იტრიუმი (Y): აპლიკაციები, სიფრთხილის ზომები, ისტორია

THE იტრიუმი, სიმბოლო Y და ატომური ნომერი 39, არის ვერცხლისფერი ლითონი, რომელიც მდებარეობს პერიოდული ცხრილის მე-3 ჯგუფში, ზუსტად ქვემოთ სკანდიუმი, სიმბოლო სც. თუმცა, ქიმიურად, იტრიუმი ძალიან ჰგავს ლანთანს და სხვა ლანთანიდებს და ითვლება იშვიათი დედამიწის ლითონების ჯგუფის წევრად.

ეს მეტალი ფართოდ გამოიყენებოდა ძველი ტელევიზორის ეკრანების და ასევე უფრო თანამედროვე LCD მოდელების წარმოებაში, რადგან ეს ელემენტი ხელს უწყობს პირველადი ფერების გამომუშავებას. მას ასევე აქვს შესაბამისი სამრეწველო გამოყენება, როგორიცაა კატალიზატორების, ლაზერების, კერამიკის და სუპერგამტარების წარმოებაში, რომლებიც არ შეიცავს მასალებს. ელექტრული წინააღმდეგობა.

იხილეთ ასევე: ოქრო - ქიმიური ელემენტი ელექტრული გამტარობის შესანიშნავი უნარით

შეჯამება იტრიუმის შესახებ

• იტრიუმი არის ვერცხლისფერი ლითონი, რომელიც მდებარეობს მე-3 ჯგუფში Პერიოდული ცხრილი
• მიუხედავად იმისა, რომ არ არის f ბლოკში, იტრიუმი ითვლება იშვიათი დედამიწის ლითონად.
• მისი ძირითადი მინერალური წყაროებია:
  • მონაზიტი;
  • ბასტნაზიტი;
  • ქსენოთიმია;
  • გადოლინიტი.
• იგი ფართოდ გამოიყენება ელექტრონიკის სფეროში მისი ლუმინესცენტური თვისებების გამო.
• იგი ასევე გამოიყენება ლაზერების წარმოებაში.
• იტრიუმის ნაერთები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც სუპერგამტარები, რამაც საშუალება მისცა წინსვლას მაგნიტური ლევიტაციის ტექნიკით.
• იტრიუმი აღმოაჩინეს შვედეთის სოფელ იტერბიში, სადაც რამდენიმე აღმოაჩინეს ლითონები პერიოდული ცხრილის იშვიათი მიწები.

იტრიუმის თვისებები

• სიმბოლო: ი.
• ატომური ნომერი: 39.
• ატომური მასა: 88,906 ჩვ.
• ელექტროუარყოფითობა: 1,2.
• შერწყმის წერტილი: 1530°C.
• Დუღილის წერტილი: 3264°C.
• სიმკვრივე: 4,5 გ.სმ^-3 (20°C-ზე).
• ელექტრონული კონფიგურაცია: [Kr] 5s² 4d¹.
• ქიმიური სერია: ჯგუფი 3; გარდამავალი ლითონები; იშვიათი დედამიწის ლითონები.

იტრიუმის მახასიათებლები

იტრიუმი არის ვერცხლისფერი და მბზინავი ლითონი. ითვლება სტაბილურად ჰაერთან კონტაქტში, ვინაიდან თხელი ფენით ოქსიდი იქმნება მის ზედაპირზე, რაც ხელს უშლის მის ქვემოთ მეტალის ნივთიერების შეტევას. თუმცა, ეს ფენა ამცირებს ლითონის ბზინვარებას.

იტრიუმი მეტალის სახით.

რაც შეეხება რეაქტიულობას, იტრიუმს შეუძლია რეაგირება:

• თან ჰალოგენებიოთახის ტემპერატურაზე;
• ჟანგბადის გაზით და უმეტესად არამეტალები, გათბობით:
  • 4 Y + 3 O₂ → 2 Y₂THE₃
  • 2 Y + 3 X₂ → 2 YX₃, X = F, Cl, Br და I-ით

გარდა ამისა, იტრიუმი ასევე ნელა რეაგირებს ცივ წყალთან და იხსნება მჟავები განზავებული, გაზის გამოშვება წყალბადის.

