Иттрий (Y): применение, меры предосторожности, история

НАШИ иттрий, символ Y и атомный номер 39 — металл серебристого цвета, расположенный в 3-й группе Периодической таблицы, чуть ниже скандий, символ Sc. Однако химически иттрий очень похож на лантан и другие лантаноиды, считаясь членом группы редкоземельных металлов.

Этот металл широко использовался в производстве старых телевизионных экранов, а также более современных моделей ЖК-дисплеев, так как этот элемент помогает в формировании основных цветов. Он также имеет соответствующие промышленные применения, такие как производство катализаторов, лазеров, керамики и сверхпроводников, которые представляют собой материалы без электрическое сопротивление.

Смотрите также: Золото — химический элемент с отличной электропроводностью.

краткая информация об иттрии

• Иттрий — серебристый металл, относящийся к 3-й группе Периодическая таблица
• Несмотря на то, что иттрий не входит в f-блок, он считается редкоземельным металлом.
• Основными минеральными источниками являются:
  • монацит;
  • бастназит;
  • ксенотимия;
  • гадолинит.
• Он широко используется в области электроники благодаря своим люминесцентным свойствам.
• Он также используется в производстве лазеров.
• Соединения иттрия можно использовать в качестве сверхпроводников, что позволило продвинуть технику магнитной левитации.
• Иттрий был обнаружен в шведской деревне Иттербю, месте открытия нескольких металлы редкоземельные элементы периодической таблицы.

Не останавливайся сейчас... После рекламы есть еще ;)

Свойства иттрия

• Символ: Ю.
• Атомный номер: 39.
• Атомная масса: 88 906 у.е.
• Электроотрицательность: 1,2.
• Точка слияния: 1530°С.
• Точка кипения: 3264°С.
• Плотность: 4,5 г.см^-3 (при 20°С).
• Электронная конфигурация: [Кр] 5с² 4д¹.
• Химическая серия: группа 3; переходные металлы; редкоземельные металлы.

характеристики иттрия

Иттрий — серебристый и блестящий металл. считается стабильным при контакте с воздухом, так как тонкий слой окись образуется на его поверхности, предотвращая атаку металлического вещества под ним. Однако этот слой в конечном итоге уменьшает блеск металла.

Иттрий в металлической форме.

Что касается реакционной способности, иттрий может реагировать:

• с участием галогены, при комнатной температуре;
• с газообразным кислородом и с большинством неметаллы, при нагреве:
  • 4 Y + 3 О₂ → 2 года₂НАШИ₃
  • 2 Y + 3 X₂ → 2 УХ₃, где X = F, Cl, Br и I

Кроме того, иттрий также медленно реагирует с холодной водой и растворяется в кислоты разбавленный, выпуская газ водород.

Подобно лантану и другим лантаноидам, описанный и известный химический состав иттрия представляет собой тот, в котором он имеет степень окисления, равную +3, когда этот элемент теряет три валентных электрона (4s² и 5д¹).

Читайте также: Барий — щелочноземельный металл, известный своей токсичностью.

Где можно найти иттрий?

иттрий может встречаться во многих минералах одновременно с другими редкоземельными металлами. Одним из таких минералов является монацит, фосфат, который помимо самого иттрия может содержать несколько таких элементов, например:

• церий (Се);
• лантан (La);
• неодим (Nd);
• празеодим (Pr);
• торий (Th).

Монацит — одна из руд, которая может быть источником иттрия.

Другие возможные минералы иттрия:

• бастназит (редкоземельный фторуглерод);
• ксенотимия (ортофосфат иттрия, также известный как ксенотим или ксенотимий);
• гадолинит (редкоземельный силикат, также известный как иттербит).

Бастназит, минерал, содержащий несколько редкоземельных элементов, в том числе иттрий.

Состав различен, но предполагается, что руда, богатая иттрием, содержит около 1% по массе элемент.

