Das chemische Element Yttrium wird als Übergangsmetall und Seltenerdmetall klassifiziert. Es wurde 1794 von Johan Gadolin entdeckt.
Datenzone
| Klassifizierung: | Yttrium ist ein Übergangsmetall & Seltene Erden |
| Farbe: | silberweiß |
| Atomgewicht: | 88.9059 |
| Zustand: | fest |
| Schmelzpunkt: | 1525 oC, 1798 K |
| Siedepunkt: | 3340 oC, 3613 K |
| Elektronen: | 39 |
| Protonen: | 39 |
| Neutronen in den am häufigsten vorkommenden Isotopen: | 50 |
| Elektronenschalen: | 2,8,18,9,2 |
| Elektronenkonfiguration: | 4d1 5s2 |
| Dichte bei 20 ° C: | 4,47 g / cm3 |
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Reaktion ns, Verbindungen, Radien, Leitfähigkeiten
| Atomvolumen: | 19,8 cm3 / mol |
| Struktur: | hcp: hexagonal dicht gepackt |
| Spezifische Wärmekapazität | 0,30 J g-1 K. -1 |
| Schmelzwärme | 11,40 kJ mol-1 |
| Zerstäubungswärme | 423 kJ mol-1 |
| Verdampfungswärme | 363,0 kJ mol-1 |
| 1. Ionisierungsenergie | 615,6 kJ mol-1 |
| 2. Ionisierungsenergie | 1181 kJ mol-1 |
| 3. Ionisierungsenergie | 1979,9 kJ mol-1 |
| Elektronenaffinität | 29.6 kJ mol-1 |
| Minimale Oxidationszahl | 0 |
| min. gemeinsame Oxidationsnummer | 0 |
| Maximale Oxidationszahl | 3 |
| Max. gemeinsame Oxidation Nr. | 3 |
| Elektronegativität (Pauling-Skala) | 1,22 |
| Polarisierbarkeit Volumen | 22,7 Å3 |
| Reaktion mit Luft | heftig, ⇒ Y2O3 |
| Reaktion mit 15 M HNO3 | kräftig, ⇒ Y (NO3) 3 |
| Reaktion mit 6 M HCl | mild, ⇒ H2, YCl3 |
| Reaktion mit 6 M NaOH | keine |
| Oxid (e) | Y2O3 |
| Hydrid (e) | YH2, YH3 |
| Chlorid (s) | YCl3 |
| Atomradius | 180 pm |
| Ionenradius (1+ Ion) | – |
| Ionenradius (2+ Ion) | – |
| Ionenradius (3+ Ion) | 104 pm |
| Ionenradius (1-Ion) | – |
| Ionenradius (2-Ionen) | – |
| Ionenradius (3 – ion) | – |
| Therma l Leitfähigkeit | 17,2 W m-1 K-1 |
| Elektrische Leitfähigkeit | 1,8 x 106 S m-1 |
| Gefrier- / Schmelzpunkt: | 1525 oC, 1798 K |
Raketenbrennkammer. Die silberfarbene Auskleidung besteht aus einer Legierung aus Nickel, Chrom, Aluminium und Yttrium. Foto: NASA.
Yttrium wird in vielen Anwendungen wie Zirkonia verwendet Edelsteine, Computermonitore, Kameraobjektive und energieeffiziente Beleuchtung.
Entdeckung von Yttrium
Die Geschichte der Entdeckung von Yttrium beginnt 1787, als Carl Arrhenius in einer Feldspat- / Quarzmine in der Nähe von Ytterby, Schweden, ein kohleähnliches Mineral fand. Die Mine wurde im frühen 18. Jahrhundert aufgrund des Mineralbedarfs der örtlichen Töpferindustrie entwickelt.
Arrhenius nannte das schwarze Mineral Ytterbite nach Ytterby. Bengt Geijer, der Inspektor der Minen in Stockholm, führte eine grobe Analyse des Ytterbits durch. Er berichtete, dass das Mineral Eisen enthielt und spekulierte, dass es auch Wolfram enthalten könnte. (1), (2)
Johan Gadolin erhielt eine Ytterbite-Probe von Arrhenius und führte 1794 in Finnland eine detaillierte Analyse durch. Er fand heraus, dass es 31% Siliciumdioxid, 19% Aluminiumoxid, 12% Eisenoxid und 38% einer unbekannten Erde enthielt. (3) Die Ergebnisse von
Gadolin wurden 1797 vom schwedischen Chemiker Anders Ekeberg bestätigt. Ekeberg schlug den Namen Yttriumoxid für das Oxid des neuen Erdmetalls vor, und daher wurde das neue Metall Yttrium genannt. (2)
Leider haben Gadolin und Ekeberg nicht erkannt, dass ihre Aluminiumoxidanalysen falsch waren.Die Substanz, die sie als Aluminiumoxid identifizierten, war tatsächlich das Oxid eines anderen neuen Elements, Beryllium.
