이트륨(Y): 적용, 주의 사항, 이력

그만큼 이트륨, 기호 Y 및 원자 번호 39는 주기율표 3족에 속하는 은색 금속으로 스칸듐, 기호 Sc. 그러나 화학적으로 이트륨은 란탄 및 기타 란탄족과 매우 유사하여 희토류 금속 그룹의 구성원으로 간주됩니다.

이 금속은 원색 생성에 도움이 되기 때문에 오래된 텔레비전 화면과 최신 LCD 모델의 제조에 널리 사용되었습니다. 또한 촉매, 레이저, 세라믹 및 초전도체의 제조와 같은 관련 산업 응용 분야를 가지고 있습니다. 전기 저항.

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이트륨에 대한 요약

이트륨은 3족에 속하는 은빛 금속이다. 주기율표
f 블록에 속하지 않음에도 불구하고 이트륨은 희토류 금속으로 간주됩니다.
주요 광물 공급원은 다음과 같습니다.
- 모나자이트;
- 바스나사이트;
- 이질 혈증;
- 가돌리나이트.
발광 특성 때문에 전자 분야에서 널리 사용됩니다.
또한 레이저 제조에도 사용됩니다.
이트륨 화합물은 자기 부상 기술의 발전을 가능하게 한 초전도체로 사용될 수 있습니다.
이트륨은 스웨덴의 Ytterby 마을에서 발견되었으며, 궤조 주기율표의 희토류.

이트륨 속성

상징: 와이.
원자 번호: 39.
원자 질량: 88,906구
전기 음성도: 1,2.
퓨전 포인트: 1530°C
비점: 3264°C
밀도: 4.5g.cm^-3 (20°C에서).
전자 구성: [크] 5초² 4d¹.
화학 시리즈: 그룹 3; 전이 금속; 희토류 금속.

이트륨의 특성

이트륨은 은색의 반짝이는 금속입니다. 공기와 접촉 시 안정한 것으로 간주, 얇은 층 때문에 산화물 표면에 형성되어 그 아래의 금속 물질의 공격을 방지합니다. 그러나 이 층은 결국 금속의 광택을 감소시킵니다.

반응성과 관련하여 이트륨은 다음과 같이 반응할 수 있습니다.

~와 함께 할로겐, 실온에서;
산소 가스와 대부분의 비금속, 가열 중:
- 4 Y + 3 O₂ → 2년₂그만큼₃
- 2 Y + 3 X₂ → 2YX₃, X = F, Cl, Br 및 I

또한, 이트륨은 또한 찬물과 천천히 반응하고 에 용해 산 희석, 가스 방출 수소.

란탄 및 기타 란탄족과 유사하기 때문에 이트륨에 대해 설명되고 알려진 화학은 +3과 같은 산화 상태를 가짐, 이 원소가 3개의 원자가 전자(4s² 그리고 5d¹).

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이트륨은 어디에서 찾을 수 있습니까?

이트륨 많은 미네랄에서 발생할 수 있습니다 다른 희토류 금속과 동시에. 이러한 미네랄 중 하나는 이트륨 자체 외에도 다음과 같은 몇 가지 요소를 포함할 수 있는 인산염인 모나자이트입니다.

세륨 (Ce);
란탄(La);
네오디뮴(Nd);
프라세오디뮴(Pr);
토륨(Th).

모나자이트 샘플. — 모나자이트는 이트륨의 공급원이 될 수 있는 광석 중 하나입니다.

기타 가능한 이트륨 광물은 다음과 같습니다.

바스트나사이트(희토류 플루오로카본);
xenothymia(xenothym 또는 xenothymium으로도 알려진 이트륨 오르토포스페이트);
가돌리나이트(이터바이트라고도 하는 희토류 규산염).

Bastnasite의 손을 잡고 샘플입니다. — 이트륨을 비롯한 여러 희토류를 포함하는 광물인 바스트나사이트.

조성은 다양하지만 이트륨이 풍부한 광석은 약 1질량%로 추정된다. 요소.

여러 가지 방법으로 얻을 수 있습니다. 고전적인 방법론 얻기는 산 또는 염기성 침출(세척)을 포함합니다., 다음을 사용하여 이트륨 솔루션을 생성합니다.

염산;
황산;
수산화 나트륨.