Его можно получить несколькими способами. Классическая методика Получение включает кислотное или основное выщелачивание (промывку), который генерирует растворы иттрия, используя:

• соляная кислота;
• серная кислота;
• гидроксид натрия.

Однако выщелачивание не столь избирательно, так как создает раствор со всеми редкоземельными элементами минерала. Поэтому после Второй мировой войны были разработаны более совершенные методы разделения с помощью ионного обмена. например, что обеспечивало недостающую селективность, позволяя разделять различные металлы, присутствующие в минералы.

Чтобы получить иттрий в чистом (металлическом) виде, Соединения YF должны быть уменьшены₃ или YCl₃, что следует сделать с кальций или калий, соответственно.

Применение иттрия

Иттрий имеет большое значение в области электроники. Как и многие редкоземельные соединения, соединения иттрия, такие как Y₂НАШИ₃, обладают люминесцентными свойствами (излучают свет на раздражитель, например ионизирующего излучения), также известные как люминофоры. Люминофоры иттрия были применяется к телевизионным трубкам цвета для получения основных цветов зеленого, синего и красного.

Эти соединения могут быть использованы в материалах, отличных от телевизоров. Их можно использовать при изготовлении оптические волокна, люминесцентные лампы, светодиоды, краски, лаки, компьютерные экраны и Т. Д.

Благодаря своим люминесцентным свойствам иттрий также может использоваться в производство лазеров, как в случае лазера Nd: YAG, аббревиатура которого означает иттриевый гранат (класс минералов) и алюминий, формулы Y₃Ал₅НАШИ₁₂, легированный неодимом (Nd).

Стоит помнить, что лазер — это тип характеристического, монохроматического излучения света, то есть с длиной волна конкретный. В случае Nd: YAG неодим в форме иона Nd³⁺, отвечает за излучение света лазер, в то время как кристаллы YAG отвечают за то, чтобы быть твердой матрицей.

Этот мощный лазер можно использовать:

• в хирургических процедурах медицины и стоматологии;
• в цифровых коммуникациях;
• в измерении температуры и расстояния;
• в промышленных режущих машинах;
• в микросварках;
• в экспериментах в области фотохимии.

Дерматологическая процедура с использованием лазера. [1]

Распространенное применение в медицине – офтальмология, где лазер применяется при лечении отслоения сетчатки и для коррекции миопии. В дерматологии используется для отшелушивания кожи.

Иттрий также используется в сверхпроводниках. Это потому, что в 1987 году американские физики обнаружили сверхпроводящие свойства соединения иттрия Y._1,2ба_0,8CuO₄, обычно называемый YBCO. Ты сверхпроводники материалы, способные проводить электричество без сопротивления, при очень низкой температуре, известной как критическая температура.

Демонстрация магнитной левитации со сверхпроводником.

В случае YBCO критическая (сверхпроводящая) температура составляет 93 К (-180 ° C), выше температуры кипения азот жидкость, которая составляет 77 К (-196 ° C). Это значительно облегчило его использование, так как предыдущие сверхпроводники, такие как лантан (La₂CuO₃), имел критическую температуру в диапазоне 35 К (-238 ° C), требуя охлаждения жидким гелием, который дороже азота.

Сверхпроводники лежат в основе эффекта магнитной (или квантовой) левитации. магнитное поле (магнит) допускает левитацию сверхпроводника, что объясняется эффектом Мейснера. Такая технология была исследована для производства поездов на маглеве, которые плывут по рельсам.

Поезд Маглев в Шанхае, Китай. [2]

Иттрий также имеет другие применения, такие как производство катализаторы и керамика. Иттриевая керамика используется в качестве абразивов и огнеупорных материалов (устойчивых к высоким температурам) для производства:

• датчики кислород в автомобилях;
• защитные слои реактивных двигателей;
• режущие инструменты с коррозионной и износостойкостью.

Узнать больше:Электромагнетизм - изучение электричества, магнетизма и их взаимосвязей.