ლანთანისა და სხვა ლანთანიდების მსგავსი, იტრიუმის აღწერილი და ცნობილი ქიმია არის ის, რომელშიც ის აქვს ჟანგვის მდგომარეობა +3-ის ტოლიროდესაც ეს ელემენტი კარგავს თავის სამ ვალენტურ ელექტრონს (4s² და 5d¹).

წაიკითხეთ ასევე: ბარიუმი — მიწის ტუტე მეტალი, რომელიც ცნობილია თავისი ტოქსიკურობით

სად შეიძლება იტრიუმის პოვნა?

იტრიუმი შეიძლება მოხდეს ბევრ მინერალში სხვა იშვიათი დედამიწის ლითონებთან ერთად. ამ მინერალებიდან ერთ-ერთია მონაზიტი, ფოსფატი, რომელიც შეიძლება შეიცავდეს, გარდა თავად იტრიუმისა, რამდენიმე ამ ელემენტს, როგორიცაა:

• ცერიუმი (Ce);
• ლანთანი (La);
• ნეოდიმი (Nd);
• პრაზეოდიმი (Pr);
• თორიუმი (Th).

მონაზიტი არის ერთ-ერთი მადანი, რომელიც შეიძლება იყოს იტრიუმის წყარო.

იტრიუმის სხვა შესაძლო მინერალებია:

• ბასტნაზიტი (იშვიათი დედამიწის ფტორნახშირბადი);
• ქსენოთიმია (იტრიუმის ორთოფოსფატი, ასევე ცნობილი როგორც ქსენოთიმია ან ქსენოთიმუმი);
• გადოლინიტი (იშვიათი დედამიწის სილიკატი, ასევე ცნობილი როგორც იტერბიტი).

ბასტნაზიტი, მინერალი, რომელიც შეიცავს რამდენიმე იშვიათ მიწებს, მათ შორის იტრიუმს.

შემადგენლობა მრავალფეროვანია, მაგრამ იტრიუმით მდიდარ მადანს, სავარაუდოდ, აქვს მასის დაახლოებით 1%. ელემენტი.

მისი მიღება შესაძლებელია რამდენიმე გზით. კლასიკური მეთოდოლოგია მიღება გულისხმობს მჟავას ან ძირითად გამორეცხვას (გამორეცხვას), რომელიც წარმოქმნის იტრიუმის ხსნარებს, გამოყენებით:

• მარილმჟავა;
• გოგირდის მჟავა;
• ნატრიუმის ჰიდროქსიდი.

თუმცა, გამორეცხვა არც ისე შერჩევითია, რადგან ის ქმნის ხსნარს მინერალის ყველა იშვიათი მიწით. ამიტომ, მეორე მსოფლიო ომის შემდეგ, უფრო დახვეწილი ხერხები გაკეთდა გამოყოფისთვის, იონური გაცვლის გზით, მაგალითად, რამაც უზრუნველყო შერჩევითობა, რომელიც არ იყო, რაც შესაძლებელს ხდის მასში არსებული სხვადასხვა ლითონების გამოყოფას მინერალები.

იტრიუმის სუფთა (მეტალის) სახით მისაღებად, YF ნაერთები უნდა შემცირდეს₃ ან YCl₃, რომელიც უნდა გაკეთდეს კალციუმი ან კალიუმი, შესაბამისად.

