Войти
Иттрий представляет собой химический элемент с символом Yи атомным номером 39. Это серебристо-металлический переходный металл, химически подобный лантаноидам и часто классифицируемый как «редкоземельный элемент ». Иттрий почти всегда находится в сочетании с элементами лантаноида в редкоземельных минералах и никогда не встречается в природе в качестве свободного элемента. Y - единственный стабильный изотоп и единственный изотоп, обнаруженный в земной коре.
. Наиболее важные области применения иттрия - светодиоды и люминофоры особенно красные люминофоры в дисплеях телевизоров с электронно-лучевой трубкой. Иттрий также используется в производстве электродов, электролитов, электронные фильтры, лазеров, сверхпроводников, различные медицинские приложения, и отслеживание различных материалов для улучшения их свойств.
Иттрий не имеет известной биологической роли. Воздействие соединений иттрия может вызвать заболевание легких у людей.
Это историческое название происходит от деревни Иттерби в Швеции, где, в 1787 году знаменитый химик Аррениус открыл новый минерал и назвал его иттербит.
Иттрий - мягкий, серебристо -металлический, блестящий и высококристаллический переходный металл в группе 3. Как и ожидалось по периодическим тенденциям, он менее электроотрицателен, чем его предшественник в группе, скандий, и менее электроотрицателен, чем следующий член периода 5., цирконий ; кроме того, он более электроотрицателен, чем лантан, но менее электроотрицателен, чем лютеций, из-за сокращения лантаноида. Иттрий - это первый элемент d-блок в пятом периоде.
Чистый элемент относительно стабилен на воздухе в сыпучем виде благодаря пассивации защитной оксидной (Y. 2O. 3) пленки, которая образует на поверхности. Эта пленка может достигать толщины 10 мкм, когда иттрий нагревается до 750 ° C в водяном паре. Однако в мелкодисперсном состоянии иттрий очень нестабилен на воздухе; стружка или стружка металла может воспламениться на воздухе при температуре, превышающей 400 ° C. Нитрид иттрия (YN) образует при нагревании металла до 1000 ° C в азоте.
Сходство иттрия с лантаноидами настолько велико, что этот элемент исторически был сгруппирован с ними как редкоземельный элемент, и всегда встречается в природе вместе с ними в редкоземельных минералах. Химически иттрий похож на эти элементы больше, чем его соседние в периодической таблице, скандий, и если бы физические свойства были сопоставлены с атомным номером, он имел бы видимое число от 64,5 до 67,5, помещая его между лантаноидами гадолинием и эрбием.
, он часто также попадает в тот же диапазон для порядка реакции, напоминая тербий и диспрозий в его химическая реакционная способность. Иттрий настолько близок по размеру к так называемой «иттриевой группе тяжелой домашней лантаноида», что в растворе ведет себя так, как если бы он был одним из них. Несмотря на то, что лантаноиды расположены в одном ряду по таблице Менделеева, чем иттрий, сходство в атомном радиусе может быть связано с сокращением лантаноидов.
Одним из немногих заметных различий между химическим иттрия и химией лантаноидов является иттрий почти исключительно трехвалентный, тогда как примерно половина лантаноидов может иметь валентности, отличные от трех; Тем не менее, только для четырех из пятнадцати лантаноидов эти другие валентности важны в водном растворе (Ce, Sm, Eu и Yb ).
Слева: растворимые соли иттрия вступают в реакцию с карбонатом, образуя белый осадок карбоната иттрия. карбонат растворимого электроны в избытке карбоната щелочного металла В качестве трехвалентного переходного металла иттрий образует различные неорганические соединения, обычно в степени окисления +3, отказывается от всех трех из своих валентностей. 133>. Хорошим примером является оксид иттрия (III) (Y. 2O. 3), также известный как оксид иттрия, шести- координатное белое твердое вещество.
Иттрий образует воду -нерастворимый фторид, гидроксид и оксалат, но его бромид, хлорид, йодид, нитрат и сульфат все растворимы в воде. Ион Y бесцветен в растворе из-за отсутствия электронов в электронных оболочках d и f .
Вода легко реагирует с иттрием и его соединениями с образованием Y. 2O. 3. Концентрированная азотная и плавиковая кислота не разрушают иттрий быстро, в отличие от других сильных кислот.
