Itrio (Y): aplicaciones, precauciones, historia

EL itrio, símbolo Y y número atómico 39, es un metal de color plateado ubicado en el Grupo 3 de la Tabla Periódica, justo debajo del escandio, símbolo Sc. Sin embargo, químicamente, el itrio es muy similar al lantano y otros lantánidos, siendo considerado un miembro del grupo de metales de tierras raras.

Este metal fue muy utilizado en la fabricación de pantallas de televisión antiguas y también de modelos más modernos de LCD, ya que este elemento ayuda en la generación de colores primarios. También tiene aplicaciones industriales relevantes, como en la fabricación de catalizadores, láseres, cerámicas y superconductores, que son materiales sin resistencia electrica.

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resumen sobre itrio

• El itrio es un metal plateado ubicado en el Grupo 3 de la Tabla periodica
• A pesar de no estar en el bloque f, el itrio se considera un metal de tierras raras.
• Sus principales fuentes minerales son:
  • la monacita;
  • bastnasita;
  • xenotimia;
  • la gadolinita.
• Es ampliamente utilizado en el campo de la electrónica debido a sus propiedades luminiscentes.
• También se utiliza en la fabricación de láseres.
• Los compuestos de itrio se pueden utilizar como superconductores, lo que permitió el avance de la técnica de levitación magnética.
• El itrio fue descubierto en el pueblo sueco de Ytterby, lugar del descubrimiento de varios rieles tierras raras de la tabla periódica.

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Propiedades del itrio

• Símbolo: y
• Número atómico: 39.
• Masa atomica: 88.906 u.m.
• Electronegatividad: 1,2.
• Punto de fusión: 1530°C.
• Punto de ebullición: 3264°C.
• Densidad: 4,5 g.cm^-3 (a 20°C).
• Configuración electrónica: [Kr] 5 s² 4d¹.
• Serie química: grupo 3; metales de transición; metales de tierras raras.

caracteristicas del itrio

El itrio es un metal de color plateado y brillante. considerado estable en contacto con el aire, ya que una fina capa de óxido forma en su superficie, impidiendo el ataque de la sustancia metálica debajo de él. Sin embargo, esta capa termina por disminuir el brillo del metal.

Itrio en su forma metálica.

En cuanto a la reactividad, el itrio puede reaccionar:

• con los halógenos, a temperatura ambiente;
• con oxígeno gaseoso y con la mayoría no metales, bajo calentamiento:
  • 4 Y + 3 O₂ → 2 años₂EL₃
  • 2 Y + 3 X₂ → 2 YX₃, con X = F, Cl, Br e I

Además, el itrio también reacciona lentamente con agua fría y se disuelve en ácidos diluido, liberando gases hidrógeno.

Al ser similar al lantano y otros lantánidos, la química descrita y conocida para el itrio es aquella en la que tiene un estado de oxidación igual a +3, cuando este elemento pierde sus tres electrones de valencia (4s² y 5d¹).

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¿Dónde se puede encontrar itrio?

el itrio puede ocurrir en muchos minerales concomitantemente con otros metales de tierras raras. Uno de estos minerales es la monacita, un fosfato que puede contener, además del propio itrio, varios de estos elementos, como:

• cerio (CE);
• lantano (La);
• neodimio (Nd);
• praseodimio (Pr);
• torio (Th).

La monacita es uno de los minerales que pueden ser una fuente de itrio.

Otros posibles minerales de itrio son:

• bastnasita (un fluorocarbono de tierras raras);
• xenotimia (un ortofosfato de itrio, también conocido como xenothym o xenothymium);
• gadolinita (un silicato de tierras raras, también conocido como iterbita).

Bastnasita, un mineral que contiene varias tierras raras, incluido el itrio.

La composición es variada, pero se supone que un mineral rico en itrio tiene alrededor del 1% en masa del elemento.

Se puede obtener de varias formas. La metodología clásica de La obtención implica lixiviación ácida o básica (lavado), que genera soluciones de itrio, utilizando:

• ácido clorhídrico;
• ácido sulfúrico;
• hidróxido de sódio.