меры предосторожности с иттрием

Несмотря на то, что он не является токсичным или канцерогенным материалом, вдыхание, проглатывание или прикосновение к иттрию может вызвать раздражение и повреждение к легким. В виде порошка иттрий может воспламеняться. Наибольшую озабоченность вызывают иттриевые лазеры, так как их большая мощность может быть вредна для глаз.

история иттрия

Название иттрий происходит от Иттерби, шведской деревни, в которой находится шахта, где были обнаружены четыре редкоземельных металла:

• иттрий;
• иттербий;
• эрбий;
• иттербий.

Научная история этой деревни начинается с 1789 года, когда Карл Аксель Аррениус заметил кусок черной скалы над скалой. Аррениус был молодым лейтенантом шведской армии и очень ценил полезные ископаемые. Первоначально предполагалось, что вольфрамЧерный камень был отправлен Йохану Гадолину, другу Аррениуса, профессору химии Королевской академии в Турку, Финляндия.

Гадолин понял, что черная порода из минерала иттербита (позже переименованного в его честь в гадолинит) содержал оксид новых элементов редкие земли. Шведский химик Андерс Густав Экеберг подтвердил открытие Гадолина и назвал его оксидом иттрия.

В последующем впервые элемент иттрия был выделен, хотя и смешанный с другими элементами, в 1828 году Фридрихом Вёлером, который передал газ хлор минералом гадолинитом и таким образом образовался хлорид иттрия ( YCl₃) безводный, который далее восстанавливался до металлического иттрия с использованием калия.

В конце концов, обнаруженная Аррениусом черная порода содержала оксиды восьми редкоземельных металлов:

• эрбий;
• тербий;
• иттербий;
• скандий;
• тулий;
• гольмий;
• диспрозий;
• лютеций.

Решенные упражнения на иттрий

Вопрос 1

(Унаэрп-СП) Явление сверхпроводимости электричества, открытое в 1911 году, вновь стало объектом внимания научного мира с обнаружение Бенднозом и Мюллером того, что керамические материалы могут демонстрировать такое поведение, принесло Нобелевскую премию этим двум физики в 1987 году. Одним из наиболее важных химических элементов в составе сверхпроводящей керамики является иттрий:

1с² 2 с² 2р⁶ 3 с² 3р⁶ 4 с² 3д¹⁰ 4р⁶ 5 с²4д¹

Количество оболочек и количество наиболее энергичных электронов для иттрия будет соответственно:

А) 4 и 1

Б) 5 и 1

В) 4 и 2

Г) 5 и 3

Д) 4 и 3

Разрешение:

Альтернатива Б

НАШИ валентный слой иттрия является пятой оболочкой, имеющей только 2 электрона в подоболочке 5s². Таким образом, можно сделать вывод, что иттрий имеет 5 слоев. Самый энергетический подуровень последним помещается в электронная дистрибуция, так как это распределение энергии в возрастающем порядке. Следовательно, наиболее энергичным подуровнем является 4d.¹, который имеет только 1 электрон.

вопрос 2

Оксид иттрия, Y₂НАШИ₃, представляет собой соединение, используемое для производства сверхпроводящей керамики, такой как YBCO, которая содержит иттрий, барий, медь и кислород. При образовании сверхпроводника иттрий сохраняет ту же степень окисления, что и в оксиде иттрия. Эта степень окисления равна:

А) -3

Б) 0

В) +3

Г) -2

Д) +2

Разрешение:

Альтернатива С

Как и кислород в оксидах, степень окисления (заряд, который приобретает ион при осуществлении ионной связи) равный -2, расчет степени окисления иттрия можно произвести следующим образом:

2x + 3 (-2) = 0

Где x - степень окисления иттрия, которую необходимо рассчитать, уравнение должно быть установлено равным нулю, так как оксид электрически нейтрален, не являясь ион.

Правильно делаем расчеты:

2х + -6 = 0

2х = 6

х = 3

Имеем, что значение x равно +3.

кредит изображения

[1] мысли Джойса / затвор

[2] ХамелеоныГлаза / затвор

Стефано Араужо Новаис
Учитель химии