იტრიუმის აპლიკაციები

იტრიუმს აქვს დიდი მნიშვნელობა ელექტრონიკის სფეროში. ბევრი იშვიათი დედამიწის მსგავსად, იტრიუმის ნაერთები, როგორიცაა Y₂THE₃აქვს მანათობელი თვისებები (ასხივებს შუქს სტიმულზე, როგორიცაა ა მაიონებელი გამოსხივება), ასევე ცნობილია როგორც ფოსფორი. იტრიუმის ფოსფორი იყო გამოიყენება ტელევიზორის მილებზე ფერები პირველადი ფერების მისაღებად მწვანე, ლურჯი და წითელი.

ამ ნაერთების გამოყენება შესაძლებელია ტელევიზორების გარდა სხვა მასალებშიც. შესაძლებელია მათი გამოყენება წარმოებაში ოპტიკური ბოჭკოები, ფლუორესცენტური ნათურები, LED-ები, საღებავები, ლაქები, კომპიუტერის ეკრანები და ა.შ.

ლუმინესცენტური თვისებების გამო, იტრიუმი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ლაზერების წარმოება, როგორც Nd: YAG ლაზერის შემთხვევაში, რომლის აკრონიმი ნიშნავს იტრიუმის გარნეტს (მინერალური კლასი) და ალუმინისფორმულის Y₃ალ₅THE₁₂, დოპირებული ნეოდიმი (Nd).

უნდა გვახსოვდეს, რომ ლაზერი არის დამახასიათებელი, მონოქრომატული სინათლის ემისიის ტიპი, ანუ სიგრძით ტალღა კონკრეტული. Nd: YAG-ის შემთხვევაში, ნეოდიმი არის Nd იონის სახით³⁺, პასუხისმგებელია სინათლის გამოყოფაზე ლაზერული, ხოლო YAG კრისტალები პასუხისმგებელნი არიან მყარი მატრიცის არსებობაზე.

ამ მაღალი სიმძლავრის ლაზერის გამოყენება შესაძლებელია:

• მედიცინისა და სტომატოლოგიის ქირურგიულ პროცედურებში;
• ციფრულ კომუნიკაციებში;
• ტემპერატურისა და მანძილის გაზომვაში;
• სამრეწველო საჭრელ მანქანებში;
• მიკროშედუღებებში;
• ექსპერიმენტებში ფოტოქიმიის დარგში.

დერმატოლოგიური პროცედურა ლაზერის გამოყენებით. [1]

მედიცინაში გავრცელებული გამოყენებაა ოფთალმოლოგიის სფეროში, სადაც ლაზერი გამოიყენება ბადურის გამოყოფის სამკურნალოდ და მიოპიის კორექციისთვის. დერმატოლოგიაში გამოიყენება კანის გასაწმენდად.

იტრიუმი ასევე არის გამოიყენება სუპერგამტარებში. ეს იმიტომ, რომ 1987 წელს ამერიკელმა ფიზიკოსებმა აღმოაჩინეს იტრიუმის ნაერთის ზეგამტარობის თვისებები, Y._1,2ბა_0,8CuO₄ჩვეულებრივ სახელწოდებით YBCO. შენ ზეგამტარები არის მასალები, რომლებსაც შეუძლიათ გამტარობა ელექტროობა წინააღმდეგობის გარეშე, ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე, რომელიც ცნობილია როგორც კრიტიკული ტემპერატურა.

მაგნიტური ლევიტაციის დემონსტრირება ზეგამტარით.

YBCO-ს შემთხვევაში, კრიტიკული (ზეგამტარი) ტემპერატურაა 93 K (-180 °C), დუღილის ტემპერატურაზე მაღალი. აზოტი სითხე, რომელიც არის 77 K (-196 °C). ამან მნიშვნელოვნად შეუწყო ხელი მის გამოყენებას, რადგან წინა ზეგამტარები, როგორიცაა ლანთანუმი (La₂CuO₃), ჰქონდა კრიტიკული ტემპერატურა 35 K (-238 °C) დიაპაზონში, რაც საჭიროებდა თხევადი ჰელიუმით გაგრილებას, რაც უფრო ძვირია, ვიდრე აზოტი.

