O איטרביום, סמל Yb ומספר אטומי 70, הוא לנתניד (או מתכת אדמה נדירה). זוהי מתכת בצבע כסף, רקיעה וניתנת לגימור. שלא כמו שאר הלנתאנידים, איטרביום יכול להציג, בתמיסה ובתרכובות, את מספר חמצון שווה ל-+2 (בעוד שברוב הלנתאנידים יש רק NOx שווה ל-+3).
איטרביום הוא אלמנט בעל שימושים מועטים, אך ניתן ליישם אותו כמשפר נירוסטה, במכשירי רנטגן ניידים ובהרכב שעונים אטומיים. הוא מיוצר על ידי הפחתת מתכת-תרמית, תוך שימוש בלנתנום כמתכת המצמצמת.
שֶׁלְךָ התגלה בין המאה ה-18 למאה ה-19, מבוסס על עפרות שמקורן בעיר איטרבי, שבדיה, ביתם של כמעט כל מתכות האדמה הנדירות. עם זאת, שמה נעשה רשמי רק בתחילת המאה ה-20, ליתר דיוק ב-1909.
קרא גם: סקנדיום - מתכת המסוגלת לייצר סגסוגות מתכת טובות
סיכום על איטרביום
- איטרביום היא מתכת השייכת לקבוצת lanthanides או מתכות אדמה נדירות.
- בצורה מתכתית, יש לו צבע כסף וברק, בנוסף להיותו גמיש.
- למרות הצגת NOx +3, האופייני ללנתאנידים, הוא מציג גם NOx +2.
- הוא מתרחש בטבע מעורבב עם לנתנידים אחרים, כגון קסנוטיים ופרגוסוניט.
- זה מתקבל באמצעות הפחתה עם לנתנום.
- השימושים באיטרביום עדיין מוגבלים, אבל זה יכול להיות משפר פלדה ולשמש בשעונים אטומיים.
- גילויו התרחש מהעפרות שהגיעו מהעיר איטרבי, שבדיה.
תכונות איטרביום
- סֵמֶל: יב
- מספר אטומי: 70
- מסה אטומית: 173.054 א.ו.א.
- אלקטרושליליות: 1,1
- נקודת היתוך: 824 מעלות צלזיוס
- נקודת רתיחה: 1196 מעלות צלזיוס
- צְפִיפוּת: 6.903 גרם ס"מ-3 (אלוטרופי α), 6.966 גרם ס"מ-3 (אלוטרופי β)
- תצורה אלקטרונית: [Xe] 6s2 4ו14
- סדרה כימית: מתכות אדמה נדירות, לנתאנידים
מאפיינים של איטרביום
איטרביום, סמל Yb, יש א צבע כסף וברק בצורה מתכתית, בנוסף להיותו רך, גמיש ומעט רקיע. למרות היותו יציב יחסית, מעניין שה- מַתֶכֶת להיות ארוז במיכלים סגורים על מנת להגן עליו מפני אוויר ולחות. אגב, כמו שאר הלנתאנידים, Yb יכול לסבול שְׂרֵפָה במגע עם אוויר ליצירת תחמוצת איטרביום III:
4 Yb + 3 O2 → 2 Yb2O3
הערה: התחמוצת יכולה להיווצר גם על ידי סידוד של מלחי איטרביום והידרוקסידים.
בתמיסה, איטרביום יכול להיות גם NOx שווה ל-+3, אופייני לכל הלנתנידים, לעומת זאת, כמו אירופיום (Eu) וסמיום (Sm), איטרביום יכול להציג NOx שווה ל-+2. זו תוצאה שלך תצורה אלקטרונית, שמסתיים ב-[Xe] 6s2 4ו14. על ידי איבוד שני האלקטרונים של תת-המעטפת 6s, תת-המעטפת המלאה 4f מצליחה להבטיח יציבות ליון Yb2+.
גם האיטרביום יש שלוש צורות אלוטרופיות: α (אלפא), β (בטא) ו-γ (גמא). צורת האלפא קיימת עד -13 מעלות צלזיוס, בעוד שצורת הבטא קיימת בטמפרטורת החדר. מעל 795 מעלות צלזיוס, נוצרת צורת הגמא. לאיטרביום יש גם 33 איזוטופים, שבעה מהם יציבים.
היכן ניתן למצוא איטרביום?
האיטרביום לא המרכיב העיקרי של עפרה כלשהי. לנתנידים (ואיטרביום אינו יוצא דופן) מתרחשים לעתים קרובות מעורבים בטבע. עפרות Bastnasite ו-monazite הן הניצול המסחרי ביותר עבור לנתנידים במסה נמוכה יותר. לפיכך, לאיטרביום, לנתניד כבד יותר, יש ריכוז מסה (בצורה של Yb2O3) פחות מ-0.1% בהם.
עפרות הלנתניד העיקריות הכבדות יותר הן קסנו-טיים (איטריום פוספט, YPO4), אודיאליט, מקבוצת הסיליקט, ופרגוסוניט, ממחלקת התחמוצת. בקסנותים, ריכוז המסה (בצורת Yb2O3) של איטרביום הוא 5.8%, בעוד שבאודיאליט הוא 2.3%, ובפרגוסוניט, 1.4%.