С галогенами иттрий образует тригалогениды, такой как фторид иттрия (III) (YF. 3), хлорид иттрия ( III) (YCl. 3) и бромид иттрия (III) (YBr. 3) при температурех выше примерно 200 ° C. Аналогично, углерод, фосфор, селен, кремний и сера все образуют бинарные соединения с иттрием при повышенных температурах.
Органоцитриевая химия - это исследование соединений, подключений связи-иттрий. Известно, что в некоторых из них иттрий находится в степени окисления 0. (Состояние +2 наблюдалось в хлоридных расплавах и +1 в оксидных кластерах в газовой фазе.) Возникли некоторые реакции тримеризации. с титроорганическими соединениями в качестве катализаторов. Эти синтезы используют YCl. 3в качестве исходного материала, полученного из Y. 2O. 3и концентрированной соляной кислоты и хлорида аммония.
Хаптичность - термин для описания группы соответствующих элементов лиганда , связанная с центральным атомом; он обозначается греческим символом eta, η. Комплексы иттрия были первыми примерами комплексов, в которых лиганды карборанил были связаны с образованием d-металла через η-гаптичность. Испарение соединения интеркаляции графита графит - Y или графит - Y. 2O. 3приводит к образованию эндоэдральных фуллеренов, таких как Y @ C 82.Электронный спиновой резонанс указывает на образование ионных пар Y и (C 82). карбиды Y3C, Y 2 C и YC 2 могут быть гидролизованы с образованием углеводородов.
Иттрий в Солнечной системе был создан посредством звездного нуклеосинтеза, в основном с помощью s-процесса (≈72%), но также с помощью r- процесс (≈28%). R-процесс состоит из быстрого захвата нейтронов более легкими элементами во время взрывов сверхновых. S-процесс - это медленный нейтронный захват более легких элементов внутри пульсирующих звезд красного гиганта.
Мира является примером того типа звезды красного гиганта, в котором больше всего иттрия в солнечной системе был создан Изотопы иттрия являются одними из наиболее распространенных продуктов ядерные деления урана при ядерных взрывах и ядерных реакторах. В контексте обращения с ядерными отходами наиболее важными изотопами иттрия являются Y и Y с периодом полураспада 58,51 дня и 64 часа соответственно. Хотя Y имеет короткий период полураспада, он существует в вековом равновесии со своим долгоживущим родительским изотопом стронций-90 (Sr) с периодом полураспада 29 лет. 592>
Все элементы группы 3 не имеютчетный атомный номер, и поэтому мало стабильных изотопов. Скандий имеет один стабильный изотоп, а сам иттрий имеет только один стабильный изотоп, Y, который также является единственным изотопом, встречающимся в природе. Однако лантаноиды редкоземельные элементы содержат элементы с четным атомным номером и стабильные изотопы. Считается, что иттрия-89 больше, чем было бы потеряно, отчасти из-за s-процесса, который дает достаточно времени для распада изотопов, созданных процессами, за счет электронной эмиссии (нейтрон → протон). Такой медленный процесс тенденцию отдавать предпочтение изотопам с атомными массовыми числами (A = протоны + нейтроны) около 90, 138 и 208, которые имеют необычно стабильные атомные ядра с 50, 82 и 126 нейтронов соответственно. Считается, что эта стабильность является результатом их очень низкого сечения захвата нейтронов. (Гринвуд 1997, стр. 12–13). Электронная эмиссия изотопов с такими массовыми числами просто менее распространена из-за этой стабильности, в результате чего они имеют более высокое содержание. Y имеет массовое число, близкое к 90, и 50 нейтронов в ядре.
Было обнаружено не менее 32 синтетических изотопов иттрия, они находятся в диапазоне атомного массового числа от 76 до 108. Наименее стабильным из них является Y с периодом полураспада . из>150 нс (Y имеет период полураспада>200 нс), наиболее стабильным является Y с периодом полураспада 106,626 дней. За исключением изотопов Y, Y и Y с периодом полураспада 58,51 дня, 79,8 часа и 64 часа соответственно, все другие изотопы имеют период полураспада менее суток и большей части менее часа. 592>
Изотопы иттрия с массовыми числами, равными или ниже 88, распадаются в основном за счет испускания позитронов (протон → нейтрон) с образованием изотопов стронция (Z = 38). Изотопы иттрия с массовыми числами не ниже 90 распадаются в основном за счет электронной эмиссии (нейтрон → протон) с образованием изотопов циркония (Z = 40). Известно также, что изотопы с массовыми числами 97 или выше имеют небольшие траектории распада β-запаздывающих нейтронов.
