Itrij (Y): primjena, mjere opreza, povijest

THE itrij, simbol Y i atomski broj 39, metal je srebrne boje koji se nalazi u skupini 3 periodnog sustava, odmah ispod skandij, simbol Sc. Međutim, u kemijskom smislu itrij je vrlo sličan lantanu i drugim lantanidima, smatra se članom skupine rijetkih zemnih metala.

Ovaj metal se široko koristio u proizvodnji starih televizijskih ekrana, ali i modernijih LCD modela, jer ovaj element pomaže u stvaranju primarnih boja. Također ima relevantnu industrijsku primjenu, kao što je u proizvodnji katalizatora, lasera, keramike i supravodiča, koji su materijali bez električni otpor.

Vidi također: Zlato — kemijski element s izvrsnom sposobnošću električne vodljivosti

sažetak o itriju

• Itrij je srebrnasti metal koji se nalazi u skupini 3 Periodni sustav elemenata
• Unatoč tome što nije u f bloku, itrij se smatra rijetkim zemnim metalom.
• Njegovi glavni izvori minerala su:
  • monazit;
  • bastnasite;
  • ksenotimija;
  • gadolinit.
• Široko se koristi u području elektronike zbog svojih luminiscentnih svojstava.
• Također se koristi u proizvodnji lasera.
• Spojevi itrija mogu se koristiti kao supravodiči, što je omogućilo napredak tehnike magnetske levitacije.
• Itrij je otkriven u švedskom selu Ytterby, mjestu otkrića nekoliko metali rijetke zemlje iz periodnog sustava.

Svojstva itrija

• Simbol: Y.
• Atomski broj: 39.
• Atomska masa: 88.906 c.u.
• elektronegativnost: 1,2.
• Točka spajanja: 1530°C.
• Vrelište: 3264°C.
• Gustoća: 4,5 g.cm^-3 (na 20°C).
• Elektronička konfiguracija: [Kr] 5s² 4d¹.
• Kemijska serija: skupina 3; prijelazni metali; rijetki zemni metali.

karakteristike itrija

Itrij je metal srebrne boje i sjaja. smatra se stabilnim u dodiru sa zrakom, budući da je tanak sloj oksid formira se na njegovoj površini, sprječavajući napad metalne tvari ispod nje. Međutim, ovaj sloj na kraju umanjuje sjaj metala.

Itrij u svom metalnom obliku.

Što se tiče reaktivnosti, itrij može reagirati:

• s halogeni, na sobnoj temperaturi;
• s plinom kisika i s većinom nemetali, pod grijanjem:
  • 4 Y + 3 O₂ → 2 g₂THE₃
  • 2 Y + 3 X₂ → 2 YX₃, s X = F, Cl, Br i I

Osim toga, itrij također sporo reagira s hladnom vodom i rastvara se u kiseline razrijeđen, ispuštajući plin vodik.

Budući da je slična lantanu i drugim lantanidima, opisana i poznata kemija itrija je ona u kojoj se ima oksidacijsko stanje jednako +3, kada ovaj element izgubi svoja tri valentna elektrona (4s² i 5d¹).

Pročitaj i: Barij — zemnoalkalijski metal poznat po svojoj toksičnosti

Gdje se itrij može naći?

itrij može se pojaviti u mnogim mineralima istodobno s drugim rijetkim zemnim metalima. Jedan od tih minerala je monazit, fosfat koji može sadržavati, osim samog itrija, nekoliko ovih elemenata, kao što su:

• cerij (Ce);
• lantan (La);
• neodim (Nd);
• prazeodim (Pr);
• torij (Th).

Monazit je jedna od ruda koja može biti izvor itrija.

Ostali mogući minerali itrija su:

• bastnazit (fluorougljik rijetke zemlje);
• ksenotimija (itrij ortofosfat, također poznat kao ksenotim ili ksenotimij);
• gadolinit (rijetkozemni silikat, također poznat kao iterbit).

Bastnasit, mineral koji sadrži nekoliko rijetkih zemalja, uključujući itrij.

Sastav je raznolik, ali se pretpostavlja da ruda bogata itrijem ima oko 1% masenog udjela element.

