Itris (Y): taikymas, atsargumo priemonės, istorija

THE itris, simbolis Y ir atominis skaičius 39, yra sidabro spalvos metalas, esantis periodinės lentelės 3 grupėje, tiesiai po skandis, simbolis Sc. Tačiau chemiškai itris yra labai panašus į lantaną ir kitus lantanidus, nes yra laikomas retųjų žemių metalų grupės nariu.

Šis metalas buvo plačiai naudojamas gaminant senus televizorių ekranus ir modernesnius LCD modelius, nes šis elementas padeda generuoti pagrindines spalvas. Jis taip pat tinkamas pramonėje, pavyzdžiui, katalizatorių, lazerių, keramikos ir superlaidininkų gamyboje, o tai yra medžiagos be elektrinė varža.

Taip pat žiūrėkite: Auksas – cheminis elementas, pasižymintis puikiu elektros laidumu

santrauka apie itrį

• Itris yra sidabrinis metalas, priklausantis 3 grupei Periodinė elementų lentelė
• Nepaisant to, kad itris nėra f bloke, jis laikomas retųjų žemių metalu.
• Pagrindiniai mineralų šaltiniai yra šie:
  • monazitas;
  • bastnazitas;
  • ksenotimija;
  • gadolinitas.
• Dėl savo liuminescencinių savybių jis plačiai naudojamas elektronikos srityje.
• Jis taip pat naudojamas lazerių gamyboje.
• Itrio junginiai gali būti naudojami kaip superlaidininkai, o tai leido tobulinti magnetinės levitacijos techniką.
• Itris buvo aptiktas Švedijos Ytterby kaime, kelių atradimų vietoje metalai retųjų žemių periodinės lentelės.

Itrio savybės

• Simbolis: Y.
• Atominis skaičius: 39.
• Atominė masė: 88 906 c.u.
• Elektronegatyvumas: 1,2.
• Susiliejimo taškas: 1530°C.
• Virimo taškas: 3264°C.
• Tankis: 4,5 g.cm^-3 (20°C temperatūroje).
• Elektroninė konfigūracija: [Kr] 5s² 4d¹.
• Cheminė serija: 3 grupė; pereinamieji metalai; retųjų žemių metalai.

itrio savybės

Itris yra sidabro spalvos ir blizgus metalas. laikomas stabiliu sąlytyje su oru, nes plonas sluoksnis oksidas susidaro ant jo paviršiaus, užkertant kelią po juo esančiai metalinei medžiagai. Tačiau šis sluoksnis sumažina metalo blizgesį.

Itris metalinėje formoje.

Kalbant apie reaktyvumą, itris gali reaguoti:

• su halogenai, kambario temperatūroje;
• su deguonies dujomis ir su dauguma nemetalai, šildomas:
  • 4 Y + 3 O₂ → 2 Y₂THE₃
  • 2 Y + 3 X₂ → 2 YX₃, kai X = F, Cl, Br ir I

Be to, itris taip pat lėtai reaguoja su šaltu vandeniu ir ištirpsta rūgštys praskiestas, išleidžiant dujas vandenilis.

Būdamas panašus į lantaną ir kitus lantanidus, aprašyta ir žinoma itrio chemija yra tokia, kurioje jis jo oksidacijos būsena lygi +3, kai šis elementas praranda tris valentinius elektronus (4s² ir 5d¹).

Taip pat skaitykite: Baris – šarminių žemių metalas, žinomas dėl savo toksiškumo

Kur galima rasti itrio?

itris gali atsirasti daugelyje mineralų kartu su kitais retųjų žemių metalais. Vienas iš šių mineralų yra monazitas, fosfatas, kuriame, be paties itrio, gali būti keletas šių elementų, tokių kaip:

• ceris (Ce);
• lantanas (La);
• neodimis (Nd);
• prazeodimis (Pr);
• toris (Th).

Monazitas yra viena iš rūdų, kuri gali būti itrio šaltinis.

Kiti galimi itrio mineralai:

• bastnazitas (retųjų žemių fluorangliavandenilis);
• ksenotimija (itrio ortofosfatas, taip pat žinomas kaip ksenotimas arba ksenotimis);
• gadolinitas (retųjų žemių silikatas, dar žinomas kaip iterbitas).

Bastnazitas – mineralas, kuriame yra keletas retųjų žemių elementų, įskaitant itrį.

Sudėtis yra įvairi, tačiau manoma, kad rūdoje, kurioje gausu itrio, yra apie 1 % masės. elementas.

