O ytterbium, symboli Yb ja atominumero 70, on lantanidi (tai harvinaisten maametallien metalli). Se on hopeanvärinen, sitkeä ja muokattava metalli. Toisin kuin muut lantanidit, ytterbium voi sisältää liuoksessa ja yhdisteissä hapetusnumero yhtä suuri kuin +2 (vaikka useimpien lantanidien NOx on +3).
Ytterbium on vähän käyttökohde, mutta sitä voidaan käyttää ruostumattoman teräksen parannusaineena, kannettavissa röntgenlaitteissa ja atomikellojen koostumuksessa. Se valmistetaan metalliotermisellä pelkistyksellä käyttämällä lantaania pelkistävänä metallina.
Sinun löydetty 1700- ja 1800-luvuilla, joka perustuu malmeihin, jotka on hankittu Ytterbyn kaupungista Ruotsista, jossa on käytännössä kaikki harvinaiset maametallit. Sen nimi tuli kuitenkin viralliseksi vasta 1900-luvun alussa, tarkemmin sanottuna vuonna 1909.
Lue myös: Scandium - metalli, joka pystyy valmistamaan hyviä metalliseoksia
Yhteenveto ytterbiumista
- Ytterbium on metalli, joka kuuluu lantanidien tai harvinaisten maametallien luokkaan.
- Metallimuodossa se on hopeanvärinen ja kiiltävä sen lisäksi, että se on muokattava.
- Huolimatta lantanideille ominaisesta NOx +3:sta, siinä on myös NOx +2:ta.
- Sitä esiintyy luonnossa sekoitettuna muiden lantanidien, kuten ksenotiimin ja fergusoniitin, kanssa.
- Se saadaan pelkistämällä lantaanilla.
- Ytterbiumin käyttötarkoitukset ovat edelleen rajalliset, mutta se voi olla teräksen parannusaine ja sitä voidaan käyttää atomikelloissa.
- Sen löytö tapahtui Ruotsin Ytterbyn kaupungista peräisin olevista malmeista.
ytterbiumin ominaisuudet
- Symboli: Yb
- atominumero: 70
- atomimassa: 173.054 a.u.u.a.
- elektronegatiivisuus: 1,1
- Fuusiopiste: 824 °C
- Kiehumispiste: 1196 °C
- Tiheys: 6,903 g.cm-3 (a allotrooppi), 6,966 g.cm-3 (β allotrooppi)
- Sähköinen konfigurointi: [Xe] 6s2 4f14
- kemiallinen sarja: harvinaiset maametallit, lantanidit
ytterbiumin ominaisuudet
Ytterbium, symboli Yb, sisältää a hopeanvärinen ja kiilto metallimuodossa, sen lisäksi, että se on pehmeä, muokattava ja hieman taipuisa. Vaikka se on suhteellisen vakaa, on mielenkiintoista, että metalli pakattu suljettuihin astioihin sen suojaamiseksi ilmalta ja kosteudelta. Muuten, kuten muut lantanidit, Yb voi kärsiä palaminen joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa ytterbium III -oksidin muodostamiseksi:
4 Yb + 3 O2 → 2 Yb2O3
Huomautus: Oksidi voidaan muodostaa myös kalsinoimalla ytterbiumsuoloja ja -hydroksideja.
Liuoksessa ytterbium NOx voi olla myös +3Kaikille lantanideille ominaista, mutta kuten europiumia (Eu) ja samariumia (Sm), ytterbium voi sisältää NOx: a, joka on yhtä suuri kuin +2. Tämä on seurausta sinun elektroninen konfigurointi, joka päättyy [Xe] 6s2 4f14. Menettämällä 6s-alikuoren kaksi elektronia, täytetty 4f-alikuori onnistuu takaamaan stabiilisuuden Yb-ionille2+.
Myös ytterbium sillä on kolme allotrooppista muotoa: α (alfa), β (beta) ja γ (gamma). Alfa-muotoa esiintyy -13 °C: seen asti, kun taas beetamuoto on läsnä huoneenlämpötilassa. Yli 795 °C: ssa muodostuu gammamuoto. Ytterbiumissa on myös 33 isotooppia, joista seitsemän on pysyviä.
Mistä ytterbiumia löytyy?
ytterbium ei ole minkään malmin pääainesosa. Lantanideja (ja ytterbium ei ole poikkeus) esiintyy usein sekoitettuna luonnossa. Bastnasiitti- ja monatsiittimalmit ovat kaupallisesti eniten hyödynnettyjä pienempimassaisia lantanideja. Siten ytterbiumilla, raskaammalla lantanidilla on massapitoisuus (Yb: n muodossa2O3) alle 0,1 %.
Tärkeimmät raskaammat lantanidimalmit ovat ksenotiimi (yttriumfosfaatti, YPO4), eudialiitti silikaattiryhmästä ja fergusoniitti oksidiluokasta. Ksenotyymissa massapitoisuus (muodossa Yb2O3) ytterbiumia on 5,8 %, kun taas eudialiitissa se on 2,3 % ja fergusoniitissa 1,4 %.