Može se dobiti na više načina. Klasična metodologija Dobivanje uključuje kiselo ili bazično ispiranje (pranje), koji generira otopine itrija, koristeći:

• klorovodična kiselina;
• sumporne kiseline;
• natrijev hidroksid.

Međutim, ispiranje nije toliko selektivno jer stvara otopinu sa svim rijetkim zemnim elementima minerala. Stoga su nakon Drugog svjetskog rata napravljene rafiniranije tehnike odvajanja, ionskom izmjenom, na primjer, što je osiguralo selektivnost koja je nedostajala, što je omogućilo odvajanje različitih metala prisutnih u minerali.

Za dobivanje itrija u njegovom čistom (metalnom) obliku, YF spojeve treba smanjiti₃ ili YCl₃, što bi trebalo učiniti s kalcija ili kalij, odnosno.

Primjena itrija

Itrij ima primjenu od velike važnosti u području elektronike. Poput mnogih rijetkih zemalja, spojevi itrija kao što je Y₂THE₃, imaju luminescentna svojstva (emituju svjetlost na podražaj, kao što je a Ionizirana radiacija), također poznat kao fosfor. Itrij fosfori su bili primijenjen na televizijske cijevi boje za proizvodnju primarnih boja zelene, plave i crvene.

Ovi spojevi se mogu koristiti u materijalima koji nisu televizori. Moguće ih je koristiti u izradi optička vlakna, fluorescentne svjetiljke, LED diode, boje, lakovi, računalni ekrani itd.

Zbog svojih luminiscentnih svojstava, itrij se također može koristiti u proizvodnja lasera, kao u slučaju Nd: YAG lasera, čiji akronim znači itrij granat (klasa minerala) i aluminij, formule Y₃Al₅THE₁₂, dopiran neodimijem (Nd).

Vrijedi zapamtiti da je laser vrsta karakteristične, monokromatske svjetlosne emisije, odnosno duljine val specifično. U slučaju Nd: YAG, neodim, koji je u obliku Nd iona³⁺, odgovoran je za emisiju svjetlosti laser, dok su YAG kristali odgovorni za to što su čvrsta matrica.

Ovaj laser velike snage može se koristiti:

• u kirurškim zahvatima medicine i stomatologije;
• u digitalnim komunikacijama;
• u mjerenju temperature i udaljenosti;
• u industrijskim strojevima za rezanje;
• u mikrozavare;
• u eksperimentima iz područja fotokemije.

Dermatološki zahvat laserom. [1]

Uobičajena primjena u medicini je u području oftalmologije, gdje se laser primjenjuje u liječenju ablacije retine i za korekciju kratkovidnosti. U dermatologiji se koristi za piling kože.

Itrij je također koristi se u supravodnicima. To je zato što su 1987. američki fizičari otkrili supravodljiva svojstva spoja itrija, Y_1,2ba_0,8CuO₄, koji se obično naziva YBCO. Vas supravodiči su materijali sposobni za vođenje struja bez otpora, na vrlo niskoj temperaturi, poznatoj kao kritična temperatura.

Demonstracija magnetske levitacije sa supravodičem.

U slučaju YBCO, kritična (supravodljiva) temperatura je 93 K (-180 °C), iznad temperature ključanja dušik tekućina, što je 77 K (-196 °C). To je uvelike olakšalo njegovu upotrebu, budući da su prethodni supravodiči, kao što je lantan (La₂CuO₃), imao kritičnu temperaturu u rasponu od 35 K (-238 °C), što je zahtijevalo hlađenje tekućim helijem, koji je skuplji od dušika.

Supervodiči su u srcu efekta magnetske (ili kvantne) levitacije, u kojem a magnetsko polje (magnet) dopušta levitaciju supravodiča, što se objašnjava Meissnerovim učinkom. Takva je tehnologija istražena za proizvodnju Maglev vlakova, koji plutaju na tračnicama.

Maglev vlak u Šangaju, Kina. [2]

Itrij ima i druge primjene, kao npr proizvodnja od katalizatori i keramike. Itrij keramika se koristi kao abrazivni i vatrostalni materijali (otporni na visoke temperature) za proizvodnju:

• senzori od kisik u automobilima;
• zaštitni slojevi mlaznih motora;
• rezni instrumenti otporni na koroziju i habanje.

