THE ütrium, sümbol Y ja aatomnumber 39, on hõbedane metall, mis asub perioodilise tabeli 3. rühmas, vahetult allpool. skandium, sümbol Sc. Keemiliselt on aga ütrium väga sarnane lantaanile ja teistele lantaniididele, kuna seda peetakse haruldaste muldmetallide rühma liikmeks.
Seda metalli kasutati laialdaselt vanade teleriekraanide ja ka kaasaegsemate LCD-mudelite valmistamisel, kuna see element aitab põhivärvide genereerimisel. Sellel on ka asjakohased tööstuslikud rakendused, näiteks katalüsaatorite, laserite, keraamika ja ülijuhtide tootmine, mis on materjalid, mis ei sisalda elektritakistus.
Vaata ka: Kuld – suurepärase elektrijuhtivusega keemiline element
kokkuvõte ütriumi kohta
- Ütrium on hõbedane metall, mis asub 3. rühmas Perioodilisustabel
- Vaatamata sellele, et ütrium ei kuulu f-plokki, peetakse seda haruldaseks muldmetalliks.
- Selle peamised mineraalide allikad on:
- monasiit;
- bastnasiit;
- ksenotüümia;
- gadoliniit.
- Seda kasutatakse laialdaselt elektroonika valdkonnas oma luminestsentsomaduste tõttu.
- Seda kasutatakse ka laserite valmistamisel.
- Ülijuhtidena saab kasutada ütriumiühendeid, mis võimaldasid magnetilise levitatsiooni tehnikat edasi arendada.
- Ütrium avastati Rootsis Ytterby külas, kus leiti mitu metallid perioodilise tabeli haruldased muldmetallid.
Ütriumi omadused
- Sümbol: Y.
- Aatomnumber: 39.
- Aatommass: 88 906 c.u.
- Elektronegatiivsus: 1,2.
- Liitmispunkt: 1530 °C.
- Keemispunkt: 3264 °C.
- Tihedus: 4,5 g.cm-3 (temperatuuril 20 °C).
- Elektrooniline konfiguratsioon: [Kr] 5s2 4d1.
- Keemiline seeria: rühm 3; siirdemetallid; haruldased muldmetallid.
ütriumi omadused
Ütrium on hõbedane ja läikiv metall. peetakse õhuga kokkupuutel stabiilseks, kuna õhuke kiht oksiid moodustab selle pinnale, hoides ära selle all oleva metallilise aine rünnaku. Kuid see kiht vähendab metalli sära.
Reaktiivsuse osas võib ütrium reageerida:
- koos halogeenid, toatemperatuuril;
- gaasilise hapnikuga ja enamikuga mittemetallid, kütte all:
- 4 Y + 3 O2 → 2 aastat2THE3
- 2 Y + 3 X2 → 2 YX3, kus X = F, Cl, Br ja I
Lisaks reageerib ütrium aeglaselt ka külma veega ja lahustub sisse happed lahjendatud, vabastab gaasi vesinik.
Olles lantaani ja teiste lantaniididega sarnane, on ütriumi kirjeldatud ja tuntud keemia selline, milles see oksüdatsiooniaste on +3, kui see element kaotab oma kolm valentselektroni (4s2 ja 5d1).
Loe ka: Baarium – leelismuldmetall, mis on tuntud oma toksilisuse poolest
Kust ütriumi leida?
ütrium võib esineda paljudes mineraalides samaaegselt teiste haruldaste muldmetallidega. Üks neist mineraalidest on monasiit, fosfaat, mis võib lisaks ütriumile endas sisaldada mitut neist elementidest, näiteks:
- tseerium (Ce);
- lantaan (La);
- neodüüm (Nd);
- praseodüüm (Pr);
- toorium (Th).
Teised võimalikud ütriummineraalid on:
- bastnasiit (haruldaste muldmetallide fluorosüsinik);
- ksenotüümia (ütriumortofosfaat, tuntud ka kui ksenotüüm või ksenotüüm);
- gadoliniit (haruldaste muldmetallide silikaat, tuntud ka kui ütterbiit).
Koostis on mitmekesine, kuid ütriumirikkas maagis arvatakse olevat umbes 1 massiprotsent. element.
Seda saab hankida mitmel viisil. Klassikaline metoodika Saamine hõlmab happelist või aluselist leostumist (pesemist), mis genereerib ütriumi lahuseid, kasutades:
- vesinikkloriidhape;
- väävelhape;
- naatriumhüdroksiid.