קרא גם:מקור שמות וסמלים של יסודות כימיים
השגת האיטרביום
למרות שבאופן היסטורי איטרביום הושג באמצעות הפחתה עם אֶשׁלָגָן, נכון לעכשיו, הדרך הטובה ביותר להשיג אותו היא על ידי הפחתת לנתנום בתנורי אינדוקציה, מה שנקרא ההפחתה המטאלותרמית. בו, תחמוצת איטרביום III מופחתת על ידי פעולת הלנתנום, ומשיגה איטרביום בצורה של קיטור, שמתעבה ומתגבש בנקודות ספציפיות בתנור האינדוקציה.
י.ב2O3 (s) + 2 La (l) → 2 Yb (g) + La2O3 (ים)
טמפרטורת הפעולה חייבת להיות בטווח של 1500 מעלות צלזיוס, בעוד שהלחץ חייב להיות בין 10-4 ו-10-3 את חפירה.
יישומי איטרביום
מעט נחקר, היישומים של איטרביום עדיין מועטים. אחד מהם הוא העובדה כי איטרביום לשפר תכונות מעניינות של נירוסטה, כגון חוזק ותכונות מכניות אחרות. האיזוטופ 169Yb, רדיואקטיבי, משמש במכונות רנטגן ניידות, המשמשות במקומות ללא חשמל.
O אִיזוֹטוֹפּ 174ניתן להשתמש ב-Yb ב שעונים אטומיים, שהדיוק שלו הוא לפחות שנייה אחת ב-50 מיליארד שנה, כלומר, יעברו 50 מיליארד שנים עד שהוא יחמיץ שנייה אחת של זמן (פלוס מינוס).
היסטוריה של איטרביום
האיטרביום החלו להתגלות במאה ה-18, עם מפעל פורצלן שוודי. ב-1788 תיאר בעל המפעל, ריינהולד גיייר, גם כימאי ומינרלוג, מינרל שחור, לא מגנטי של צְפִיפוּת שווה ל-4.223, שנמצא במכרה איטרבי (עיר שוודית) על ידי הגיאולוג החובב קרל אקסל ארניוס. Arrenhius גם שלח דגימה של מינרל זה לפרופסור יוהאן גדולין מאבו אקדמיה בפינלנד.
לאחר כמה ניסויים, גדולין הגיע למסקנה שבעפרה יהיו 31 חלקים של סיליקה, 19 חלקים של אלומינה (למעשה בריליום), 12 חלקים של תחמוצת ברזל בתוספת 38 חלקים של "אדמה" לא ידועה (לשעבר, "אדמה" היה שם של "תחמוצות").
בשנת 1797, אנדרס גוסטף אקברג, כימאי מהעיר השוודית אופסלה, העריך מחדש את הנתונים של גדולין, והגיע למסקנה כי, לא נכון, העפרה מכילה 47.5 חלקים מהתחמוצת החדשה. אקברג הציע את השם yttersten עבור המינרל והשם ytterjord (שוודית) או איטריה (לטינית) עבור התחמוצת החדשה.
במהלך השנים, הגיע למסקנה שאיטריה אינה תחמוצת איטריום פשוטה. ב-1843 הוכח שיש גם תחמוצות של ארביום וטרביום. בשנת 1878, הכימאי השוויצרי ז'אן דה מריניאק בודד את איטרביה מאיטריה., מרחיק לכת ואומר שהיא תהיה ה תַחמוֹצֶת של יסוד טרי ערכי חדש, איטרביום, בעל מסה מולרית 172 גרם.מול-1. עם זאת, בשנת 1899, באוסטריה, הציגו המדענים פרנץ אקסנר ואדוארד האשק ראיות ספקטרוסקופיות לכך שהאיטרביום של מריניאק אינו אלמנט יחיד.
שש שנים מאוחר יותר, גם באוסטריה, השתמש קרל אור פון ולסבאך בגיבוש חלקי כדי להפריד בין איטרביום מריניאק על שני יסודות, קורא להם אלדבריום וקסיופיום, מציג נתוני המונים עבור שניהם בדצמבר 1907.
עם זאת, 44 ימים לפני שוולסבאך פרסם את תוצאותיו, ז'ורז' אורביין הציג בפני האקדמיה של פריז את ההפרדה של איטרביום לשני יסודות חדשים: ניאוטרביום ו לוטטיום, גם מציג את הנתונים ההמוניים שלו. אורביין הרחיק לכת ואמר שעבודתו של ולסבאך חסרה ראיות ואינה כמותית.
לפיכך, בשנת 1909, העדפה הוועדה הבינלאומית למשקלים אטומיים (שאורביין היה חבר בה) המינוח של ז'ורז' אורביין, מציב ניאוירביום (מאוחר יותר רק איטרביום) עם מסה טוחנית של 172 g.mol-1 ולוטטיום בעל מסה מולרית של 174 גרם.מול-1.
מאת סטפנו אראוחו נובאיס
מורה לכימיה
