορφή υπάρχει μέχρι τους -13 °C, ενώ η βήτα είναι παρούσα σε θερμοκρασία δωματίου. Σε πάνω από 795 °C, σχηματίζεται η μορφή γάμμα. Το υττέρβιο έχει επίσης 33 ισότοπα, επτά από τα οποία είναι σταθερά.

Πού μπορεί να βρεθεί το υττέρβιο;

Δείγμα Fergusonite — Ο φεργκουσονίτης είναι ένα μετάλλευμα κατηγορίας οξειδίων που περιέχει ένα κλάσμα μάζας του στοιχείου υττέρβιο.

το υττέρβιο δεν είναι το κύριο συστατικό οποιουδήποτε μεταλλεύματος. Οι λανθανίδες (και το υττέρβιο δεν αποτελεί εξαίρεση) εμφανίζονται συχνά μεικτές στη φύση. Τα μεταλλεύματα του μπαστνασίτη και του μοναζίτη είναι τα πιο εμπορικά αξιοποιούμενα για λανθανίδες χαμηλότερης μάζας. Έτσι, το υττέρβιο, ένα βαρύτερο λανθανίδιο, έχει συγκέντρωση μάζας (με τη μορφή Yb₂Ο₃) λιγότερο από 0,1% σε αυτά.

Τα κύρια βαρύτερα μεταλλεύματα λανθανιδών είναι η ξενοτίμη (ένα φωσφορικό ύττριο, YPO₄), ευδιαλίτης, από την πυριτική ομάδα, και φεργουσονίτης, από την κατηγορία οξειδίων. Στην ξενοθύμη, η συγκέντρωση μάζας (με τη μορφή Yb₂Ο₃) του υττερβίου είναι 5,8%, ενώ στον ευδιαλίτη είναι 2,3% και στον φεργουσονίτη 1,4%.

Διαβάστε επίσης:Προέλευση ονομάτων και συμβόλων χημικών στοιχείων

Λήψη του υττερβίου

Αν και ιστορικά το υττέρβιο ελήφθη μέσω αναγωγής με κάλιο, επί του παρόντος, ο καλύτερος τρόπος για να το αποκτήσετε είναι με αναγωγή λανθανίου σε επαγωγικούς κλιβάνους, η λεγόμενη μεταλλοθερμική αναγωγή. Σε αυτό, το οξείδιο του υττερβίου III μειώνεται με τη δράση του λανθανίου, λαμβάνοντας υττέρβιο με τη μορφή ατμού, ο οποίος συμπυκνώνεται και κρυσταλλώνεται σε συγκεκριμένα σημεία του επαγωγικού κλίβανου.

Yb₂Ο₃ (s) + 2 La (l) → 2 Yb (g) + La₂Ο₃ (μικρό)

Η θερμοκρασία λειτουργίας πρέπει να είναι στην περιοχή των 1500 °C, ενώ η πίεση πρέπει να είναι μεταξύ 10^-4 και 10^-3 Φτυάρι.

εφαρμογές υττερβίου

Ελάχιστα μελετημένες, οι εφαρμογές του υττερβίου είναι ακόμα λίγες. Ένα από αυτά είναι το γεγονός ότι το υττέρβιο βελτιώστε τις ενδιαφέρουσες ιδιότητες του ανοξείδωτου χάλυβα, όπως αντοχή και άλλες μηχανικές ιδιότητες. το ισότοπο ¹⁶⁹Το Yb, ραδιενεργό, χρησιμοποιείται σε φορητές μηχανές ακτίνων Χ, που χρησιμοποιούνται σε χώρους χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα.

Ο ισότοπο ¹⁷⁴Το Yb μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ατομικά ρολόγια, του οποίου η ακρίβεια είναι τουλάχιστον ένα δευτερόλεπτο σε 50 δισεκατομμύρια χρόνια, δηλαδή θα χρειαζόταν 50 δισεκατομμύρια χρόνια για να χάσει ένα δευτερόλεπτο χρόνου (συν ή πλην).

ιστορία του υττερβίου

το υττέρβιο άρχισε να ανακαλύπτεται τον 18ο αιώνα, με σουηδικό εργοστάσιο πορσελάνης. Το 1788, ο ιδιοκτήτης του εργοστασίου, Reinhold Geijer, επίσης χημικός και ορυκτολόγος, περιέγραψε ένα μαύρο, μη μαγνητικό ορυκτό πυκνότητα ίσο με 4.223, που βρέθηκε στο ορυχείο Ytterby (Σουηδική πόλη) από τον ερασιτέχνη γεωλόγο Carl Axel Arrhenius. Ο Arrenhius έστειλε επίσης ένα δείγμα αυτού του ορυκτού στον καθηγητή Johan Gadolin του Åbo Academi στη Φινλανδία.

