Иттрий

Иттрий это очень редкий химический элемент, открытое Йоханом Гадолином в 1794 году.

Это элемент d-блока с атомным номером 39, который присутствует в 3-й группе и 5-м периоде в периодической таблице.

В последнее время в качестве основного компонента телевизоров в электронно-лучевых трубках использовался иттрий.

Большая часть иттрия сосредоточена в солнечной системе в гигантской красной звезде по имени Мира.

Иттрий аналог лантаноидов, формула иттрия Y, применяется в производстве телевизоров, медицине, в производстве волокна и т.д.

Что такое иттрий

(Yttrium;  от  назв. швед, селения Иттербю), Y — (доделать)хим. элемент III группы   периодической   системы элементов.

Атомный номер 39, атомная масса 88,9059; относится к редкоземельным элементам.

Металл светло-серого цвета, на воздухе   тускнеет.

В   соединениях проявляет степень   окисления + 3.

Известны изотопы с массовыми числами от ⁸²Y до ⁹⁷Y. К важнейшим долго-живущим относятся изотопы с массовыми числами ⁹¹Y; ⁹⁰Y; ⁸⁸Y и ⁸⁹Y.

Открытие иттрия в 1794 финск. химиком И. Гадолином. Металлический И. получил в 1828
И. в земной коре около 2,8 х 10-3%. Иттрий входит в состав лопарита, монацита , иттропаризита,  эвксенита, ксенотима и др. минералов.

Полиморфен, т-ра полиморфного превращения 1490—1495° С. Кристаллическая решетка низкотемпературной модификации — гексагональная плотноупакованная типа магния.

С периодами а = 3,6474 А и с = 5,7306 А, а высокотемпературной — кубическая объемноцентрированная с периодом а = 4,11 А.

Плотность 4,472 г/см³; t_пл 1526° С; t_кип 3340° С; коэфф. термического расширения   (т-ра   25— 1000° С) 10,1 х 10^-6 град^-1.

Теплоемкость 6,34 кал/г-атом • град; электрическое   сопротивление 57 мком • см; сечение захвата тепловых нейтронов 1,31 барн; парамагнитен; работа выхода   электронов   3,07 эв.

Модуль норм, упругости 6600 кгс/мм²; модуль сдвига 2630 кгс/мм²; предел прочности 31,5 кгс/мм²; предел текучести 17,5 кгс/мм²; сжимаемость 26,8 х 10—7 см²/кг; удлинение 35%; HV = 38.

Электронная конфигурация иттрия

Атомный номер иттрия-39. Он имеет трехвалентность, то есть его валентность равна трем.

Полная электронную конфигурацию иттрия:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹5s²

Как правило, электронная конфигурация иттрия:

Кr 4d¹5s².

Иттрий обычно имеет степень окисления +3, так как он дает три валентных электрона. Кроме того, он образует несколько соединений, таких как оксалат, гидроксид и фторид, которые нерастворимы в воде.

А такие соединения, как хлорид, сульфат, бромид и т.д., обладают высокой растворимостью в воде.

Поскольку его d-и f-оболочки испытывают нехватку электронов, ион иттрия бесцветен.

Иттриевый химический элемент в таблице Менделеева

Что такое элемент Y в периодической таблице Менделеева? Y-это символ элемента периодической системы Менделеева, известного как иттрий.

В противном случае он также попадает в категорию редкоземельных элементов.

Он имеет атомный номер 39 и стандартный атомный вес 88,905. Элемент имеет металлический серебристо-белый внешний вид и очень похож на лантаноиды.

Чаще всего мы находим иттрий в сочетании с лантаноидами.

Он также является одним из элементов в категории переходных элементов, наряду с некоторыми важными элементами, такими как железо и серебро.

Мы никогда не можем найти их как свободные элементы в природе; вместо этого они присутствуют в виде стабильных изотопов.

Это единственный изотоп в земной коре со стабильностью.

