Itr (Y): zastosowania, środki ostrożności, historia

TEN itr, symbol Y i Liczba atomowa 39 jest metalem w kolorze srebrnym znajdującym się w grupie 3 układu okresowego, tuż pod skand, symbol Sc. Jednak pod względem chemicznym itr jest bardzo podobny do lantanu i innych lantanowców, uważany jest za członka grupy metali ziem rzadkich.

Metal ten był szeroko stosowany w produkcji starych ekranów telewizyjnych, a także bardziej nowoczesnych modeli LCD, ponieważ element ten pomaga w generowaniu kolorów podstawowych. Ma również istotne zastosowania przemysłowe, takie jak produkcja katalizatorów, laserów, ceramiki i nadprzewodników, które są materiałami bez opór elektryczny.

Zobacz też: Złoto — pierwiastek chemiczny o doskonałej zdolności przewodzenia elektrycznego

podsumowanie o itru

• Itr to srebrzysty metal znajdujący się w grupie 3 Układ okresowy pierwiastków
• Pomimo tego, że nie znajduje się w bloku f, itr jest uważany za metal ziem rzadkich.
• Jego główne źródła mineralne to:
  • monazyt;
  • bastnazyt;
  • ksenotymia;
  • gadolinit.
• Jest szeroko stosowany w elektronice ze względu na swoje właściwości luminescencyjne.
• Wykorzystywany jest również w produkcji laserów.
• Związki itru mogą być stosowane jako nadprzewodniki, co pozwoliło na rozwój techniki lewitacji magnetycznej.
• Itru odkryto w szwedzkiej wiosce Ytterby, miejscu odkrycia kilku metale pierwiastki ziem rzadkich z układu okresowego.

Właściwości itru

• Symbol: Y.
• Liczba atomowa: 39.
• Masa atomowa: 88 906 j.m.
• Elektroujemność: 1,2.
• Punkt fuzji: 1530°C.
• Temperatura wrzenia: 3264°C.
• Gęstość: 4,5 g.cm^-3 (w 20°C).
• Elektroniczna Konfiguracja: [Kr] 5s² 4d¹.
• Seria chemiczna: grupa 3; metale przejściowe; metale ziem rzadkich.

charakterystyka itru

Itr to srebrny i błyszczący metal. uważany za stabilny w kontakcie z powietrzem, ponieważ cienka warstwa tlenek tworzy się na jego powierzchni, zapobiegając atakowi metalicznej substancji znajdującej się pod nią. Jednak ta warstwa kończy się zmniejszeniem połysku metalu.

Itr w postaci metalicznej.

Jeśli chodzi o reaktywność, itr może reagować:

• z halogeny, w temperaturze pokojowej;
• z gazowym tlenem i z większością niemetale, w trybie ogrzewania:
  • 4 lata + 3 lata₂ → 2 Y₂TEN₃
  • 2 lata + 3 X₂ → 2 YX₃, gdzie X = F, Cl, Br i I

Ponadto itr również powoli reaguje z zimną wodą i rozpuszcza się w kwasy rozcieńczony, uwalniając gaz wodór.

Będąc podobnym do lantanu i innych lantanowców, opisana i znana chemia itru to taka, w której ma stopień utlenienia równy +3, gdy ten pierwiastek traci swoje trzy elektrony walencyjne (4s² i 5d¹).

Przeczytaj też: Bar — metal ziem alkalicznych znany ze swojej toksyczności

Gdzie można znaleźć itr?

itr może występować w wielu minerałach jednocześnie z innymi metalami ziem rzadkich. Jednym z tych minerałów jest monazyt, fosforan, który oprócz samego itru może zawierać kilka z tych pierwiastków, takich jak:

• cer (Ce);
• lantan (La);
• neodym (Nd);
• prazeodym (Pr);
• tor (Th).

Monazyt to jedna z rud, które mogą być źródłem itru.

Inne możliwe minerały itru to:

• bastnazyt (fluorowęglowodór ziem rzadkich);
• ksenotymia (ortofosforan itru, znany również jako ksenotym lub ksenotym);
• gadolinit (krzemian ziem rzadkich, znany również jako iterbit).

Bastnazyt, minerał zawierający kilka pierwiastków ziem rzadkich, w tym itr.

Skład jest zróżnicowany, ale zakłada się, że ruda bogata w itr ma około 1% masy element.