Μετά από μερικά πειράματα, ο Gadolin κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το μετάλλευμα θα είχε 31 μέρη πυριτίου, 19 μέρη αλουμίνας (στην πραγματικότητα βηρύλλιο). 12 μέρη οξειδίου του σιδήρου συν 38 μέρη μιας άγνωστης «γης» (παλαιότερα, «γη» ήταν το όνομα για «οξείδια»).

Το 1797, ο Anders Gustaf Ekeberg, ένας χημικός από τη σουηδική πόλη της Ουψάλα, επανεκτίμησε τα δεδομένα του Gadolin, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι, αναληθές, το μετάλλευμα περιείχε 47,5 μέρη του νέου οξειδίου. Ο Ekeberg πρότεινε το όνομα yttersten για το ορυκτό και το όνομα ytterjord (Σουηδικά) ή ύττρια (Λατινικά) για το νέο οξείδιο.

Με τα χρόνια, συνήχθη το συμπέρασμα ότι το ύττρια δεν ήταν ένα απλό οξείδιο του υττρίου. Το 1843, αποδείχθηκε ότι υπήρχαν επίσης οξείδια του ερβίου και του τερβίου. Το 1878, ο Ελβετός χημικός Jean de Marignac απομόνωσε την υττέρβια από την υττρία., φτάνοντας στο σημείο να πει ότι θα ήταν η οξείδιο ενός νέου τρισθενούς στοιχείου, το υττέρβιο, μοριακής μάζας 172 g.mol^-1. Ωστόσο, το 1899, στην Αυστρία, οι επιστήμονες Franz Exner και Eduard Haschek παρουσίασαν φασματοσκοπικά στοιχεία ότι το υττέρβιο του Marignac δεν ήταν ένα μόνο στοιχείο.

Έξι χρόνια αργότερα, επίσης στην Αυστρία, ο Carl Auer von Welsbach χρησιμοποίησε κλασματική κρυστάλλωση για να διαχωρίσει το υττέρβιο από Marignac σε δύο στοιχεία, που τα ονομάζει αλδεβάριο και κασσιόπη, παρουσιάζοντας μαζικά δεδομένα και για τα δύο τον Δεκέμβριο 1907.

Ωστόσο, 44 ημέρες πριν ο Welsbach δημοσιεύσει τα αποτελέσματά του, Ο Georges Urbain παρουσίασε στην Ακαδημία του Παρισιού τον διαχωρισμό του υττερβίου σε δύο νέα στοιχεία: νεοτερβιο και λουτέτιο, παρουσιάζοντας και τα μαζικά του στοιχεία. Ο Urbain έφτασε στο σημείο να πει ότι το έργο του Welsbach δεν είχε στοιχεία και δεν ήταν ποσοτικό.

Έτσι, το 1909, η Διεθνής Επιτροπή για τα Ατομικά Βάρη (μέλος της οποίας ήταν ο Urbain) ευνόησε την Η ονοματολογία του Georges Urbain, τοποθετώντας το νεογιέρβιο (αργότερα μόνο υττέρβιο) με μοριακή μάζα 172 g.mol^-1 και λουτέτιο με μοριακή μάζα 174 g.mol^-1.

Του Stefano Araujo Novais
Καθηγητής Χημείας

Έχετε ακούσει ποτέ για το χημικό στοιχείο δημήτριο; Κάντε κλικ εδώ και μάθετε για τα χαρακτηριστικά, τις ιδιότητες, τις εφαρμογές, την απόκτηση και το ιστορικό του.

Μάθετε για τις ιδιαιτερότητες των εσωτερικών μεταβατικών στοιχείων (ακτινίδες και λανθανίδες), που καταλαμβάνουν την έκτη και έβδομη περίοδο της ομάδας 3 του Περιοδικού Πίνακα.

Μάθετε περισσότερα για το σκάνδιο, καθώς και για τα χαρακτηριστικά, τις ιδιότητες, τις εφαρμογές, την απόκτηση και την ιστορία του.

Έχετε ακούσει ποτέ για το χημικό στοιχείο λουτέτιο; Κάντε κλικ εδώ και μάθετε για τα χαρακτηριστικά, τις ιδιότητες, την απόκτηση, τις εφαρμογές και το ιστορικό του.

Έχετε ακούσει ποτέ για το χημικό στοιχείο ύττριο; Κάντε κλικ εδώ και μάθετε για τα χαρακτηριστικά, τις ιδιότητες, τις εφαρμογές, την απόκτηση και το ιστορικό του.