Иттрий имеет по меньшей мере 20 метастабильных («возбужденных») изомеров в диапазоне массовых чисел от 78 –102. Хотя ожидается, что большинство изомеров иттрия менее стабильными, чем настоящее состояние, Y, Y, Y, Y, Y, Y и Y имеют более длительный период полураспада, чем их основные состояния, поскольку эти изомеры распадаются в результате бета-распада, а не изомерного перехода.
В 1787 году химик по совместительству Карл Аксель Аррениус нашел тяжелый черный камень в старом карьере недалеко от шведской деревни Иттерби (ныне часть Стокгольмского архипелага ). Думая, что это неизвестный минерал, недавно обнаруженный элемент вольфрам, он назвал его иттербитом и отправил образцы различными химикам для анализа.
Йохан Гадолин обнаружил оксид иттрия Йохан Гадолин в Университете Або идентифицировал новый оксид (или «землю ») в образце Аррениуса в 1789 году и опубликовал свой завершенный анализ в 1794 году. Андерс Густав Экеберг подтвердил идентификацию в 1797 году и назвал новый оксид иттрия. Спустя десятилетия после того, как Антуан Лавуазье разработал первое современное определение химических элементов, считалось, что земли можно свести к их элементам, а это означало, что открытие новой земли было эквивалентно открытием элемента внутри, в данном случае был бы иттрий.
Фридриху Вёлеру приписывают первое выделение металла в 1828 году путем взаимодействия с летучим хлоридом, который, по его мнению, был хлоридом иттрия с калием.
В 1843 году Карл Густав Мосандер обнаружил, что образцы иттрия содержат три оксида: белый оксид иттрия (иттрия), желтый оксид тербия. (в то время это называлось «эрбия») и розового оксида эрбия (в то время называемого «тербия»). Четвертый оксид, оксид иттербия, был выделен в 1878 году Жаном Шарлем Галиссаром де Мариньяком. Позднее из каждого из этих оксидов были выделены новые элементы, и каждый элемент был назван так или иначе в честь Иттерби, деревня возле карьера, где они были обнаружены (см. иттербий, тербий, и эрбий ). В последующие десятилетия в «иттрии Гадолина» были обнаружены еще семь новых металлов. Было обнаружено, что иттрий является минералом, а не оксидом, Мартин Генрих Клапрот переименовал его в гадолинит в честь гадолина.
До начала 1920-х годов химический символ Yt был использован для элемента, после чего Y стал широко распространять.
В 1987 году было обнаружено, что оксид иттрия-бария-меди обеспечивает сверхотемпературнаяпроводимость. Это был только второй известный материал, демонстрирующий это свойство, и это был первый известный материал, достигший сверхпроводимости выше (экономически сообщает) точки кипения азота.
Xenotime кристаллы содержат иттрий Иттрий содержит в большинстве редкоземельных минералов, он встречается в некоторых урановых рудах, но никогда не встречается в земной коре как свободный элемент. Около 31 частей на миллион земной коры составляет иттрий, что делает его 28-м по распространенности элементом, в 400 раз более распространенным, чем серебро. Иттрий содержится в почве в концентрациях от 10 до 150 частей на миллион (средний сухой вес 23 частей на миллион) и в морской воде в концентрации 9 частей на миллион. Образцы лунных пород, собранные во время американского проекта Аполлон, имеют относительно высокое содержание иттрия.
Иттрий не имеет известной биологической роли, хотя он встречается в большинстве случаев, если не все организмы и имеют тенденцию концентрироваться в печени, почках, селезенке, легких и костях человека. Обычно во всем теле человека содержится всего 0,5 миллиграмма; человеческое грудное молоко содержит 4 промилле. Иттрий можно найти в съедобных растениях в концентрациях от 20 до 100 частей на миллион (в сыром виде), причем капуста имеет наибольшее количество. Семена древесных растений, содержащие до 700 частей на миллион, имеют самые высокие известные концентрации.
