Ittrium (Y): alkalmazások, óvintézkedések, előzmények

A ittrium, Y szimbólum és atomszám 39, egy ezüst színű fém, amely a periódusos rendszer 3. csoportjában található, közvetlenül a periódusos rendszer alatt. skandium, szimbólum Sc. Kémiailag azonban az ittrium nagyon hasonlít a lantánra és más lantanidokra, mivel a ritkaföldfémek csoportjába tartozik.

Ezt a fémet széles körben használták a régi televízió képernyők és a modernebb LCD-modellek gyártásában is, mivel ez az elem segít az alapszínek létrehozásában. Emellett releváns ipari alkalmazásai is vannak, például katalizátorok, lézerek, kerámiák és szupravezetők gyártásában, amelyek nem tartalmaznak elektromos ellenállás.

Lásd még: Arany – kiváló elektromos vezetőképességű kémiai elem

összefoglaló az ittriumról

• Az ittrium egy ezüstös fém, amely a 3. csoportban található Periódusos táblázat
• Annak ellenére, hogy az ittrium nem tartozik az f blokkba, ritkaföldfémnek számít.
• Fő ásványi forrásai a következők:
  • a monacita;
  • basztnazit;
  • xenotímia;
  • a gadolinit.
• Lumineszcens tulajdonságai miatt széles körben használják az elektronika területén.
• Lézerek gyártásához is használják.
• Az ittriumvegyületek szupravezetőként használhatók, ami lehetővé tette a mágneses levitációs technika fejlődését.
• Az ittriumot a svéd Ytterby faluban fedezték fel, ahol többen is felfedeztek fémek a periódusos rendszer ritkaföldfémjei.

Ittrium tulajdonságai

• Szimbólum: Y.
• Atomszám: 39.
• Atomtömeg: 88 906 c.u.
• Elektronegativitás: 1,2.
• Fúziós pont: 1530 °C.
• Forráspont: Olvadáspont: 3264 °C.
• Sűrűség: 4,5 g.cm^-3 (20 °C-on).
• Elektronikus konfiguráció: [Kr] 5s² 4d¹.
• Kémiai sorozat: 3. csoport; átmeneti fémek; ritkaföldfémek.

az ittrium jellemzői

Az ittrium egy ezüst színű és fényes fém. levegővel érintkezve stabilnak tekinthető, mivel egy vékony réteg a oxid felületén képződik, megakadályozva az alatta lévő fémes anyag támadását. Ez a réteg azonban végül csökkenti a fém fényét.

Ittrium fémes formájában.

Ami a reaktivitást illeti, az ittrium reagálhat:

• val vel halogének, szobahőmérsékleten;
• oxigéngázzal és a legtöbbtel nemfémek, fűtés alatt:
  • 4 Y + 3 O₂ → 2 Y₂A₃
  • 2 Y + 3 X₂ → 2 YX₃, ahol X = F, Cl, Br és I

Emellett az ittrium hideg vízzel is lassan reagál és feloldódik benne savak hígított, gázt bocsát ki hidrogén.

A lantánhoz és más lantanidokhoz hasonló, az ittrium leírt és ismert kémiája az, amelyben oxidációs állapota +3, amikor ez az elem elveszíti három vegyértékelektronját (4s² és 5d¹).

Olvasd el te is: Bárium – toxicitásáról ismert alkáliföldfém

Hol található ittrium?

az ittrium számos ásványban előfordulhat más ritkaföldfémekkel együtt. Ezen ásványok egyike a monazit, egy foszfát, amely magában az ittriumon kívül számos ilyen elemet is tartalmazhat, mint például:

• cérium (Ce);
• lantán (La);
• neodímium (Nd);
• prazeodímium (Pr);
• tórium (Th).

A monazit az egyik érc, amely ittrium forrása lehet.

További ittrium ásványok:

• basztnazit (ritkaföldfém-fluor-szénhidrogén);
• xenotímia (itrium-ortofoszfát, más néven xenotím vagy xenotímium);
• gadolinit (ritkaföldfém-szilikát, más néven itterbite).

A basztnazit, számos ritkaföldfémet, köztük ittriumot tartalmazó ásvány.

Az összetétel változatos, de az ittriumban gazdag érc körülbelül 1 tömegszázalékot tartalmaz. elem.