Sin embargo, la lixiviación no es tan selectiva ya que crea una solución con todas las tierras raras del mineral. Por lo tanto, después de la Segunda Guerra Mundial, se hicieron técnicas más refinadas para la separación, a través del intercambio iónico, por ejemplo, que aportaba la selectividad que faltaba, permitiendo separar los distintos metales presentes en minerales

Para obtener itrio en su forma pura (metálica), Los compuestos YF deben reducirse₃ o YCl₃, que debe hacerse con calcio o potasio, respectivamente.

Aplicaciones de itrio

El itrio tiene aplicaciones de gran importancia en el campo de la electrónica. Como muchos compuestos de itrio de tierras raras como Y₂EL₃, tienen propiedades luminiscentes (emiten luz ante un estímulo, como un radiación ionizante), también conocidos como fósforos. Los fósforos de itrio fueron aplicado a los tubos de televisión colores para producir los colores primarios verde, azul y rojo.

Estos compuestos se pueden utilizar en materiales distintos a los televisores. Es posible utilizarlos en la fabricación de fibras ópticas, lámparas fluorescentes, LED, pinturas, barnices, pantallas de ordenador etc

Debido a sus propiedades luminiscentes, el itrio también se puede utilizar en fabricación de láseres, como en el caso del láser Nd: YAG, cuyo acrónimo significa granate de itrio (una clase de mineral) y aluminio, de fórmula Y₃Alabama₅EL₁₂, dopado con neodimio (Nd).

Vale la pena recordar que el láser es un tipo de emisión de luz monocromática característica, es decir, con una longitud de ola específico. En el caso de Nd: YAG, el neodimio, al estar en forma de ion Nd³⁺, es responsable de la emisión de luz láser, mientras que los cristales de YAG son los encargados de ser la matriz sólida.

Este láser de alta potencia se puede utilizar:

• en procedimientos quirúrgicos de medicina y odontología;
• en comunicaciones digitales;
• en la medición de temperatura y distancia;
• en máquinas de corte industrial;
• en microsoldaduras;
• en experimentos en el campo de la fotoquímica.

Procedimiento dermatológico mediante láser. [1]

Una aplicación común en medicina es en el campo de la oftalmología, donde el láser se aplica en el tratamiento del desprendimiento de retina y para la corrección de la miopía. En dermatología, se utiliza para exfoliar la piel.

El itrio también es utilizado en superconductores. Eso es porque en 1987, los físicos estadounidenses descubrieron las propiedades superconductoras de un compuesto de itrio, Y_1,2licenciado en Letras_0,8CuO₄, generalmente llamado YBCO. Ustedes superconductores son materiales capaces de conducir electricidad sin resistencia, a una temperatura muy baja, conocida como temperatura crítica.

Demostración de levitación magnética con un superconductor.

En el caso de YBCO, la temperatura crítica (superconductora) es de 93 K (-180 °C), por encima de la temperatura de ebullición de nitrógeno líquido, que es de 77 K (-196 °C). Esto facilitó mucho su uso, ya que superconductores anteriores, como el lantano (La₂CuO₃), tuvo una temperatura crítica en el rango de 35 K (-238 °C), requiriendo enfriamiento con helio líquido, que es más costoso que el nitrógeno.

Los superconductores están en el corazón del efecto de levitación magnética (o cuántica), en el que un campo magnético (imán) permite la levitación del superconductor, explicado por el efecto Meissner. Dicha tecnología se exploró para la producción de trenes Maglev, que flotan sobre las vías.

Tren de levitación magnética en Shanghái, China. [2]

El itrio también tiene otras aplicaciones, como produccion de catalizadores y cerámica. Las cerámicas de itrio se utilizan como materiales abrasivos y refractarios (resistentes a altas temperaturas) para la producción de:

• sensores de oxígeno en autos;
• capas protectoras de motores a reacción;
• instrumentos de corte con resistencia a la corrosión y al desgaste.