По состоянию на апрель 2018 года есть сообщения об обнаружении очень больших запасов редкоземельных элементов на крошечном японском острове. Остров Минами-Торишима, также известный как остров Маркуса, описывается как обладающий «огромным потенциалом» для редкоземельных элементов и иттрия (REY), согласно исследованию, опубликованному в Scientific Reports. «Этот богатый REY ил имеет большой потенциал в качестве ресурса редкоземельных металлов из-за его огромного количества и полезных минералогических свойств», - говорится в исследовании. Исследование показывает, что более 16 миллионов тонн редкоземельных элементов могут быть «использованы в ближайшем будущем». Включая иттрий (Y), который используется в таких продуктах, как объективы фотоаппаратов и экраны мобильных телефонов, найдены редкоземельные элементы: европий (ЕС), тербий (Tb) и диспрозий (Dy).
Поскольку иттрий химически так похож на лантаноиды, он встречается в тех же рудах (редкоземельные минералы ) и извлекается с помощью тех же процессов очистки. Существует небольшое различие между легкими (LREE) и тяжелыми редкоземельными элементами (HREE), но различие не идеальное. Иттрий сконцентрирован в группе HREE из-за его размера иона, хотя он имеет более низкую атомную массу .
Кусок иттрия. Иттрий трудно отделить от других редкоземельных элементов. Редкоземельные элементы (РЗЭ) происходят в основном из четырех источников:
Один из методов получения чистого иттрия из смешанных оксидных руд - растворение оксида в серной кислоты и фракционируют с помощью ионообменной хроматографии. При добавлении щавелевой кислоты оксалат иттрия выпадает в осадок. Оксалат превращается в оксид при нагревании в кислороде. Путем взаимодействия образовавшегося оксида иттрия с фтористым водородом получают фторид иттрия. Когда соли четвертичного аммония используются в качестве экстрагентов, большая часть иттрия остается в водной фазе. Когда противоион является нитратом, легкие лантаноиды удаляются, а когда противоионом является тиоцианат, удаляются тяжелые лантаноиды. Таким образом получают соли иттрия чистотой 99,999%. В обычной ситуации, когда иттрий находится в смеси, которая на две трети состоит из тяжелого лантаноида, иттрий следует удалить как можно скорее, чтобы облегчить разделение оставшихся элементов.
Ежегодное мировое производство оксида иттрия достигло 600 тонн к 2001 г.; к 2014 году он увеличился до 7000 тонн. Мировые запасы оксида иттрия в 2014 году оценивались более чем в 500 000 тонн. Ведущими странами по этим запасам были Австралия, Бразилия, Китай, Индия и США. Только несколько тонн металлического иттрия производятся каждый год путем восстановления фторида иттрия до металлической губки с помощью сплава кальций магния. Температура в дуговой печи выше 1600 ° C достаточна для плавления иттрия.
Иттрий является одним из элементов, которые были используется для создания красного цвета в телевизорах с ЭЛТ Красный компонент цветного телевидения электронно-лучевые трубки обычно излучается из иттрия (Y. 2O. 3) или сульфид оксида иттрия (Y. 2O. 2S) решетка , легированная катионом европия (III) (Eu) люминофором. Сам красный цвет излучается из европий, а иттрий собирает энергию от электронной пушки и передает ее люминофору. Соединения иттрия могут служить решетками-хозяевами для легирования различными катионами лантанидов. Tb может использоваться в качестве легирующего агента для получения зеленой люминесценции. Такие соединения иттрия, как иттрий-алюминиевый гранат (YAG), полезны для люминофоров и являются важным компонентом белых светодиодов.
иттрия используется как спекание Добавка при производстве пористог о нитрида кремния.
Соединения иттрия используются в качестве катализатора для полимеризации этилена . В качестве металла иттрий используется в электродах некоторых высокоэффективных свечей зажигания . Иттрий используется в газовых оболочках для пропановых фонарей в качестве замены тория, который радиоактивен.
. Разработкой является стабилизированный иттрием диоксид циркония в качестве твердого электролита и датчика кислорода в выхлопных системах автомобилей.