Többféleképpen is beszerezhető. A klasszikus módszertan a Az előállítás savas vagy bázikus kilúgozást (mosást) foglal magában, amely ittrium-oldatokat állít elő, a következő felhasználásokkal:

• sósav;
• kénsav;
• nátrium-hidroxid.

A kilúgozás azonban nem olyan szelektív, mivel megoldást hoz létre az ásvány összes ritkaföldfémével. Ezért a második világháború után kifinomultabb elválasztási technikákat készítettek ioncserén keresztül, Például, amely biztosította a hiányzó szelektivitást, lehetővé téve a különféle fémek elkülönítését ásványok.

Az ittrium tiszta (fémes) formájában történő előállítása érdekében Az YF vegyületeket csökkenteni kell₃ vagy YCl₃, amivel meg kell tenni kalcium vagy kálium, ill.

Ittrium alkalmazások

Az ittriumnak nagy jelentősége van az elektronika területén. Sok ritkaföldfémhez hasonlóan ittriumvegyületek, például Y₂A₃, lumineszcens tulajdonságokkal rendelkeznek (fényt bocsátanak ki egy ingerre, mint pl ionizáló sugárzás), más néven foszforok. Ittrium foszforok voltak televíziócsövekre alkalmazzák színek a zöld, kék és piros alapszínek előállításához.

Ezek a vegyületek a televíziókon kívül más anyagokban is felhasználhatók. Lehetőség van ezek felhasználására a gyártás során optikai szálak, fénycsövek, LED-ek, festékek, lakkok, számítógép képernyők stb.

Lumineszcens tulajdonságai miatt ittrium is használható lézerek gyártása, mint az Nd: YAG lézer esetében, amelynek rövidítése ittrium gránát (egy ásványi osztály) és alumínium, az Y képletből₃Al₅A₁₂, neodímiummal adalékolt (Nd).

Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a lézer a karakterisztikus, monokromatikus fénykibocsátás egyik fajtája, azaz a fény hossza kb. hullám különleges. Az Nd: YAG esetében neodímium, Nd ion formájában³⁺, felelős a fénykibocsátásért lézer, míg a YAG kristályok felelősek a szilárd mátrixért.

Ez a nagy teljesítményű lézer használható:

• orvosi és fogászati ​​sebészeti eljárásokban;
• digitális kommunikációban;
• hőmérséklet és távolság mérésében;
• ipari vágógépekben;
• mikrohegesztésekben;
• a fotokémia területén végzett kísérletekben.

Bőrgyógyászati ​​eljárás lézerrel. [1]

Az orvostudományban általánosan elterjedt alkalmazás a szemészet területén, ahol a lézert retinaleválás kezelésére és rövidlátás korrekciójára alkalmazzák. A bőrgyógyászatban bőrradírozásra használják.

Az ittrium is szupravezetőkben használják. Ennek az az oka, hogy 1987-ben amerikai fizikusok felfedezték egy ittriumvegyület, az Y szupravezető tulajdonságait._1,2ba_0,8CuO₄, általában YBCO néven. te szupravezetők vezetőképes anyagok elektromosság ellenállás nélkül, nagyon alacsony hőmérsékleten, az úgynevezett kritikus hőmérsékleten.

Mágneses levitáció bemutatása szupravezetővel.

Az YBCO esetében a kritikus (szupravezető) hőmérséklet 93 K (-180 °C), a forráspont felett. nitrogén folyadék, amely 77 K (-196 °C). Ez nagyban megkönnyítette a használatát, mivel a korábbi szupravezetők, például a lantán (La₂CuO₃), kritikus hőmérséklete 35 K (-238 °C) tartományban volt, és folyékony héliummal kellett hűteni, ami drágább, mint a nitrogén.

A szupravezetők a mágneses (vagy kvantum) levitációs hatás középpontjában állnak, amelyben a mágneses mező (mágnes) lehetővé teszi a szupravezető lebegését, amit a Meissner-effektus magyaráz. Ilyen technológiát fedeztek fel a síneken úszó Maglev vonatok gyártásához.

Maglev vonat Sanghajban, Kínában. [2]

Az ittriumnak más alkalmazásai is vannak, mint pl termelése katalizátorok és kerámia. Az ittrium kerámiákat csiszolóanyagként és tűzálló (magas hőmérsékletnek ellenálló) anyagként használják a következők előállításához:

• érzékelői oxigén autókban;
• sugárhajtóművek védőrétegei;
• korrózió- és kopásálló vágóeszközök.