Znati više:Elektromagnetizam — proučavanje elektriciteta, magnetizma i njihovih odnosa

mjere opreza s itrijem

Unatoč tome što nije otrovan ili kancerogen materijal, udisanje, gutanje ili dodirivanje itrija može uzrokovati iritaciju i oštećenje na pluća. U obliku praha itrij se može zapaliti. Najveća zabrinutost je u odnosu na itrijeve lasere, jer njihova velika snaga može biti štetna za oči.

povijest itrija

Ime itrij potječe od Ytterbyja, švedskog sela u kojem se nalazi rudnik u kojem su otkrivena četiri rijetka zemna metala:

• itrij;
• iterbij;
• erbij;
• iterbija.

Znanstvena povijest ovog sela počinje 1789. godine kada je Carl Axel Arrhenius je primijetio komad crne stijene preko stijene. Arrhenius je bio mladi poručnik u švedskoj vojsci i jako je cijenio minerale. U početku se pretpostavljalo kao volfram, crna stijena je poslana Johanu Gadolinu, prijatelju Arrheniusa, profesoru kemije na Kraljevskoj akademiji u Turkuu u Finskoj.

Gadolin je shvatio da crna stijena, od minerala iterbita (kasnije preimenovanog u gadolinit, u njegovu čast), sadržavao oksid novih elemenata rijetke zemlje. Švedski kemičar Anders Gustaf Ekeberg potvrdio je Gadolino otkriće i nazvao ga itrijev oksid.

Nakon toga, po prvi put, element itrija je izoliran, iako pomiješan s drugim elementima, Friedrich Wöhler 1828., koji je proslijedio plin klor mineralom gadolinitom i tako nastao itrij klorid (YCl₃) bezvodni, koji je dalje reduciran u metalni itrij pomoću kalija.

Na kraju je otkriveno da crna stijena koju je otkrio Arrhenius sadrži okside osam rijetkih zemnih metala:

• erbij;
• terbij;
• iterbij;
• skandij;
• tulij;
• holmij;
• disprozij;
• lutecij.

Riješene vježbe na itriju

Pitanje 1

(Unaerp-SP) Fenomen supravodljivosti elektriciteta, otkriven 1911., ponovno je bio predmetom pažnje znanstvenog svijeta s otkrili su Bendnoza i Müllera da keramički materijali mogu pokazivati ​​takvu vrstu ponašanja, čime je ova dvojica dobila Nobelovu nagradu fizičari 1987. Jedan od najvažnijih kemijskih elemenata u formulaciji supravodljive keramike je itrij:

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

Broj ljuski i broj najenergetnijih elektrona za itrij bit će, respektivno:

A) 4 i 1

B) 5 i 1

C) 4 i 2

D) 5 i 3

E) 4 i 3

Rezolucija:

Alternativa B

THE valentni sloj itrija je peta ljuska, koja ima samo 2 elektrona u 5s podljusci². Dakle, može se zaključiti da itrij ima 5 slojeva. Najenergetnija podrazina je zadnja koja se postavlja u elektronska distribucija, jer se radi o sve većoj distribuciji energije. Stoga je najenergetnija podrazina 4d¹, koji ima samo 1 elektron.

pitanje 2

Itrij oksid, Y₂THE₃, je spoj koji se koristi za proizvodnju supravodljive keramike, kao što je YBCO, koji sadrži itrij, barij, bakar i kisik. U formiranju supravodnika itrij održava isti oksidacijski broj koji ima u itrijevom oksidu. Ovaj oksidacijski broj jednak je:

A) -3

B) 0

C) +3

D) -2

E) +2

Rezolucija:

Alternativa C

Kako kisik ima, u oksidima, oksidacijski broj (naboj koji ion stječe pri izvođenju ionske veze) jednak -2, izračun oksidacijskog broja itrija može se izvesti na sljedeći način:

2x + 3 (-2) = 0

Gdje je x oksidacijski broj itrija koji treba izračunati, jednadžba mora biti postavljen na nulu, jer je oksid električno neutralan, a ne a ion.

Ispravan izračun:

2x + -6 = 0

2x = 6

x = 3

Imamo da je vrijednost x jednaka +3.

kredit za sliku

[1] thinksofjoyce / shutterstock

[2] Kameleonsko oko / shutterstock

Autor Stefano Araújo Novais
Učiteljica kemije