Można go zdobyć na kilka sposobów. Klasyczna metodologia Pozyskiwanie obejmuje ługowanie kwasowe lub zasadowe (mycie), który generuje roztwory itru przy użyciu:

• kwas chlorowodorowy;
• Kwas Siarkowy;
• wodorotlenek sodu.

Jednak ługowanie nie jest tak selektywne, ponieważ tworzy roztwór ze wszystkimi pierwiastkami ziem rzadkich minerału. Dlatego po II wojnie światowej opracowano bardziej wyrafinowane techniki separacji, poprzez wymianę jonową, na przykład, co zapewniało brakującą selektywność, umożliwiając oddzielenie różnych metali obecnych w minerały.

Aby otrzymać itru w czystej (metalicznej) postaci, Należy zredukować związki YF₃ lub YCl₃, co należy zrobić z wapń lub potas, odpowiednio.

Zastosowania itru

Itr ma bardzo duże znaczenie w elektronice. Podobnie jak wiele metali ziem rzadkich, związki itru, takie jak Y₂TEN₃, mają właściwości luminescencyjne (emitują światło na bodziec, taki jak a promieniowanie jonizujące), znany również jako luminofory. Luminofory itru były stosowane do lamp telewizyjnych kolory, aby uzyskać kolory podstawowe zielony, niebieski i czerwony.

Związki te można stosować w materiałach innych niż telewizory. Istnieje możliwość wykorzystania ich w produkcji światłowody, świetlówki, diody LED, farby, lakiery, ekrany komputerowe itp.

Ze względu na swoje właściwości luminescencyjne itr może być również stosowany w: produkcja laserów, podobnie jak w przypadku lasera Nd: YAG, którego akronim oznacza granat itrowy (klasa minerałów) oraz aluminium, o wzorze Y₃Glin₅TEN₁₂, domieszkowany neodymem (Nd).

Warto pamiętać, że laser jest rodzajem charakterystycznej, monochromatycznej emisji światła, czyli o długości fala konkretny. W przypadku Nd: YAG neodym będący w postaci jonu Nd³⁺, odpowiada za emisję światła laser, podczas gdy kryształy YAG są odpowiedzialne za bycie stałą matrycą.

Ten laser o dużej mocy może być używany:

• w zabiegach chirurgicznych medycyny i stomatologii;
• w komunikacji cyfrowej;
• w pomiarze temperatury i odległości;
• w przemysłowych maszynach do cięcia;
• w mikrospoinach;
• w eksperymentach z dziedziny fotochemii.

Zabieg dermatologiczny z użyciem lasera. [1]

Powszechnym zastosowaniem w medycynie jest okulistyka, gdzie laser jest stosowany w leczeniu odwarstwienia siatkówki i korekcji krótkowzroczności. W dermatologii służy do złuszczania naskórka.

Itr również jest stosowane w nadprzewodnikach. To dlatego, że w 1987 roku amerykańscy fizycy odkryli nadprzewodnikowe właściwości związku itru, Y_1,2ba_0,8CuO₄, zwykle nazywany YBCO. ty nadprzewodniki czy materiały zdolne do przewodzenia? Elektryczność bez oporu, w bardzo niskiej temperaturze, zwanej temperaturą krytyczną.

Demonstracja lewitacji magnetycznej za pomocą nadprzewodnika.

W przypadku YBCO temperatura krytyczna (nadprzewodnictwa) wynosi 93 K (-180 °C), powyżej temperatury wrzenia azot ciecz, która wynosi 77 K (-196 °C). To znacznie ułatwiło jego użycie, ponieważ poprzednie nadprzewodniki, takie jak lantan (La₂CuO₃), miały temperaturę krytyczną w zakresie 35 K (-238°C), wymagając chłodzenia ciekłym helem, który jest droższy niż azot.

Nadprzewodniki są sercem magnetycznego (lub kwantowego) efektu lewitacji, w którym a pole magnetyczne (magnes) umożliwia lewitację nadprzewodnika, wyjaśnianą efektem Meissnera. Taka technologia została zbadana do produkcji pociągów Maglev, które unoszą się na torach.

Pociąg Maglev w Szanghaju w Chinach. [2]

Itr ma również inne zastosowania, takie jak produkcja katalizatory i ceramika. Ceramika itru znajduje zastosowanie jako materiały ścierne i ogniotrwałe (odporne na wysokie temperatury) do produkcji:

• czujniki tlen w samochodach;
• warstwy ochronne silników odrzutowych;
• narzędzia tnące odporne na korozję i zużycie.