ზეგამტარები არიან მაგნიტური (ან კვანტური) ლევიტაციის ეფექტის ცენტრში, რომელშიც ა მაგნიტური ველი (მაგნიტი) იძლევა ზეგამტარის ლევიტაციას, რაც აიხსნება მაისნერის ეფექტით. ასეთი ტექნოლოგია გამოიკვლია მაგლევის მატარებლების წარმოებისთვის, რომლებიც ცურავს ლიანდაგებზე.

მაგლევის მატარებელი შანხაიში, ჩინეთი. [2]

იტრიუმს ასევე აქვს სხვა აპლიკაციები, მაგ წარმოება კატალიზატორები და კერამიკა. იტრიუმის კერამიკა გამოიყენება როგორც აბრაზიული და ცეცხლგამძლე მასალები (მდგრადია მაღალი ტემპერატურის მიმართ) წარმოებისთვის:

• სენსორები ჟანგბადი მანქანებში;
• რეაქტიული ძრავების დამცავი ფენები;
• საჭრელი ინსტრუმენტები კოროზიის და აცვიათ წინააღმდეგობის მქონე.

გაიგე მეტი:ელექტრომაგნიტიზმი — ელექტროენერგიის, მაგნეტიზმის და მათი ურთიერთობის შესწავლა

სიფრთხილის ზომები იტრიუმთან

მიუხედავად იმისა, რომ არ არის ტოქსიკური ან კანცეროგენული მასალა, იტრიუმის ინჰალაციამ, მიღებამ ან შეხებამ შეიძლება გამოიწვიოს გაღიზიანება და დაზიანება ფილტვებამდე. ფხვნილის სახით, იტრიუმს შეუძლია აალება. ყველაზე დიდი შეშფოთება ეხება იტრიუმის ლაზერებს, რადგან მათი დიდი ძალა შეიძლება საზიანო იყოს თვალებისთვის.

იტრიუმის ისტორია

სახელწოდება იტრიუმი მომდინარეობს შვედური სოფლის იტერბიდან, რომელიც შეიცავს მაღაროს, სადაც აღმოაჩინეს ოთხი იშვიათი დედამიწის ლითონი:

• იტრიუმი;
• იტერბიუმი;
• ერბიუმი;
• იტერბიუმი.

ამ სოფლის სამეცნიერო ისტორია იწყება 1789 წელს, როდესაც კარლ აქსელი არენიუსმა შენიშნა შავი კლდის ნატეხი კლდეზე. არენიუსი შვედეთის არმიის ახალგაზრდა ლეიტენანტი იყო და დიდად აფასებდა მინერალებს. თავდაპირველად ვარაუდობდნენ, როგორც ვოლფრამიშავი კლდე გაუგზავნეს იოჰან გადოლინს, არენიუსის მეგობარს, ფინეთის ტურკუს სამეფო აკადემიის ქიმიის პროფესორს.

გადოლინმა გააცნობიერა, რომ შავი კლდე, მინერალური იტერბიტიდან (მოგვიანებით დაარქვეს გადოლინიტი, მის პატივსაცემად) შეიცავდა ახალი ელემენტების ოქსიდს იშვიათი მიწები. შვედმა ქიმიკოსმა ანდერს გუსტაფ ეკებერგმა დაადასტურა გადოლინის აღმოჩენა და მას იტრიის ოქსიდი უწოდა.

შემდგომში, პირველად იტრიუმის ელემენტი იზოლირებული იყო, თუმცა შერეული სხვა ელემენტებთან, 1828 წელს ფრიდრიხ უოლერის მიერ, რომელმაც გაზი გადასცა ქლორი მინერალური გადოლინიტით და ამით წარმოქმნილი იტრიუმის ქლორიდი (YCl₃) უწყლო, რომელიც შემდგომში გარდაიქმნა მეტალურ იტრიუმამდე კალიუმის გამოყენებით.