Мы используем иттрий в нескольких отраслях промышленности и продуктах, таких как сверхпроводники, лазеры, электроды, телевизионные дисплеи и т.д.

Иттрий впервые появился на свет после того, как ученый по имени Карл Аксель Аррениус доказал его существование в 1787 году.

Во время исследования карьера в маленьком городке Иттерби, Швеция, он наткнулся на черную скалу.

Затем он дал образец химику по имени Йохан Гадолин для анализа, думая о новом минерале.

Гадолин извлек иттрий из образца, и поэтому ученые продолжали называть этот минерал иттрием по названию города.

В 18 веке один ученый по имени Карл Густав продолжил изучение минерала и обнаружил три окиси.

Эти оксиды-эрбия, тербия и иттрия, широко известные сегодня как оксид иттрия, оксид тербия и оксид эрбия.

Даже после раннего открытия в 18 веке, только в последние несколько десятилетий его широкое использование в нескольких областях.

Физические свойства иттрия

Иттрий является редкоземельным элементом, он также является драгоценным металлом с металлическим серебряным внешним видом.

Этот элемент мягкий и относится к категории высоко кристаллических металлов.

Его электроотрицательность меньше по отношению к элементам над ним в группе. Кроме того, элементы, находящиеся ниже иттрия, обладают большей электроотрицательностью.

Он появляется в d-блоке и 5-й группе периодической таблицы.

Помимо того, что он является уникальным элементом, он образует как растворимые, так и нерастворимые соединения.

1. Мягкий серебристый металл, обладающий меньшей электроотрицательностью.
2. Очень редкий металл, который нелегко найти.
3. Он не может быть найден в качестве свободного элемента в земной коре, но его часто можно найти в сочетании с лантаноидом, а также в урановых рудах.

Иттрий — серебристо — белый металл, существующий в двух кристаллических видоизменениях с различными типами и параметрами решеток.

Химические свойства иттрия

В химических реакциях атом иттрия теряет по три электрона и ведёт себя как сильный восстановитель.

Качественные реакции на иттрий можно проводить органическими  реагентами.

При обычных температурах поверхность его окисляется кислородом с образованием защитных плёнок .

Но при нагревании в кислороде горит и образуются оксиды Sc₂O₃.

Другие окислители (фтор , хлор , бром , йод , сера , азот , водород) также взаимодействуют с иттрием при нагревании (получаются галиды , сульфиды , нитриды , гидриды).

С водой иттрий взаимодействует медленно, образующиеся при этом гидроксиды покрывают его защитной плёнкой:

2Y + 6H₂O = 2Y(OH)₃↓ + 3H₂↑

Из кислот иттрий легко вытесняет водород:

2Y + 3H₂SO₄ = Y₂(SO₄)₃ + 3H₂↑

и растворяется в кислотах.

Группа	3	Температура плавления	1522°C, 2772°F, 1795 K
Период	5	Точка кипения	3345°C, 6053°F, 3618 K
Блок	d	Плотность (г см−3)	4.47
Атомный номер	39	Относительная атомная масса	88.906
Состояние на	20°C	Твердые ключевые изотопы	89Y
Электронная конфигурация КрKr	4д15с2	Номер CAS	7440-65-5

Источники иттрия

Иттрий это химический элемент, который встречается почти во всех редкоземельных минералах.

Анализ образцов лунных пород, полученных во время миссий Apollo, показывает, что он имеет относительно высокое содержание иттрия.

Из монацитового песка он был извлечен для коммерческих целей, который содержит около 3% иттрия, и из бастназита, который содержит около 0,2% иттрия.

В 1828 году Волер восстановлением безводного хлорида калием получил нечистый элемент.

Металл в настоящее время производится коммерчески восстановлением фторида металлическим кальцием.

Он также может быть получен с использованием других методов.

Иттрий в природе

Встречается в виде устойчивого изотоп 89 Y (100% ) . В литосфере содержится  иттрия 5 ⋅ 10⁻⁴.