Nd: YAG лазерный стержень диаметром 0,5 см Иттрий является используется в производстве большого разнообразия синтетических гранатов, а иттрий используется для производства железо-иттриевых гранатов (Y. 3Fe. 5O. 12, также «ЖИГ»), которые очень эффективны микроволнового излучения фильтры, которые, как недавно было показано, обладают более сложными и дальнодействующими магнитными взаимодействиями, чем предполагалось за предыдущие четыре десятилетия. Иттрий, железо, алюминий и гадолиний гранаты (например, Y 3 (Fe, Al) 5O12и Y 3 (Fe, Ga) 5O12) обладают важными магнитными свойствами. ЖИГ также очень эффективен в качестве передатчика и преобразователя акустической энергии. иттриевый алюминиевый гранат (Y. 3Al. 5O. 12или YAG) имеет твердость 8,5 и также используется в качестве драгоценного камня в ювелирные изделия (имитация алмаза ). Кристаллы иттрий-алюминиевого граната, легированные церием (YAG: Ce), используются в качестве люминофоров для изготовления белых светодиодов.
YAG, оксида иттрия, фторид иттрия-лития (LiYF. 4) и ортованадат иттрия (YVO. 4) используются в сочетании с легирующими добавками, такими как неодим, эрбий, иттербий в лазерах, близких к инфракрасному . YAG-лазеры могут работать с большой мощностью и используются для сверления и резки металла. Монокристаллы легированного YAG обычно производятся с помощью процесса Чохральского.
Небольшие количества иттрия (от 0,1 до 0,2%) использовались для уменьшения размеров зерен хрома ., молибден, титан и цирконий. Иттрий используется для повышения прочности алюминиевых и магниевых сплавов. Добавление иттрия в сплавы обычно улучшает обрабатываемость, повышает устойчивость к высокотемпературной рекристаллизации и значительно повышает устойчивость к высокотемпературному окислению (см. Обсуждение графитовых конкреций ниже).
Иттрий может быть используется для раскисления ванадия и других цветных металлов. Иттрий стабилизирует кубическую форму диоксида циркония в ювелирных изделиях.
Иттрий был изучен в качестве нодулизатора в высокопрочном чугуне, с образованием графита в виде компактных конкреций вместо хлопьев для повышения пластичности и сопротивление усталости. Имея высокую точку плавления, оксид иттрия используется в некоторых керамических и стекле для придания ударопрочности и низкого теплового расширения. свойства. Те же свойства делают такое стекло полезным в линзах фотоаппаратов.
Радиоактивный изотоп иттрий-90 используется в таких лекарствах, как Иттрий Y 90-DOTA- тир3-октреотид и иттрий Y 90, ибритумомаб тиуксетан для лечения различных рака, включая лимфому, лейкоз, печень, рак яичников, толстой кишки, поджелудочной железы и костей. Он работает путем присоединения к моноклональным антителам, которые, в свою очередь, связываются с раковыми клетками и убивают их с помощью интенсивного β-излучения из иттрия-90 (см. Терапия моноклональными антителами ).
Метод под названием радиоэмболизация используется для лечения гепатоцеллюлярной карциномы и метастазов в печень. Радиоэмболизация - это малотоксичная целенаправленная терапия рака печени, в которой используются миллионы крошечных шариков. стекла или смолы, содержащей радиоактивный иттрий-90. Радиоактивные микросферы доставляются непосредственно в кровеносные сосуды, питающие определенные опухоли / сегменты или доли печени. Это минимально инвазивный процесс, и пациенты обычно могут быть выписаны через несколько часов. Эта процедура может не устранить все опухоли по всей печени, но работает на одном сегменте или одной доле за раз и может потребовать нескольких процедур.
Также см. Радиоэмболизация в случа е сочетания цирроза и гепатоцеллюлярной карциномы.
Изготовлены иглы иттрия-90, которым можно разрезать m точнее, чем скальпели, использовались для перерезания передающих боль нервов в спинном мозге, а иттрий-90 также применялся для выполнения радионуклидной синовэктомии при лечение воспаленных суставов, особенно колен, у пациентов с такими состояниями, как ревматоидный артрит.
Лазер на иттрий-алюминиевом гранате с примесью неодима был использован в экспериментальной роботизированной радикальной простатэктомии у собак в попытке уменьшить повреждение боковых нервов и тканей, а лазеры с добавлением эрбия начинают использоваться для косметической шлифовки кожи.