Többet tud:Elektromágnesesség – az elektromosság, a mágnesesség és ezek kapcsolatainak tanulmányozása

óvintézkedések ittriummal

Annak ellenére, hogy nem mérgező vagy rákkeltő anyag, az ittrium belélegzése, lenyelése vagy megérintése irritációt és károsodást okozhat a tüdőbe. Por formájában az ittrium meggyulladhat. A legnagyobb gond az ittriumlézerekkel kapcsolatos, mivel nagy erejük káros lehet a szemre.

ittrium története

Az ittrium elnevezés Ytterbyből, egy svéd faluból származik, ahol egy bánya található, ahol négy ritkaföldfémet fedeztek fel:

• ittrium;
• itterbium;
• erbium;
• itterbium.

A falu tudományos története 1789-ben kezdődik, amikor Carl Axel Arrhenius észrevett egy fekete szikladarabot egy szikla fölött. Arrhenius fiatal hadnagy volt a svéd hadseregben, és nagyra becsülte az ásványokat. Kezdetben úgy feltételezték, mint volfrám, a fekete sziklát Johan Gadolinnak, Arrhenius barátjának, a finnországi Turku Királyi Akadémia kémiaprofesszorának küldték.

Gadolin rájött, hogy a fekete kőzet az itterbit ásványból (a tiszteletére később gadolinitnek nevezték el), új elemek oxidját tartalmazta ritka földek. Anders Gustaf Ekeberg svéd vegyész megerősítette Gadolin felfedezését, és ittrium-oxidnak nevezte el.

Ezt követően először a ittrium elemet izoláltunk, bár más elemekkel keverve, 1828-ban Friedrich Wöhler, aki gázt adott klór a gadolinit ásványi anyag által, és így képződik ittrium-klorid (YCl₃) vízmentes, amelyet kálium segítségével tovább redukáltak fémes ittriummá.

Végül az Arrhenius által felfedezett fekete kőzet nyolc ritkaföldfém oxidját tartalmazza:

• erbium;
• terbium;
• itterbium;
• szkandium;
• túlium;
• holmium;
• diszprózium;
• lutécium.

Megoldott gyakorlatokat ittrium

1. kérdés

(Unaerp-SP) Az elektromosság szupravezetésének 1911-ben felfedezett jelensége ismét a tudományos világ figyelmének tárgyát képezte. Bendnoz és Müller arra a következtetésre jutott, hogy a kerámia anyagok ilyen típusú viselkedést mutathatnak, és ennek a kettőnek Nobel-díjat kapnak. fizikusok 1987-ben. A szupravezető kerámiák összetételének egyik legfontosabb kémiai eleme az ittrium:

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

Az ittrium esetében a héjak száma és a legnagyobb energiájú elektronok száma:

A) 4 és 1

B) 5 és 1

C) 4 és 2

D) 5. és 3

E) 4. és 3

Felbontás:

B alternatíva

A vegyértékréteg Az ittrium az ötödik héj, amelynek csak 2 elektronja van az 5s alhéjban². Így megállapítható, hogy az ittriumnak 5 rétege van. A legenergetikusabb alszint az utolsó, amelyik a elektronikus terjesztés, mivel ez az energia növekvő eloszlása. Ezért a legenergetikusabb alszint a 4d¹, amelynek csak 1 elektronja van.

2. kérdés

ittrium-oxid, Y₂A₃, szupravezető kerámiák, például YBCO gyártására használt vegyület, amely ittriumot, báriumot, rezet és oxigént tartalmaz. A szupravezető képződése során az ittrium ugyanazt az oxidációs számot tartja fenn, mint az ittrium-oxidban. Ez az oxidációs szám egyenlő:

A) -3

B) 0

C) +3

D) -2

E) +2

Felbontás:

Alternatív C

Ahogy az oxigén az oxidokban, oxidációs szám (az ion által az ionos kötés során felvett töltés) egyenlő -2, az ittrium oxidációs számának kiszámítása a következőképpen végezhető el:

2x + 3 (-2) = 0

Ahol x a kiszámítandó ittrium oxidációs száma, a egyenlet nullára kell állítani, mert az oxid elektromosan semleges, nem pedig a ion.

A számítások helyes elvégzése:

2x + -6 = 0

2x = 6

x = 3

Azt kaptuk, hogy x értéke +3.

kép hitel

[1] öröm gondolatai / shutterstock

[2] ChameleonsEye / shutterstock

Írta: Stefano Araújo Novais
Kémia tanár