Встречаются минералы достаточно богатые этим элементом, например, тортвейтит Y₂Si₂O₇.

Однако эти минералы настолько рассеяны, что переработка связана с концентрированием (отделением больших количеств пустой породы), что связано с большими энергозатратами.

Поскольку иттрий имеет отрицательное значение стандартных электронных потенциалов, получают его электролизом расплавленных хлоридов или нитратов, а для понижения температур плавления добавляют соли других металлов.

Помимо электролиза его получают восстанавливая при высоких температурах из их хлоридов или фторидов наиболее активными металлами (калием и кальцием):

YCl₃ + 3K = Y + 3KCl

Соединения иттрия

Проявляет степень окисления +3 , их ионы имеют на внешнем уровне по 8 электронов, большой заряд этих ионов Э⁺³обусловливается склонность иттрия к комплексообразованию.

Его оксиды отвечают формуле Y₂O₃ , бесцветны , тугоплавки , получаются разложением нитратов:

4Y(NO₃)₃ = 2YO₃ + 12NO₂↑ + 3O₂↑

Он обладает основным характером, энергично реагировать с водой, образуя гидроксиды:

Y₂O₃ + 3H₂O = 2Y(OH)₃

Он мало растворим в воде, но легко растворяется в кислотах, гидроксид иттрия Y(OH)₃ проявляет признаки амфотерности.

Соли иттрия из воды кристаллизуются в виде аквасоединений. Хлориды, нитраты и ацетаты растворимы в воде и гидролизуются в незначительной степени.

Мало растворимые в воде фториды, карбонаты и оксалаты иттрия переходят в раствор под действием избытка осадителя с образованием комплексных соединений.

Положительные ионы иттрия имеют координационные числа от 3 до 6.

Важнейшие лиганды в комплексе металла:

1. Это фторид.
2. Карбонат.
3. Сульфат.
4. Оксалат — ионы.

Ион иттрия Y⁺³  образует с фторид — ионами комплексные соединения:

KF + YF₃ = K[YF₄]

3KF + YF₃ = K₃[ScF₆]

Получение иттрия

Получают иттрий металлотермическим восстановлением, действуя на его фторид кальцием   при т-ре выше т-ры плавления металла.

Затем металл переплавляют в вакууме и дистиллируют, получая иттрий чистотой до 99,8-т-99,9%.

Чистоту металла повышают двух- и трехкратной дистилляцией.

Иттрий  выпускают в  виде монокристаллов, слитков различной чистоты   и массы, а также в виде сплавов с магнием и алюминием.

Чистый иттрий используют для исследовательских целей.

Применение иттрия

Оксид иттрия (III) Y₂O₃ высокой чистоты идёт на изготовление иттриевых ферритов. Изотоп Y использовался в медицине для лечения опухолей.

Иттрий может быть использован в производстве синтетической одежды и одежды из иттриевого железа.

Он используется для изготовления инфракрасных слоев.

Иттрий может быть использован в качестве твердого электролита, а также в качестве датчика кислорода в автомобильных выхлопных системах.

Он используется в производстве сверхпроводников.

Он полезен для лечения многих видов рака, таких как лимфома, лейкемия и рак костей.

В качестве основы сплавов его применяют редко. Наиболее широко используется как легирующая и модифицирующая добавка к сплавам почти на всех основах.

Иттрий в металлургии

Иттрий используют при произ-ве легированной стали (его добавка  уменьшает величину зерна, улучшает мех., Электр, и магн. св-ва) и модифицированного чугуна.

Он повышает жаростойкость и жаропрочность сплавов на основе никеля, хрома, молибдена и др. металлов.

Увеличивает пластичность тугоплавких металлов и сплавов  на  основе  ванадия,   тантала, вольфрама и молибдена.

Упрочняет титановые, медные, магниевые и алюминиевые сплавы.

