Iterbij (Yb): lastnosti, proizvodnja, uporaba

O iterbij, simbol Yb in atomsko številko 70, je lantanid (ali kovina redkih zemelj). Je duktilna in temprana kovina srebrne barve. Za razliko od drugih lantanoidov lahko iterbij v raztopini in spojinah predstavlja oksidacijsko število enak +2 (medtem ko ima večina lantanidov le NOx enak +3).

Iterbij je redko uporaben element, vendar ga je mogoče uporabiti kot izboljšavo nerjavnega jekla, v prenosnih rentgenskih napravah in v sestavi atomskih ur. Proizvaja se z metalotermično redukcijo z uporabo lantana kot redukcijske kovine.

Vaš odkriti med 18. in 19. stoletjem, ki temelji na rudah, pridobljenih iz mesta Ytterby na Švedskem, kjer so praktično vse redke zemeljske kovine. Vendar je bilo njegovo ime uradno uveljavljeno šele v začetku 20. stoletja, natančneje leta 1909.

Preberite tudi: Skandij — kovina, ki lahko tvori dobre kovinske zlitine

Povzetek o iterbiju

• Iterbij je kovina, ki spada v razred lantanidov ali redkih zemeljskih kovin.
• V kovinski obliki ima srebrno barvo in sijaj, poleg tega pa je kovljiv.
• Kljub temu, da vsebuje NOx +3, ki je značilen za lantanide, vsebuje tudi NOx +2.
• V naravi se pojavlja v mešanici z drugimi lantanidi, kot sta ksenotim in fergusonit.
• Pridobiva se z redukcijo z lantanom.
• Uporaba iterbija je še vedno omejena, vendar je lahko sredstvo za izboljšanje jekla in se uporablja v atomskih urah.
• Njegovo odkritje se je zgodilo iz rud, ki prihajajo iz mesta Ytterby na Švedskem.

lastnosti iterbija

Kovina iterbij, 99,9 % čistosti.

• Simbol: Yb
• atomsko število: 70
• atomska masa: 173.054 a.u.u.a.
• elektronegativnost: 1,1
• Fuzijska točka: 824°C
• Vrelišče: 1196°C
• Gostota: 6,903 g.cm^-3 (α alotrop), 6,966 g.cm^-3 (β alotrop)
• Elektronska konfiguracija: [Xe] 6s² 4f¹⁴
• kemična serija: redke zemeljske kovine, lantanidi

lastnosti iterbija

Iterbij, simbol Yb, ima a srebrna barva in sijaj v kovinski obliki, poleg tega, da je mehka, voljna in nekoliko duktilna. Kljub temu, da je relativno stabilen, je zanimivo, da kovina zapakirati v zaprte posode, da se zaščiti pred zrakom in vlago. Mimogrede, tako kot drugi lantanidi, Yb lahko trpi zgorevanje v stiku z zrakom nastane iterbijev III oksid:

4 Yb + 3 O₂ → 2 Yb₂O₃

Opomba: Oksid lahko nastane tudi s kalcinacijo iterbijevih soli in hidroksidov.

V raztopini iterbij ima lahko tudi NOx enak +3, ki je značilen za vse lantanide, vendar lahko iterbij, tako kot evropij (Eu) in samarij (Sm), predstavlja NOx enak +2. To je posledica vašega elektronska konfiguracija, ki se konča v [Xe] 6s² 4f¹⁴. Z izgubo dveh elektronov podlupine 6s uspe napolnjena podlupina 4f zagotoviti stabilnost iona Yb²⁺.

Tudi iterbij ima tri alotropne oblike: α (alfa), β (beta) in γ (gama). Alfa oblika obstaja do -13 °C, medtem ko je beta oblika prisotna pri sobni temperaturi. Pri nad 795 °C nastane gama oblika. Iterbij ima tudi 33 izotopov, od katerih jih je sedem stabilnih.

Kje lahko najdemo iterbij?

Fergusonit je ruda razreda oksidov, ki vsebuje masni delež elementa iterbija.

iterbij ni glavna sestavina nobene rude. Lantanidi (in iterbij ni izjema) se v naravi pogosto pojavljajo v mešanici. Bastnasitne in monazitne rude se komercialno najbolj izkoriščajo za manj masne lantanide. Tako ima iterbij, težji lantanid, masno koncentracijo (v obliki Yb₂O₃) v njih manj kot 0,1 %.