그러나 침출은 광물의 모든 희토류로 용액을 생성하므로 선택적이지 않습니다. 따라서 제2차 세계대전 이후에는 이온교환을 통해 보다 정교한 분리기술이 만들어졌고, 예를 들어, 이는 부족한 선택성을 제공하여 에 존재하는 다양한 금속을 분리할 수 있게 했습니다. 탄산수.

순수한(금속) 형태의 이트륨을 얻으려면, YF 화합물을 줄여야 합니다.₃ 또는 YCl₃, 다음과 같이 수행해야 합니다. 칼슘 또는 칼륨, 각각.

이트륨 응용

이트륨은 전자 분야에서 매우 중요한 응용 분야를 가지고 있습니다. 많은 희토류와 마찬가지로 Y와 같은 이트륨 화합물₂그만큼₃, 발광 특성이 있습니다(예: 전리 방사선), 인광체라고도 합니다. 이트륨 형광체는 텔레비전 튜브에 적용 기본 색상 녹색, 파란색 및 빨간색을 생성하는 색상.

이러한 화합물은 텔레비전 이외의 재료에 사용될 수 있습니다. 의 제조에 사용하는 것이 가능합니다. 광섬유, 형광등, LED, 페인트, 바니시, 컴퓨터 화면 등.

발광 특성으로 인해 이트륨은 다음에도 사용할 수 있습니다. 레이저 제조, Nd: YAG 레이저의 경우와 같이 이트륨 석류석(광물 종류)을 약어하고 알류미늄, 화학식 Y의₃알₅그만큼₁₂, 네오디뮴(Nd)으로 도핑됩니다.

레이저는 특징적인 단색 발광의 한 유형이라는 것을 기억할 가치가 있습니다. 즉, 파도 특정한. Nd: YAG의 경우 네오디뮴이 Nd 이온 형태로 존재³⁺, 빛의 방출을 담당 레이저, YAG 결정은 고체 매트릭스가 되는 역할을 합니다.

이 고출력 레이저는 다음과 같이 사용할 수 있습니다.

의학 및 치과의 외과적 절차에서;
디지털 통신에서;
온도와 거리를 측정할 때;
산업용 절단기에서;
마이크로 용접에서;
광화학 분야의 실험에서.

레이저를 사용하여 피부과 시술을 받고 있는 여성. — 레이저를 이용한 피부과 시술. [1]

의학의 일반적인 응용 프로그램은 레이저가 망막 박리 치료 및 근시 교정에 적용되는 안과 분야입니다. 피부과에서는 피부 각질을 제거하는 데 사용됩니다.

이트륨은 또한 초전도체에 사용. 1987년 미국 물리학자들이 이트륨 화합물 Y의 초전도 특성을 발견했기 때문입니다._1,2바_0,8CuO₄, 일반적으로 YBCO라고 합니다. 너 초전도체 전도할 수 있는 물질이다 전기 임계 온도로 알려진 매우 낮은 온도에서 저항이 없습니다.

YBCO의 경우 임계(초전도) 온도는 93K(-180°C)로 끓는점보다 높습니다. 질소 77K(-196°C)인 액체. 이것은 란탄(La₂CuO₃), 35K(-238°C) 범위의 임계 온도를 가졌으며 질소보다 비싼 액체 헬륨으로 냉각해야 합니다.

초전도체는 자기(또는 양자) 부상 효과의 핵심에 있습니다. 자기장 (자석)은 마이스너 효과로 설명되는 초전도체의 부상을 허용합니다. 이러한 기술은 선로에 떠 있는 자기 부상 열차의 생산을 위해 탐구되었습니다.

Yttrium에는 다음과 같은 다른 응용 프로그램도 있습니다. 생산품 촉매 그리고 도자기. 이트륨 세라믹은 다음 제품의 생산을 위한 연마재 및 내화 재료(고온 내성)로 사용됩니다.

의 센서 산소 자동차에서;
제트 엔진의 보호 층;
부식 및 내마모성이 있는 절단 도구.

더 알아보기:전자기학 — 전기, 자기 및 이들의 관계에 대한 연구

이트륨에 대한 예방 조치

독성 물질이나 발암 물질이 아님에도 불구하고, 이트륨을 흡입, 섭취 또는 만지면 자극과 손상을 일으킬 수 있음 폐에. 분말 형태의 이트륨은 발화할 수 있습니다. 가장 큰 우려는 이트륨 레이저와 관련하여 강력한 힘이 눈에 해로울 수 있기 때문입니다.