Увеличивает жаропрочность магниевых и алюминиевых сплавов.

Другое применение

В атомной   энергетике иттрий используют как носитель водорода, разбавитель ядерного горючего, как конструкционный материал реакторов.

Широкое применение   находит в электронике и радиотехнике в качестве катодных материалов (окислы Y), геттеров (сплавы с лантаном, алюминием, цирконием), ферритов-гранатов, люминофоров.

Из тугоплавких и огнеупорных материалов на основе боридов, сульфидов и окислов изготовляют катоды для мощных генераторных установок, тигли для плавки тугоплавких металлов и др

Ортованадат иттрия — эффективный материал для цветного телевидения.

Иттрий и его окислы применяют как катализаторы органических реакций, при произв. нефти См. также Иттрий содержащие сплавы.

Чистый иттрий легко поддается мех. обработке и деформированию.

Его куют и прокатывают до лент толщиной 0,05 мм на холоду с промежуточными отжигами в вакууме при т-ре  900—1000° С.

Химически активный металл, реагирует со щелочами и к-тами, сильно окисляется при нагревании на воздухе.

Работы с проводят в защитных камерах и высоком вакууме.

С металлами Iа, IIа и Va подгрупп, а также с хромом и ураном образует несмешивающиеся двойные системы.

С титаном, цирконием, гафнием, молибденом и вольфрамом — двойные системы эвтектического типа.

С редкоземельными элементами, скандием и торием — непрерывные ряды твердых растворов и широкие области растворов.

С остальными элементами — сложные системы с наличием хим. соединений.

Часто задаваемые вопросы ответы о иттрии?

В чем сходство между лантаноидами и иттрием?

Лантаноиды и иттрий очень похожи друг на друга. Он настолько идентичен, что ранее он был включен в группу лантаноидов(редкоземельный элемент).

Его сходство больше соответствует элементам в группе лантаноидов, чем его группе. Если говорить о химических свойствах или реакционной способности, то он имеет тот же порядок реакции, что и лантаноиды.

А также имеет несколько других сходств, таких как почти одинаковый размер, сходное поведение, сходный атомный радиус, близкий атомный номер и т. д.

Между ними есть только одно существенное различие — тривал иттрия

Какова плотность иттрия и его источников?

Стандартная плотность иттрия составляет 4,47 грамма на кубический сантиметр. Помимо места обнаружения этого элемента, он также доступен в нескольких странах.

Некоторые из основных производителей-Индия, Австралия, Китай, Малайзия и Россия. Самое последнее открытие этого элемента было сделано на острове Минамитори в Японии.

Редкоземельные металлы имеются в обширных залежах на этом острове. Он доступен только в виде сплавов или соединений.

Каковы последствия иттрия для здоровья?

Иттрий является одним из самых редких химических веществ, найденных на земле, так как он встречается в очень небольших количествах.

Но это можно найти в цветных телевизорах, люминесцентных лампах, энергосберегающих лампах и стеклах. Все редкие химические вещества имеют сопоставимое количество иттрия в них.

Иттрий наиболее опасен, так как затухает и газы могут вдыхаться с воздухом. Это может вызвать проблемы, связанные с легкими, особенно при длительном воздействии.

Также может привести к раку у людей, поскольку он создает место для рака легких при вдыхании.

Каковы эффекты иттрия на окружающую среду?

Является одним из токсичных химических веществ, которые могут представлять опасность для окружающей среды.

Сбрасывается в окружающую среду в различных местах, главным образом в нефтедобывающей промышленности.

Он также попадает в окружающую среду, когда выбрасывается домашняя утварь.

Постепенно накапливается в почвах и водных почвах, и это постепенно приведет к увеличению концентраций в людях, животных и частицах почвы.

Иттрий вызывает повреждение клеточных мембран у водных животных и оказывает несколько негативных влияний на размножение и нервную систему.

Литература

Терехова В. Ф., Савицкий Е. М. Иттрий. М.