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
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
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;
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