YBCO сверхпроводник Иттрий является ключевым ингредиент оксида иттрия-бария-меди (YBa 2Cu3O7, он же «YBCO» или «1-2-3») сверхпроводник, разработанный в Университете Алабамы и Хьюстонского университета в 1987 году. Этот сверхпроводник примечателен тем, что рабочая температура сверхпроводимости выше точки кипения жидкого азота. (77,1 К). Поскольку жидкий азот дешевле, чем жидкий гелий, необходимый для металлических сверхпроводников, эксплуатационные расходы для приложений будут меньше.
Фактический сверхпроводящий материал часто записывается как YBa 2Cu3O7 – d, где d должно быть меньше 0,7 для сверхпроводимости. Причина этого до сих пор не ясна, но известно, что вакансии возникают только в определенных местах кристалла, на плоскостях и цепочках оксида меди, что приводит к особой степени окисления атомов меди, которая каким-то образом приводит к сверхпроводящее поведение.
Теория низкотемпературной сверхпроводимости была хорошо изучена со времен теории BCS 1957 года. Она основана на особенности взаимодействия между двумя электронами в кристаллической решетке. Однако теория БКШ не объясняет высокотемпературную сверхпроводимость, и ее точный механизм до сих пор остается загадкой. Что известно, так это то, что для возникновения сверхпроводимости необходимо точно контролировать состав материалов из оксида меди.
Этот сверхпроводник представляет собой черно-зеленый, многокристаллический, многофазный минерал. Researchers are studying a class of materials known as perovskites that are alternative combinations of these elements, hoping to develop a practical high-temperature superconductor.
Yttrium is used in small quantities in cathodes of some Lithium iron phosphate battery (LFP), and then called commonly LiFeYPO4chemistry, or. Similar to LFP, LYP batteries offer high energy density, good safety and long life. But LYP, offer higher cathode stability, and prolong life of battery, by protecting physical structure of the cathode, especially at higher temperatures and higher charging / discharge current. LYP batteries do find use in stationary applications (off-grid solar systems), electric vehicles (some cars), as well other applications (submarines, ships), similar to LFP batteries, but often at improved safety and cycle life time. LYP cells have essentially same as LFP, of 3.25V, and very similar charging and discharge characteristic. Major manufacturer of LFP batteries is Shenzhen Smart Lion Power Battery Limited, with brands Winston and Thunder Sky.
In 2009, Professor Mas Subramanian and associates at Oregon State University discovered that yttrium can be combined with indium and manganese to form an intensely blue, non-toxic, inert, fade-resistant pigment, YInMn blue, the first new blue pigment discovered in 200 years.
Yttrium currently has no known biological role, and it can be highly toxic to humans, animals and plants.
Water-soluble compounds of yttrium are considered mildly toxic, while its insoluble compounds are non-toxic. In experiments on animals, yttrium and its compounds caused lung and liver damage, though toxicity varies with different yttrium compounds. In rats, inhalation of yttrium citrate caused pulmonary edema and dyspnea, while inhalation of yttrium chloride caused liver edema, pleural effusions, and pulmonary hyperemia.
Exposure to yttrium compounds in humans may cause lung disease. Workers exposed to airborne yttrium Пыль ванадата европия вызывает легкое раздражение глаз, кожи и верхних дыхательных путей, хотя это может быть вызвано скорее содержанием ванадия, чем иттрием. Резкое воздействие соединений иттрия может вызвать одышку, кашель, боль в груди и цианоз. Управление по охране труда (OSHA) ограничивает воздействие иттрия на рабочем месте до 1 мг / м3 в течение 8-часового рабочего дня. Национальный институт профессиональной безопасности и здоровья (NIOSH) рекомендуемый предел воздействия (REL) составляет 1 мг / м3 в течение 8-часового рабочего дня. При уровне 500 мг / м3 иттрий немедленно опасен для жизни и здоровья. Иттриевая пыль легко воспламеняется.
Химический портал 
Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 12.07.2011 и не отражает последующих правок. () | Найдите yttrium в Викисловаре, бесплатном словаре. |
 | Викискладе есть материалы, связанные с Иттрий. |
Категория: иттрий.