Lue myös:Kemiallisten alkuaineiden nimien ja symbolien alkuperä
Ytterbiumin saaminen
Vaikka historiallisesti ytterbium saatiin pelkistämällä kaliumia, tällä hetkellä sen paras tapa saada se on lantaanin vähentäminen induktiouuneissa, niin sanottu metallioterminen pelkistys. Siinä ytterbium III -oksidi pelkistyy lantaanin vaikutuksesta, jolloin saadaan ytterbiumia höyryn muodossa, joka kondensoituu ja kiteytyy tietyissä kohdissa induktiouunissa.
Yb2O3 (s) + 2 La (l) → 2 Yb (g) + La2O3 (s)
Käyttölämpötilan tulee olla alueella 1500 °C ja paineen välillä 10-4 ja 10-3 Lapio.
ytterbium-sovelluksia
Vähän tutkittu, ytterbiumin sovelluksia on vielä vähän. Yksi niistä on se, että ytterbium parantaa ruostumattoman teräksen mielenkiintoisia ominaisuuksia, kuten lujuus ja muut mekaaniset ominaisuudet. isotooppi 169Yb, radioaktiivinen, käytetään kannettavissa röntgenlaitteissa, joita käytetään paikoissa, joissa ei ole sähköä.
O isotooppi 174Yb: tä voidaan käyttää atomikellot, jonka tarkkuus on vähintään yksi sekunti 50 miljardissa vuodessa, eli kestäisi 50 miljardia vuotta, ennen kuin se ohittaisi yhden sekunnin ajan (plus tai miinus).
ytterbiumin historia
ytterbium alettiin löytää 1700-luvulla, ruotsalaisen posliinitehtaan kanssa. Vuonna 1788 tehtaan omistaja Reinhold Geijer, myös kemisti ja mineralogi, kuvaili mustan, ei-magneettisen mineraalin. tiheys yhtä suuri kuin 4,223, jonka Ytterbyn kaivoksesta (Ruotsin kaupunki) löysi amatöörigeologi Carl Axel Arrhenius. Arrenhius lähetti näytteen tästä mineraalista myös Åbo Akademin professori Johan Gadolinille.
Joidenkin kokeiden jälkeen Gadolin päätteli, että malmissa olisi 31 osaa piidioksidia, 19 osaa alumiinioksidia (todella berylliumia), 12 osaa rautaoksidia plus 38 osaa tuntematonta "maata" (aiemmin "maa" oli nimi "oksidit").
Vuonna 1797 ruotsalaisen Uppsalan kaupungin kemisti Anders Gustaf Ekeberg arvioi Gadolinin tiedot uudelleen ja päätteli, että malmi sisälsi 47,5 osaa uutta oksidia. Ekeberg ehdotti nimeä yttersten mineraalille ja nimelle ytterjord (ruotsi) tai yttria (latinaksi) uudelle oksidille.
Vuosien mittaan pääteltiin, että yttria ei ollut yksinkertainen yttriumoksidi. Vuonna 1843 osoitettiin, että oli olemassa myös erbiumin ja terbiumin oksideja. Vuonna 1878 sveitsiläinen kemisti Jean de Marignac eristi ytterbian yttriasta., menen niin pitkälle, että sanoisi, että hän olisi oksidi uuden kolmiarvoisen alkuaineen, ytterbiumin, moolimassa 172 g.mol-1. Kuitenkin vuonna 1899 Itävallassa tutkijat Franz Exner ja Eduard Haschek esittivät spektroskooppisia todisteita siitä, että Marignacin ytterbium ei ollut yksittäinen alkuaine.
Kuusi vuotta myöhemmin, myös Itävallassa, Carl Auer von Welsbach käytti fraktiokiteyttämistä erottaakseen ytterbiumin Marignac kahdella alkuaineella, nimeltään aldebarium ja kassiopeium, esittäen molempien massatiedot joulukuussa 1907.
Kuitenkin 44 päivää ennen kuin Welsbach julkaisi tulokset, Georges Urbain esitteli Pariisin akatemialle ytterbiumin erottamisen kahdeksi uudeksi alkuaineeksi: neoterbium ja lutetium, joka esittää myös massatietonsa. Urbain meni niin pitkälle, että sanoi, että Welsbachin työstä puuttui todisteita eikä se ollut määrällistä.
Niinpä vuonna 1909 kansainvälinen atomipainojen komitea (jonka Urbain oli jäsen) suosi Georges Urbainin nimistö, joka sijoittaa neoyerbiumin (myöhemmin vain ytterbiumin), jonka moolimassa on 172 g.mol-1 ja lutetium, jonka moolimassa on 174 g.mol-1.
Kirjailija: Stefano Araujo Novais
Kemian opettaja