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precauciones con itrio

A pesar de no ser un material tóxico o cancerígeno, inhalar, ingerir o tocar itrio puede causar irritación y daño a los pulmones En forma de polvo, el itrio puede encenderse. La mayor preocupación está en relación con los láseres de itrio, ya que su gran potencia puede ser perjudicial para los ojos.

historia del itrio

El nombre itrio deriva de Ytterby, un pueblo sueco que contiene una mina donde se descubrieron cuatro metales de tierras raras:

• itrio;
• iterbio;
• erbio;
• iterbio.

La historia científica de este pueblo comienza en 1789, cuando Carl Axel Arrhenius notó un trozo de roca negra sobre una roca. Arrhenius era un joven teniente del ejército sueco y tenía un gran aprecio por los minerales. Inicialmente asumido como tungsteno, la roca negra fue enviada a Johan Gadolin, amigo de Arrhenius, profesor de química en la Real Academia de Turku, Finlandia.

Gadolin se dio cuenta de que la roca negra, del mineral iterbita (más tarde rebautizada como gadolinita, en su honor), contenía un óxido de nuevos elementos tierras raras. El químico sueco Anders Gustaf Ekeberg confirmó el descubrimiento de Gadolin y lo llamó óxido de itria.

Posteriormente, por primera vez el se aisló el elemento itrio, aunque mezclado con otros elementos, en 1828, por Friedrich Wöhler, quien pasó gas cloro por el mineral gadolinita y así se formó cloruro de itrio (YCl₃) anhidro, que se redujo aún más a itrio metálico usando potasio.

Al final, se descubrió que la roca negra descubierta por Arrhenius contenía óxidos de ocho metales de tierras raras:

• erbio;
• terbio;
• iterbio;
• escandio;
• tulio;
• holmio;
• disprosio;
• lutecio.

Ejercicios resueltos sobre itrio

Pregunta 1

(Unaerp-SP) El fenómeno de la superconducción de la electricidad, descubierto en 1911, volvió a ser objeto de atención del mundo científico con la el hallazgo de Bendnoz y Müller de que los materiales cerámicos pueden exhibir este tipo de comportamiento, lo que les valió un Premio Nobel a estos dos físicos en 1987. Uno de los elementos químicos más importantes en la formulación de cerámicas superconductoras es el itrio:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s²4d¹

El número de capas y el número de electrones más energéticos para el itrio serán, respectivamente:

a) 4 y 1

B) 5 y 1

C) 4 y 2

D) 5 y 3

E) 4 y 3

Resolución:

Alternativa B

EL capa de valencia de itrio es la quinta capa, que tiene solo 2 electrones en la subcapa 5s². Por lo tanto, se puede concluir que el itrio tiene 5 capas. El subnivel más energético es el último en ser colocado en el distribución electrónica, ya que se trata de una distribución de energía de orden creciente. Por lo tanto, el subnivel más energético es 4d¹, que tiene sólo 1 electrón.

Pregunta 2

Óxido de itrio, Y₂EL₃, es un compuesto utilizado para fabricar cerámicas superconductoras, como el YBCO, que tiene itrio, bario, cobre y oxígeno. En la formación del superconductor, el itrio mantiene el mismo número de oxidación que tiene en el óxido de itrio. Este número de oxidación es igual a:

A) -3

segundo) 0

C) +3

D)-2

mi) +2

Resolución:

Alternativa C

Como el oxígeno tiene, en los óxidos, número de oxidación (la carga que adquiere el ion al realizar el enlace iónico) igual a -2, el cálculo del número de oxidación del itrio se puede hacer de la siguiente manera:

2x + 3 (-2) = 0

Donde x es el número de oxidación del itrio a calcular, el ecuación debe ser igual a cero, porque el óxido es eléctricamente neutro, al no ser un ion.

Haciendo los cálculos correctamente:

2x + -6 = 0

2x = 6

x = 3

Tenemos que el valor de x es igual a +3.

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[1] pensamientosdejoyce / obturador

[2] CamaleonesOjo / obturador

Por Stefano Araújo Novais
Profesor de química