Jį galima gauti keliais būdais. Klasikinė metodika Gavimas apima rūgštinį arba bazinį išplovimą (plovimą), kuri generuoja itrio tirpalus naudojant:

• vandenilio chlorido rūgštis;
• sieros rūgšties;
• natrio hidroksidas.

Tačiau išplovimas nėra toks selektyvus, nes sukuriamas tirpalas su visais mineralo retaisiais žemėmis. Todėl po Antrojo pasaulinio karo buvo sukurti tobulesni atskyrimo būdai, naudojant jonų mainus, Pavyzdžiui, tai suteikė trūko selektyvumo, leidžiančio atskirti įvairius metalus mineralai.

Norint gauti gryno (metalinio) itrio pavidalą, YF junginių kiekis turėtų būti sumažintas₃ arba YCl₃, kurią reikėtų daryti su kalcio arba kalio, atitinkamai.

Itrio aplikacijos

Itris turi didelę reikšmę elektronikos srityje. Kaip ir daugelis retųjų žemių, itrio junginiai, tokie kaip Y₂THE₃, turi liuminescencinių savybių (skleidžia šviesą po dirgiklio, pvz jonizuojanti radiacija), taip pat žinomas kaip fosforas. Itrio fosforai buvo taikomas televizoriams spalvas, kad būtų gautos pagrindinės žalios, mėlynos ir raudonos spalvos.

Šie junginiai gali būti naudojami ne televizoriuose, o kitose medžiagose. Galima juos naudoti gaminant šviesolaidžiai, liuminescencinės lempos, šviesos diodai, dažai, lakai, kompiuterių ekranai ir tt

Dėl savo liuminescencinių savybių itris taip pat gali būti naudojamas lazerių gamyba, kaip ir Nd: YAG lazerio atveju, kurio akronimas reiškia itrio granatą (mineralų klasė) ir aliuminio, formulės Y₃Al₅THE₁₂, legiruotas neodimiu (Nd).

Verta prisiminti, kad lazeris yra būdingos, monochromatinės šviesos spinduliuotės tipas, ty kurio ilgis banga specifinis. Nd: YAG atveju neodimis, esantis Nd jono pavidalu³⁺, yra atsakingas už šviesos spinduliavimą lazeris, o YAG kristalai yra atsakingi už tai, kad yra kieta matrica.

Šis didelės galios lazeris gali būti naudojamas:

• atliekant chirurgines medicinos ir odontologijos procedūras;
• skaitmeniniuose ryšiuose;
• matuojant temperatūrą ir atstumą;
• pramoninėse pjovimo mašinose;
• mikrosuvirinimo siūlėse;
• eksperimentuose fotochemijos srityje.

Dermatologinė procedūra lazeriu. [1]

Dažnas pritaikymas medicinoje yra oftalmologijos srityje, kur lazeris taikomas gydant tinklainės atsiskyrimą ir trumparegystės korekcijai. Dermatologijoje jis naudojamas odos šveitimui.

Itris taip pat yra naudojami superlaidininkuose. Taip yra todėl, kad 1987 m. amerikiečių fizikai atrado itrio junginio Y superlaidumo savybes._1,2ba_0,8CuO₄, paprastai vadinamas YBCO. Tu superlaidininkai yra medžiagos, galinčios laiduoti elektros be pasipriešinimo, esant labai žemai temperatūrai, vadinamai kritine temperatūra.

Magnetinės levitacijos su superlaidininku demonstravimas.

YBCO atveju kritinė (superlaidumo) temperatūra yra 93 K (-180 °C), aukštesnė už virimo temperatūrą. azoto skystis, kurio temperatūra yra 77 K (-196 °C). Tai labai palengvino jo naudojimą, nes ankstesni superlaidininkai, tokie kaip lantanas (La₂CuO₃), kritinė temperatūra buvo 35 K (-238 °C), todėl reikėjo aušinti skystu heliu, kuris yra brangesnis už azotą.

Superlaidininkai yra magnetinio (arba kvantinio) levitacijos efekto, kurio metu magnetinis laukas (magnetas) leidžia levituoti superlaidininkui, paaiškinama Meisnerio efektu. Tokia technologija buvo ištirta gaminant Maglev traukinius, kurie plaukioja ant bėgių.

Maglev traukinys Šanchajuje, Kinijoje. [2]

Itris turi ir kitų pritaikymų, pvz gamyba katalizatoriai ir keramika. Itrio keramika naudojama kaip abrazyvai ir ugniai atsparios medžiagos (atsparios aukštai temperatūrai) gaminant:

• jutikliai deguonies automobiliuose;
• apsauginiai reaktyvinių variklių sluoksniai;
• pjovimo instrumentai, atsparūs korozijai ir dilimui.