Wiedzieć więcej:Elektromagnetyzm — badanie elektryczności, magnetyzmu i ich związków

środki ostrożności z itrem

Pomimo tego, że nie jest materiałem toksycznym ani rakotwórczym, wdychanie, spożywanie lub dotykanie itru może powodować podrażnienia i uszkodzenia do płuc. W postaci proszku itr może się zapalić. Największym problemem są lasery itru, ponieważ ich wielka moc może być szkodliwa dla oczu.

historia itru

Nazwa itru pochodzi od Ytterby, szwedzkiej wioski, w której znajduje się kopalnia, w której odkryto cztery metale ziem rzadkich:

• itr;
• iterb;
• erb;
• iterb.

Naukowa historia tej wsi zaczyna się w 1789 roku, kiedy Carl Axel Arrhenius zauważył kawałek czarnej skały nad skałą. Arrhenius był młodym porucznikiem armii szwedzkiej i bardzo cenił minerały. Początkowo zakładany jako wolframczarny kamień został wysłany do Johana Gadolina, przyjaciela Arrheniusa, profesora chemii w Królewskiej Akademii w Turku w Finlandii.

Gadolin zdał sobie sprawę, że czarna skała, z minerału iterbit (później przemianowana na gadolinit, na jego cześć), zawierał tlenek nowych pierwiastków rzadkie ziemie. Szwedzki chemik Anders Gustaf Ekeberg potwierdził odkrycie Gadolina i nazwał je tlenkiem itru.

Następnie po raz pierwszy element itru został wyizolowany, choć zmieszany z innymi elementami, w 1828 r. przez Friedricha Wöhlera, który przekazał gas chlor przez mineralny gadolinit i powstały w ten sposób chlorek itru (YCl₃) bezwodny, który następnie redukowano do metalicznego itru przy użyciu potasu.

Ostatecznie odkryto, że czarna skała odkryta przez Arrheniusa zawiera tlenki ośmiu metali ziem rzadkich:

• erb;
• terb;
• iterb;
• skand;
• tul;
• holm;
• dysproz;
• lutet.

Rozwiązane ćwiczenia na itru

Pytanie 1

(Unaerp-SP) Zjawisko nadprzewodnictwa elektryczności, odkryte w 1911 roku, po raz kolejny stało się przedmiotem zainteresowania świata naukowego z odkrycie przez Bendnoza i Müllera, że ​​materiały ceramiczne mogą wykazywać tego typu zachowania, zdobywając Nagrodę Nobla dla tych dwóch fizycy w 1987 roku. Jednym z najważniejszych pierwiastków chemicznych w formowaniu ceramiki nadprzewodzącej jest itr:

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

Liczba powłok i liczba najbardziej energetycznych elektronów dla itru wyniesie odpowiednio:

A) 4 i 1

B) 5 i 1

C) 4 i 2

D) 5 i 3

E) 4 i 3

Rezolucja:

Alternatywa B

TEN warstwa walencyjna itru to piąta powłoka, mająca tylko 2 elektrony w podpowłoce 5s². Można więc wywnioskować, że itr ma 5 warstw. Najbardziej energetyczny podpoziom jest ostatnim, który zostanie umieszczony w dystrybucja elektroniczna, ponieważ jest to coraz większa dystrybucja energii. Dlatego najbardziej energetycznym podpoziomem jest 4d¹, który ma tylko 1 elektron.

pytanie 2

Tlenek itru, Y₂TEN₃, to związek używany do produkcji ceramiki nadprzewodzącej, takiej jak YBCO, która zawiera itr, bar, miedź i tlen. Podczas tworzenia nadprzewodnika itr zachowuje ten sam stopień utlenienia, jaki ma w tlenku itru. Ta liczba utlenienia jest równa:

A) -3

B) 0

C) +3

D) -2

E) +2

Rezolucja:

Alternatywa C

Jak tlen, w tlenkach, liczba utlenienia (ładunek, który jon uzyskuje podczas tworzenia wiązania jonowego) równy -2, obliczenie stopnia utlenienia itru można wykonać w następujący sposób:

2x + 3 (-2) = 0

Gdzie x jest stopniem utlenienia itru, który należy obliczyć, równanie musi być ustawiony na zero, ponieważ tlenek jest elektrycznie obojętny, nie będąc a jon.

Poprawne wykonanie obliczeń:

2x + -6 = 0

2x = 6

x = 3

Mamy, że wartość x jest równa +3.

kredyt obrazu

[1] myśli o radości / żaluzja

[2] KameleonyOko / żaluzja

Stefano Araújo Novais
Nauczyciel chemii