El elemento químico itrio está clasificado como metal de transición y metal de tierras raras. Fue descubierto en 1794 por Johan Gadolin.
Zona de datos
| Clasificación: | Yttrium es un metal de transición & tierras raras |
| Color: | blanco plateado |
| Peso atómico: | 88.9059 |
| Estado: | sólido |
| Punto de fusión: | 1525 oC, 1798 K |
| Punto de ebullición: | 3340 oC, 3613 K |
| Electrones: | 39 |
| Protones: | 39 |
| Neutrones en el isótopo más abundante: | 50 |
| Capa de electrones: | 2,8,18,9,2 |
| Configuración electrónica: | 4d1 5s2 |
| Densidad a 20oC: | 4,47 g / cm3 |
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| Volumen atómico: | 19,8 cm3 / mol |
| Estructura: | hcp: hexagonal compacto |
| Capacidad calorífica específica | 0,30 J g-1 K -1 |
| Calor de fusión | 11.40 kJ mol-1 |
| Calor de atomización | 423 kJ mol-1 |
| Calor de vaporización | 363.0 kJ mol-1 |
| Primera energía de ionización | 615,6 kJ mol-1 |
| Segunda energía de ionización | 1181 kJ mol-1 |
| Tercera energía de ionización | 1979,9 kJ mol-1 |
| Afinidad electrónica | 29,6 kJ mol-1 |
| Número mínimo de oxidación | 0 |
| Mín. número de oxidación común | 0 |
| Número máximo de oxidación | 3 |
| Máx. oxidación común no. | 3 |
| Electronegatividad (escala de Pauling) | 1.22 |
| Polarizabilidad volumen | 22,7 Å3 |
| Reacción con aire | vigorosa, ⇒ Y2O3 |
| Reacción con HNO3 15 M | vigorosa, ⇒ Y (NO3) 3 |
| Reacción con HCl 6 M | leve, ⇒ H2, YCl3 |
| Reacción con NaOH 6 M | ninguno |
| Óxido (s) | Y2O3 |
| Hidruro (s) | YH2, YH3 |
| Cloruro (s) | YCl3 |
| Radio atómico | 180 pm |
| Radio iónico (1+ ion) | – |
| Radio iónico (2+ ion) | – |
| Radio iónico (3+ iones) | 104 pm |
| Radio iónico (1- ion) | – |
| Radio iónico (2 iones) | – |
| Radio iónico (3 – ion) | – |
| Therma l conductividad | 17.2 W m-1 K-1 |
| Conductividad eléctrica | 1.8 x 106 S m-1 |
| Punto de congelación / fusión: | 1525 oC, 1798 K |
Cámara de combustión del cohete. El revestimiento plateado es una aleación de níquel, cromo, aluminio e itrio. Foto: NASA.
El itrio se utiliza en muchas aplicaciones, como la zirconia cúbica gemas, monitores de computadora, lentes de cámara e iluminación de bajo consumo.
Descubrimiento de Yttrium
La historia del descubrimiento del itrio comienza en 1787, cuando Carl Arrhenius encontró un mineral similar al carbón en una mina de feldespato / cuarzo cerca de Ytterby, Suecia. La mina se había desarrollado a principios del siglo XVIII como resultado de los requisitos minerales de la industria cerámica local.
Arrhenius llamó al mineral negro iterbita por Ytterby. Bengt Geijer, el inspector de minas de Estocolmo, llevó a cabo un análisis aproximado de la iterbita. Informó que el mineral contenía hierro y especuló que también podría contener tungsteno. (1), (2)
Johan Gadolin recibió una muestra de iterbita de Arrhenius y realizó un análisis detallado de la misma en 1794, en Finlandia. Descubrió que contenía 31% de sílice, 19% de alúmina, 12% de óxido de hierro y 38% de una tierra desconocida. (3)
Los resultados de Gadolin fueron confirmados en 1797 por el químico sueco Anders Ekeberg. Ekeberg sugirió el nombre de itria para el óxido del nuevo metal de la tierra y, por lo tanto, el nuevo metal se llamó itrio. (2)
Desafortunadamente, Gadolin y Ekeberg no se dieron cuenta de que sus análisis de alúmina eran incorrectos.La sustancia que identificaron como alúmina era en realidad el óxido de otro elemento nuevo, el berilio.
El berilio fue descubierto un año después, en 1798, por el químico francés Nicolas Louis Vauquelin. Ekeberg luego confirmó la presencia de óxido de berilio en la iterbita y la ausencia de alúmina. (2)
La iterbita fue rebautizada como gadolinita (un mineral de silicato de itrio-hierro-berilio) en 1800 por Martin Klaproth en honor a John Gadolin.