이트륨의 역사

이트륨이라는 이름은 4개의 희토류 금속이 발견된 광산이 있는 스웨덴 마을 Ytterby에서 따왔습니다.

이트륨;
이테르븀;
에르븀;
이테르븀.

이 마을의 과학 역사는 1789년 Carl Axel이 Arrhenius는 검은 암석 덩어리를 발견했습니다. 바위 위에. Arrhenius는 스웨덴 군대의 젊은 중위였으며 광물에 대해 큰 감사를 표했습니다. 처음에는 다음과 같이 가정했습니다. 텅스텐, 검은 바위는 핀란드 투르쿠에 있는 왕립 아카데미 화학 교수인 아레니우스의 친구인 요한 가돌린에게 보내졌다.

가돌린은 광물 이터바이트(나중에 그를 기리기 위해 가돌리나이트로 개명됨)에서 나온 검은 암석이 새로운 원소의 산화물을 함유 희귀한 땅. 스웨덴 화학자 Anders Gustaf Ekeberg는 Gadolin의 발견을 확인하고 이를 산화 이트리아라고 불렀습니다.

그 후, 처음으로 이트륨 원소가 분리되었습니다, 1828년에 프리드리히 뵐러(Friedrich Wöhler)에 의해 다른 원소와 혼합되었지만 가스를 통과했습니다. 염소 광물 가돌리나이트에 의해 생성된 이트륨 클로라이드(YCl₃) 무수, 칼륨을 사용하여 금속 이트륨으로 추가 환원되었습니다.

결국 Arrhenius가 발견한 검은 암석에는 8가지 희토류 금속의 산화물이 포함되어 있음이 밝혀졌습니다.

에르븀;
테르븀;
이테르븀;
스칸듐;
툴륨;
홀뮴;
디스프로슘;
루테튬.

이트륨에 대한 해결 연습

질문 1

(Unaerp-SP) 1911년에 발견된 전기의 초전도 현상은 다시 한번 과학계의 주목의 대상이 되었습니다. Bendnoz와 Müller가 세라믹 재료가 이러한 유형의 거동을 나타낼 수 있음을 발견하여 이 두 사람에게 노벨상을 수상했습니다. 1987년 물리학자. 초전도 세라믹의 형성에서 가장 중요한 화학 원소 중 하나는 이트륨입니다.

1초² 2초² 2p⁶ 3초² 3p⁶ 4초² 3d¹⁰ 4p⁶ 5초²4d¹

이트륨의 껍질 수와 가장 강력한 전자 수는 각각 다음과 같습니다.

가) 4와 1

나) 5와 1

다) 4와 2

라) 5와 3

마) 4와 3

해결:

대안 B

그만큼 원자가 층 이트륨은 다섯 번째 껍질이며 5s 하위 껍질에 2개의 전자만 있습니다.². 따라서 이트륨은 5개의 층을 가지고 있다고 결론지을 수 있습니다. 가장 활기찬 하위 수준은 마지막으로 배치됩니다. 전자 유통, 이것은 에너지의 증가하는 분포이기 때문입니다. 따라서 가장 활기찬 하위 수준은 4d입니다.¹, 전자가 1개뿐입니다.

질문 2

이트륨 산화물, Y₂그만큼₃, YBCO와 같은 초전도 세라믹 제조에 사용되는 화합물로 이트륨, 바륨, 구리, 산소를 함유하고 있습니다. 초전도체의 형성에서 이트륨은 산화 이트륨에서와 동일한 산화수를 유지합니다. 이 산화수는 다음과 같습니다.

가) -3

나) 0

다) +3

라) -2

마) +2

해결:

대안 C

산소가 산화물에서 가지고 있는 것처럼, 산화수 (이온 결합을 수행할 때 이온이 획득하는 전하) -2와 같으면 이트륨의 산화수 계산은 다음과 같이 수행할 수 있습니다.

2x + 3(-2) = 0

여기서 x는 계산할 이트륨의 산화수이며, 방정식 산화물은 전기적으로 중성이 아니므로 0으로 설정해야 합니다. 이온.

계산을 올바르게 수행:

2x + -6 = 0

2x = 6

x = 3

x의 값은 +3과 같습니다.

이미지 크레딧

[1] 즐거운 생각 / 셔터스톡

[2] 카멜레온눈 / 셔터스톡

스테파노 아라우조 노바이스
화학 선생님