Leostumine ei ole aga nii selektiivne, kuna see loob lahenduse mineraali kõigi haruldaste muldmetallidega. Seetõttu hakati pärast Teist maailmasõda ioonivahetuse teel eraldama rafineeritumaid meetodeid, Näiteks, mis tagas puuduva selektiivsuse, mis võimaldas eraldada mitmesuguseid selles sisalduvaid metalle mineraalid.
Et saada ütriumi puhtal (metallilisel) kujul, YF ühendeid tuleks vähendada3 või YCl3, mida tuleks teha kaltsium või kaalium, vastavalt.
Ütriumi rakendused
Ütriumil on elektroonikavaldkonnas väga olulised rakendused. Nagu paljud haruldased muldmetallid, on ka ütriumiühendid, nagu Y2THE3, omavad luminestseeruvaid omadusi (kiirgust kiirgavad stiimulile, näiteks a ioniseeriv kiirgus), tuntud ka kui fosforid. Ütriumluminofoorid olid rakendatakse teleritele värve, et saada põhivärvid roheline, sinine ja punane.
Neid ühendeid saab kasutada ka muudes materjalides peale televiisorite. Neid on võimalik kasutada valmistamisel optilised kiud, luminofoorlambid, LED-id, värvid, lakid, arvutiekraanid jne.
Tänu oma luminestsentsomadustele saab ütriumi kasutada ka laserite tootmine, nagu Nd: YAG laseri puhul, mille akronüüm tähistab ütriumgranaati (mineraalide klass) ja alumiiniumist, valemiga Y3Al5THE12, legeeritud neodüümiga (Nd).
Tasub meeles pidada, et laser on iseloomuliku, monokromaatilise valguse emissiooni tüüp, st pikkusega Laine spetsiifiline. Nd: YAG puhul neodüüm, olles Nd iooni kujul3+, vastutab valguse emissiooni eest laser, samas kui YAG kristallid vastutavad tahke maatriksi eest.
Seda suure võimsusega laserit saab kasutada:
- meditsiini ja hambaravi kirurgilistel protseduuridel;
- digitaalses sides;
- temperatuuri ja kauguse mõõtmisel;
- tööstuslikes lõikemasinates;
- mikrokeevisõmblustes;
- fotokeemia alal tehtud katsetes.
Levinud rakendus meditsiinis on oftalmoloogia valdkond, kus laserit rakendatakse võrkkesta irdumise ravis ja lühinägelikkuse korrigeerimisel. Dermatoloogias kasutatakse seda naha koorimiseks.
Ütrium on ka kasutatakse ülijuhtides. Selle põhjuseks on asjaolu, et 1987. aastal avastasid Ameerika füüsikud ütriumiühendi Y ülijuhtivad omadused.1,2ba0,8CuO4, mida tavaliselt nimetatakse YBCO-ks. Sina ülijuhid on materjalid, mis on võimelised juhtima elektrit ilma takistuseta väga madalal temperatuuril, mida nimetatakse kriitiliseks temperatuuriks.
YBCO puhul on kriitiline (ülijuhtivus) temperatuur 93 K (-180 °C), mis on kõrgem kui keemistemperatuur. lämmastik vedelik, mille temperatuur on 77 K (-196 °C). See hõlbustas oluliselt selle kasutamist, kuna varasemad ülijuhid, nagu lantaan (La2CuO3), mille kriitiline temperatuur oli vahemikus 35 K (-238 °C), mis vajas jahutamist vedela heeliumiga, mis on lämmastikust kallim.
Ülijuhid on magnetilise (või kvant) levitatsiooniefekti keskmes, mille korral magnetväli (magnet) võimaldab ülijuhi levitatsiooni, mida seletatakse Meissneri efektiga. Sellist tehnoloogiat uuriti rööbasteedel hõljuvate Maglevi rongide tootmiseks.
![Maglevi rong Hiinas Shanghais. [2]](/f/90f8d7b9365a1f52d4e51f5367f7fc62.jpg)
Ütriumil on ka teisi rakendusi, nt tootmine katalüsaatorid ja keraamika. Ütriumkeraamikat kasutatakse abrasiivide ja tulekindlate (kõrgetele temperatuuridele vastupidavate) materjalidena järgmiste toodete valmistamiseks:
- andurid hapnikku autodes;
- reaktiivmootorite kaitsekihid;
- korrosiooni- ja kulumiskindlusega lõikeriistad.