Glavne težje lantanidne rude so ksenotim (itrijev fosfat, YPO₄), evdialit iz skupine silikata in fergusonit iz razreda oksidov. V ksenotimu je masna koncentracija (v obliki Yb₂O₃) iterbija je 5,8 %, medtem ko je v evdialitu 2,3 ​​%, v fergusonitu pa 1,4 %.

Preberite tudi:Izvor imen in simbolov kemičnih elementov

Pridobivanje iterbija

Čeprav je bil iterbij zgodovinsko pridobljen z redukcijo z kalij, trenutno je najboljši način za pridobitev tako, da redukcija lantana v indukcijskih pečeh, tako imenovano metalotermično redukcijo. V njem se z delovanjem lantana reducira iterbijev III oksid, pri čemer dobimo iterbij v obliki pare, ki kondenzira in kristalizira na določenih točkah indukcijske peči.

Yb₂O₃ (s) + 2 La (l) → 2 Yb (g) + La₂O₃ (s)

Delovna temperatura mora biti v območju 1500 °C, medtem ko mora biti tlak med 10^-4 in 10^-3 Lopata.

iterbijeve aplikacije

Uporab iterbija je še vedno malo raziskano. Eden od njih je dejstvo, da iterbij izboljša zanimive lastnosti nerjavečega jekla, kot so trdnost in druge mehanske lastnosti. izotop ¹⁶⁹Yb, radioaktiven, se uporablja v prenosnih rentgenskih napravah, ki se uporabljajo na mestih brez elektrike.

O izotop ¹⁷⁴Yb se lahko uporablja v atomske ure, katerega natančnost je vsaj ena sekunda v 50 milijardah let, kar pomeni, da bi trajalo 50 milijard let, da bi zamudil eno sekundo časa (plus ali minus).

zgodovina iterbija

iterbij začeli odkrivati ​​v 18. stoletju, s švedsko tovarno porcelana. Leta 1788 je lastnik tovarne Reinhold Geijer, tudi kemik in mineralog, opisal črni, nemagnetni mineral gostota enako 4,223, ki ga je v rudniku Ytterby (švedsko mesto) našel amaterski geolog Carl Axel Arrhenius. Arrenhius je vzorec tega minerala poslal tudi profesorju Johanu Gadolinu z Åbo Akademi na Finskem.

Po nekaj poskusih je Gadolin ugotovil, da bi ruda vsebovala 31 delov silicijevega dioksida, 19 delov aluminijevega oksida (pravzaprav berilija), 12 delov železovega oksida in 38 delov neznane »zemlje« (prej je bilo »zemlja« ime za "oksidi").

Leta 1797 je Anders Gustaf Ekeberg, kemik iz švedskega mesta Uppsala, ponovno ocenil Gadolinove podatke in ugotovil, da ruda vsebuje 47,5 delov novega oksida, kar ni res. Ekeberg je predlagal ime yttersten za mineral in ime Ytterjord (švedščina) ali itrij (latinica) za novi oksid.

Z leti je bilo ugotovljeno, da itrij ni preprost itrijev oksid. Leta 1843 je bilo dokazano, da obstajajo tudi oksidi erbija in terbija. Leta 1878 je švicarski kemik Jean de Marignac izoliral iterbijo iz itrije., ki gre tako daleč, da pravi, da bi bila ona oksid novega trivalentnega elementa iterbija z molsko maso 172 g.mol^-1. Vendar pa sta leta 1899 v Avstriji znanstvenika Franz Exner in Eduard Haschek predstavila spektroskopski dokaz, da Marignacov iterbij ni en sam element.

Šest let kasneje je Carl Auer von Welsbach prav tako v Avstriji s frakcijsko kristalizacijo ločil iterbij iz Marignac o dveh elementih, ki ju imenuje aldebarij in kasiopej, decembra pa predstavi masne podatke za oba 1907.

Vendar pa je 44 dni preden je Welsbach objavil svoje rezultate, Georges Urbain je pariški akademiji predstavil ločitev iterbija na dva nova elementa: neoterbij in lutecij, ki predstavlja tudi svoje množične podatke. Urbain je šel tako daleč, da je rekel, da Welsbachovemu delu manjkajo dokazi in da ni kvantitativno.

Tako je leta 1909 Mednarodni odbor za atomske teže (katerega član je bil Urbain) dal prednost Nomenklatura Georgesa Urbaina, ki uvršča neojerbij (pozneje samo iterbij) z molsko maso 172 g.mol^-1 in lutecij z molsko maso 174 g.mol^-1.

Avtor: Stefano Araujo Novais
Učiteljica kemije