Žinoti daugiau:Elektromagnetizmas – elektros, magnetizmo ir jų santykių tyrimas

atsargumo priemonės su itriu

Nepaisant to, kad tai nėra toksiška ar kancerogeninė medžiaga, itrio įkvėpimas, nurijimas ar prisilietimas gali sudirginti ir sugadinti į plaučius. Miltelių pavidalo itris gali užsidegti. Didžiausią nerimą kelia itrio lazeriai, nes jų didelė galia gali pakenkti akims.

itrio istorija

Itrio pavadinimas kilęs iš Ytterby, Švedijos kaimo, kuriame yra kasykla, kurioje buvo rasti keturi retieji žemių metalai:

• itris;
• iterbis;
• erbis;
• iterbis.

Šio kaimo mokslinė istorija prasideda 1789 m., kai Carl Axel Arenijus pastebėjo juodos uolos gabalą virš uolos. Arrhenius buvo jaunas Švedijos armijos leitenantas ir labai vertino mineralus. Iš pradžių manyta kaip volframas, juodoji uola buvo išsiųsta Johanui Gadolinui, Arrheniaus draugui, chemijos profesoriui Turku (Suomija) Karališkojoje akademijoje.

Gadolinas suprato, kad juodoji uoliena iš mineralinio iterbito (jo garbei vėliau pervadinta gadolinitu) buvo naujų elementų oksido retos žemės. Švedų chemikas Andersas Gustafas Ekebergas patvirtino Gadolino atradimą ir pavadino jį itrio oksidu.

Vėliau pirmą kartą buvo izoliuotas itrio elementas, nors ir sumaišytas su kitais elementais, 1828 m. Friedrichas Wöhleris, perdavęs dujas chloro dėl mineralinio gadolinito ir taip susidaro itrio chloridas (YCl₃) bevandenis, kuris buvo toliau redukuotas iki metalinio itrio naudojant kalį.

Galų gale Arrhenius atrastoje juodojoje uolienoje buvo rasta aštuonių retųjų žemių metalų oksidų:

• erbis;
• terbis;
• iterbis;
• skandis;
• tulis;
• holmis;
• disprosis;
• liutecis.

Išsprendė itrio pratimus

Klausimas 1

(Unaerp-SP) 1911 m. atrastas elektros superlaidumo reiškinys vėl buvo mokslo pasaulio dėmesio objektas. Bendnozo ir Müllerio atradimas, kad keraminės medžiagos gali pasižymėti tokiu elgesiu, todėl šiems dviems pelnė Nobelio premiją. fizikai 1987 m. Vienas iš svarbiausių cheminių elementų superlaidžios keramikos gamyboje yra itris:

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

Apvalkalų skaičius ir energingiausių itrio elektronų skaičius bus atitinkamai:

A) 4 ir 1

B) 5 ir 1

C) 4 ir 2

D) 5 ir 3

E) 4 ir 3

Rezoliucija:

Alternatyva B

THE valentinis sluoksnis itrio yra penktasis apvalkalas, kurio 5s subapvale yra tik 2 elektronai². Taigi galima daryti išvadą, kad itris turi 5 sluoksnius. Energingiausias polygis yra paskutinis elektroninis platinimas, nes tai yra didėjantis energijos pasiskirstymas. Todėl energingiausias polygis yra 4d¹, kuris turi tik 1 elektroną.

2 klausimas

Itrio oksidas, Y₂THE₃, yra junginys, naudojamas superlaidžiai keramikai, tokiai kaip YBCO, kuri turi itrio, bario, vario ir deguonies, gaminti. Susidarant superlaidininkui, itris išlaiko tą patį oksidacijos skaičių, kokį turi itrio okside. Šis oksidacijos skaičius yra lygus:

A) -3

B) 0

C) +3

D) -2

E) +2

Rezoliucija:

Alternatyva C

Kaip ir deguonis oksiduose, oksidacijos numeris (krūvis, kurį jonas įgyja atlikdamas joninį ryšį), lygus -2, itrio oksidacijos skaičių galima apskaičiuoti taip:

2x + 3 (-2) = 0

Kur x yra itrio oksidacijos skaičius, kurį reikia apskaičiuoti, lygtis turi būti nustatytas į nulį, nes oksidas yra elektriškai neutralus, o ne a jonų.

Teisingai atlikite skaičiavimus:

2x + -6 = 0

2x = 6

x = 3

Turime, kad x reikšmė lygi +3.

vaizdo kreditas

[1] džiaugsmo mintys / shutterstock

[2] ChameleonsEye / shutterstock

Autorius Stefano Araújo Novais
Chemijos mokytojas