Gadolin probó las propiedades de la itria (óxido de itrio) en detalle y descubrió que no se derretía incluso a las temperaturas más altas de la cerbatana; también formó un vidrio transparente incoloro con bórax. (3) (Estas iban a ser propiedades típicas de todos los óxidos de metales de tierras raras).
El itrio fue el primer elemento de tierras raras que se descubrió. Ahora sabemos que la itria de Gadolin era impura; además del óxido de itrio, contenía otros ocho óxidos de metales de tierras raras. Estos fueron descubiertos por separado en años posteriores; estos metales fueron: erbio, terbio, iterbio, escandio, tulio, holmio, disprosio y lutecio.
El metal itrio fue obtenido por primera vez en 1828, en Berlín, por Friedrich Wöhler como un polvo gris calentando cloruro de itrio (III) anhidro con potasio. (4)
El metal fue producido con alta pureza en 1953 por Frank Spedding en el Laboratorio Ames, en Iowa, utilizando técnicas de intercambio iónico. (5)
El itrio-90 ultrapuro se usa para la terapia del cáncer. El itrio-90 se produce por separación de alta pureza del estroncio-90, un producto de fisión del uranio en los reactores nucleares. Foto: PNNL
Los nanotubos de carbono se producen a partir de vapor de carbono que contiene una pequeña cantidad de catalizadores de níquel e itrio. Un arco eléctrico vaporiza un ánodo que contiene los catalizadores. Foto: NASA.
Aspecto y características
Efectos nocivos:
Compuestos solubles en agua de itrio se consideran levemente tóxicos, mientras que sus compuestos insolubles se consideran no tóxicos.
Características:
El itrio es un metal suave y plateado. El itrio generalmente existe como un ion trivalente, Y3 +, en sus compuestos. La mayoría de sus compuestos son incoloros.
Las propiedades del itrio son muy similares a las de los elementos de tierras raras de la serie de los lantánidos. En consecuencia, el itrio se clasifica como uno de los elementos de tierras raras.
Es relativamente estable en el aire como resultado de una película de óxido que se forma en su superficie.
El metal finamente dividido se enciende en el aire cuando se calienta.
El itrio reacciona con el agua para formar hidróxido de itrio más hidrógeno gaseoso.
Curiosamente, las muestras de roca y polvo traídas de los alunizajes de Apolo muestran un alto contenido de itrio contenido. El contenido de itrio en las muestras de suelo lunar osciló entre 54 y 213 partes por millón. Esto se compara con una abundancia promedio de 33 partes por millón en la corteza terrestre. (6)
El itrio tiene una afinidad excepcionalmente alta por el oxígeno, con una energía libre de formación por el óxido de 1817 kJ mol-1, probablemente la mayor de todos los elementos. El itrio también disuelve el oxígeno gaseoso en concentraciones relativamente altas. (7), (8)
Usos del itrio
El itrio se usa a menudo en aleaciones, aumentando la resistencia de las aleaciones de aluminio y magnesio.
También es se utiliza como desoxidante para metales no ferrosos como el vanadio.
El itrio se utiliza como catalizador en la polimerización de etileno.
El itrio-90, un isótopo radiactivo, se utiliza en tratamientos para varios cánceres y se utiliza en agujas médicas de precisión para cortar los nervios que transmiten el dolor en la médula espinal.
El óxido de itrio es el compuesto más importante del itrio. Se utiliza para fabricar el superconductor de alta temperatura YBCO (óxido de itrio, bario y cobre). Esta sustancia se vuelve superconductora a -178 oC (lo que significa que puede mantenerse en un estado superconductor utilizando nitrógeno líquido, en lugar de ser más caro y más difícil de manipular el helio líquido).
El óxido de itrio también se utiliza para fabricar Granates de itrio-hierro (Y3 Fe5O12) que son filtros de microondas muy efectivos, bloquean algunas frecuencias de microondas, mientras que permiten el paso de otras en dispositivos de comunicación como satélites.
El itrio dopado con europio se utiliza para producir fósforos, que proporcionan el color rojo en los tubos de televisión en color.
Abundancia e isótopos
Abundancia de la corteza terrestre: 33 partes por millón en peso, 7,6 partes por millón en moles
Abundancia solar sistema: 10 partes por mil millones por peso, 0.1 partes por mil millones por moles
Costo, puro: $ 430 por 100 g
Costo, a granel: $ por 100 g
Fuente: El itrio se encuentra en los minerales de uranio y está presente en casi todos los minerales de ‘tierras raras’. Se recupera comercialmente mediante procesos de extracción líquido-líquido a contracorriente de arena de monacita y bastnaesita.El metal se puede aislar por reducción del fluoruro con calcio metal.
Isótopos: El itrio tiene 25 isótopos cuyas vidas medias son conocidas, con números de masa de 79 a 103. El itrio de origen natural consiste en un isótopo estable , 89Y.
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"Yttrium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/yttrium.html>.