Tea rohkem:Elektromagnetism — elektri, magnetismi ja nende seoste uurimine
ettevaatusabinõud ütriumiga
Vaatamata sellele, et see ei ole toksiline ega kantserogeenne materjal, ütriumi sissehingamine, allaneelamine või puudutamine võib põhjustada ärritust ja kahjustusi kopsudesse. Pulbri kujul võib ütrium süttida. Suurim mure on seoses ütriumlaseritega, kuna nende suur võimsus võib olla silmadele kahjulik.
ütriumi ajalugu
Ütriumi nimi tuleneb Ytterbyst, Rootsi külast, kus asub kaevandus, kust avastati neli haruldast muldmetalli:
- ütrium;
- ütterbium;
- erbium;
- ütterbium.
Selle küla teaduslik ajalugu algab 1789. aastal, kui Carl Axel Arrhenius märkas musta kivitükki üle kivi. Arrhenius oli noor leitnant Rootsi armees ja hindas väga mineraale. Esialgu eeldati kui volfram, saadeti must kivi Soome Turu Kuningliku Akadeemia keemiaprofessori Arrheniuse sõbrale Johan Gadolinile.
Gadolin mõistis, et ütterbiidi mineraalist (hiljem tema auks nimetati ümber gadoliniidiks) pärit must kivim, sisaldas uute elementide oksiidi haruldased maad. Rootsi keemik Anders Gustaf Ekeberg kinnitas Gadolini avastust ja nimetas seda ütriumoksiidiks.
Seejärel esmakordselt ütriumi element eraldati, kuigi segatud teiste elementidega, 1828. aastal Friedrich Wöhleri poolt, kes gaasi andis kloor mineraalse gadoliniidi toimel ja seega moodustub ütriumkloriid (YCl3) veevaba, mis redutseeriti kaaliumi abil metalliliseks ütriumiks.
Lõpuks leiti, et Arrheniuse avastatud must kivi sisaldab kaheksa haruldase muldmetalli oksiide:
- erbium;
- terbium;
- ütterbium;
- skandium;
- toolium;
- holmium;
- düsproosium;
- luteetsium.
Lahendas harjutusi ütriumil
küsimus 1
(Unaerp-SP) 1911. aastal avastatud elektri ülijuhtivuse fenomen oli taas teadusmaailma tähelepanu objektiks. Bendnozi ja Mülleri järeldus, et keraamilised materjalid võivad seda tüüpi käitumist avaldada, pälvides neile kahele Nobeli preemia füüsikud 1987. aastal. Ülijuhtiva keraamika valmistamise üks olulisemaid keemilisi elemente on ütrium:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s24d1
Ütriumi kestade arv ja kõige energilisemate elektronide arv on vastavalt:
A) 4 ja 1
B) 5 ja 1
C) 4 ja 2
D) 5 ja 3
E) 4 ja 3
Resolutsioon:
Alternatiiv B
THE valentskiht ütrium on viies kest, mille 5s alamkestas on ainult 2 elektroni2. Seega võib järeldada, et ütriumil on 5 kihti. Kõige energilisem alamtasand on viimane, mis asetatakse elektrooniline levitamine, kuna see on järjest suurem energiajaotus. Seetõttu on kõige energilisem alamtase 4d1, millel on ainult 1 elektron.
küsimus 2
Ütriumoksiid, Y2THE3, on ühend, mida kasutatakse ülijuhtiva keraamika (nt YBCO) valmistamiseks, milles on ütrium, baarium, vask ja hapnik. Ülijuhi moodustamisel säilitab ütrium sama oksüdatsiooniarvu, mis tal on ütriumoksiidil. See oksüdatsiooniarv on võrdne:
A) -3
B) 0
C) +3
D) -2
E) +2
Resolutsioon:
Alternatiiv C
Nagu hapnikul on oksiidides, oksüdatsiooni number (laeng, mille ioon omandab ioonsideme sooritamisel) võrdub -2, saab ütriumi oksüdatsiooniarvu arvutada järgmiselt:
2x + 3 (-2) = 0
Kus x on arvutatava ütriumi oksüdatsiooniarv, siis võrrand tuleb nullida, kuna oksiid on elektriliselt neutraalne, mitte a ioon.
Tehke arvutused õigesti:
2x + -6 = 0
2x = 6
x = 3
Meil on, et x väärtus on võrdne +3.
pildi krediit
[1] rõõmumõtted / shutterstock
[2] ChameleonsEye / shutterstock
Autor Stefano Araújo Novais
Keemia õpetaja