საბოლოოდ, არენიუსის მიერ აღმოჩენილი შავი კლდე შეიცავდა რვა იშვიათი დედამიწის ლითონის ოქსიდს:

• ერბიუმი;
• ტერბიუმი;
• იტერბიუმი;
• სკანდიუმი;
• თულიუმი;
• ჰოლმიუმი;
• დისპროსიუმი;
• ლუტეტიუმი.

ამოხსნილი სავარჯიშოები იტრიუმზე

კითხვა 1

(Unaerp-SP) ელექტროენერგიის ზეგამტარობის ფენომენი, აღმოჩენილი 1911 წელს, კიდევ ერთხელ გახდა სამეცნიერო სამყაროს ყურადღების ობიექტი. ბენდნოზისა და მიულერის მიერ აღმოჩენილი, რომ კერამიკულ მასალებს შეუძლიათ ამ ტიპის ქცევის გამოვლენა და ამ ორს ნობელის პრემია მიენიჭა ფიზიკოსები 1987 წელს. სუპერგამტარი კერამიკის ფორმულირებაში ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ქიმიური ელემენტია იტრიუმი:

1წ² 2 წმ² 2გვ⁶ 3 წმ² 3გვ⁶ 4წ² 3D¹⁰ 4გვ⁶ 5 წმ²4d¹

ჭურვების რაოდენობა და იტრიუმისთვის ყველაზე ენერგიული ელექტრონების რაოდენობა იქნება, შესაბამისად:

ა) 4 და 1

ბ) 5 და 1

გ) 4 და 2

დ) 5 და 3

ე) 4 და 3

რეზოლუცია:

ალტერნატივა B

THE ვალენტური ფენა იტრიუმი არის მეხუთე გარსი, რომელსაც აქვს მხოლოდ 2 ელექტრონი 5s ქვეშელში². ამრიგად, შეიძლება დავასკვნათ, რომ იტრიუმს აქვს 5 ფენა. ყველაზე ენერგიული ქვედონე არის ბოლო, რომელიც მოთავსებულია მასში ელექტრონული განაწილება, რადგან ეს არის ენერგიის მზარდი განაწილება. ამიტომ, ყველაზე ენერგიული ქვედონეა 4d¹, რომელსაც აქვს მხოლოდ 1 ელექტრონი.

კითხვა 2

იტრიუმის ოქსიდი, Y₂THE₃, არის ნაერთი, რომელიც გამოიყენება ზეგამტარი კერამიკის დასამზადებლად, როგორიცაა YBCO, რომელსაც აქვს იტრიუმი, ბარიუმი, სპილენძი და ჟანგბადი. ზეგამტარის ფორმირებისას, იტრიუმი ინარჩუნებს ჟანგვის იგივე რიცხვს, რაც მას აქვს იტრიუმის ოქსიდში. ეს დაჟანგვის რიცხვი უდრის:

ა) -3

ბ) 0

გ) +3

დ) -2

ე) +2

რეზოლუცია:

ალტერნატივა C

როგორც ჟანგბადს აქვს ოქსიდებში, ჟანგვის ნომერი (მუხტი, რომელსაც იონი იძენს იონური ბმის შესრულებისას) უდრის -2, იტრიუმის დაჟანგვის რიცხვის გამოთვლა შეიძლება შემდეგნაირად:

2x + 3 (-2) = 0

სადაც x არის გამოსათვლელი იტრიუმის დაჟანგვის რიცხვი, განტოლება უნდა დაყენდეს ნულზე, რადგან ოქსიდი ელექტრონულად ნეიტრალურია და არ არის a იონი.

გამოთვლების სწორად შესრულება:

2x + -6 = 0

2x = 6

x = 3

გვაქვს, რომ x-ის მნიშვნელობა +3-ის ტოლია.

სურათის კრედიტი

[1] ფიქრები ჯოისზე / ჩამკეტი

[2] ქამელეონის თვალი / ჩამკეტი

სტეფანო არაუხო ნოვაისის მიერ
ქიმიის მასწავლებელი