Beryllium wurde ein Jahr später, 1798, vom französischen Chemiker Nicolas Louis Vauquelin entdeckt. Ekeberg bestätigte dann, dass Berylliumoxid in Ytterbit vorhanden war und Aluminiumoxid fehlte. (2) Ytterbite wurde 1800 von Martin Klaproth zu Ehren von John Gadolin in Gadolinit (ein Yttrium-Eisen-Beryllium-Silikat-Mineral) umbenannt.
Gadolin testete die Eigenschaften von Yttriumoxid (Yttriumoxid) im Detail und stellte fest, dass es selbst bei den höchsten Temperaturen des Blasrohrs nicht schmolz. es bildete sich auch ein klares farbloses Glas mit Borax. (3) (Dies sollten typische Eigenschaften aller Seltenerdmetalloxide sein.)
Yttrium war das erste entdeckte Seltenerdelement. Wir wissen jetzt, dass Gadolins Yttria unrein war; Neben Yttriumoxid enthielt es acht weitere Seltenerdmetalloxide. Diese wurden in späteren Jahren separat entdeckt; Diese Metalle waren: Erbium, Terbium, Ytterbium, Scandium, Thulium, Holmium Dysprosium und Lutetium.
Yttriummetall wurde erstmals 1828 in Berlin von Friedrich Wöhler als graues Pulver durch Erhitzen von wasserfreiem Yttrium (III) -chlorid mit Kalium erhalten. (4) Das Metall wurde 1953 von Frank Spedding im Ames Laboratory in Iowa unter Verwendung von Ionenaustauschtechniken mit hoher Reinheit hergestellt. (5)
Hochreines Yttrium-90 wird zur Krebstherapie verwendet. Yttrium-90 wird durch hochreine Trennung von Strontium-90, einem Spaltprodukt von Uran in Kernreaktoren, hergestellt. Foto: PNNL
Kohlenstoffnanoröhren werden aus Kohlenstoffdampf hergestellt, der eine geringe Menge enthält Nickel- und Yttriumkatalysatoren. Ein Lichtbogen verdampft eine Anode, die die Katalysatoren enthält. Foto: NASA.
Aussehen und Eigenschaften
Schädliche Wirkungen:
Wasserlösliche Verbindungen von Yttrium gelten als leicht toxisch, während seine unlöslichen Verbindungen als nicht toxisch gelten.
Eigenschaften:
Yttrium ist ein weiches, silbernes Metall. Yttrium liegt normalerweise als dreiwertiges Ion Y3 + in seinen Verbindungen vor. Die meisten seiner Verbindungen sind farblos.
Die Eigenschaften von Yttrium sind denen der Seltenerdelemente der Lanthanidenreihe sehr ähnlich. Dementsprechend wird Yttrium als eines der Seltenerdelemente klassifiziert.
Es ist aufgrund eines Oxidfilms, der sich auf seiner Oberfläche bildet, relativ luftstabil.
Das feinteilige Metall entzündet sich beim Erhitzen an der Luft.
Yttrium reagiert mit Wasser unter Bildung von Yttriumhydroxid plus Wasserstoffgas.
Interessanterweise zeigen Gesteins- und Staubproben, die von den Apollo-Mondlandungen zurückgebracht wurden, ein hohes Yttrium Inhalt. Der Yttriumgehalt in Mondbodenproben lag zwischen 54 und 213 ppm. Dies steht im Vergleich zu einer durchschnittlichen Häufigkeit von 33 ppm in der Erdkruste. (6) Yttrium hat eine außergewöhnlich hohe Affinität zu Sauerstoff mit einer freien Bildungsenergie für das Oxid von 1817 kJ mol-1, wahrscheinlich das größte aller Elemente. Yttrium löst auch Sauerstoffgas in relativ hohen Konzentrationen. (7), (8)
Verwendung von Yttrium
Yttrium wird häufig in Legierungen verwendet, wodurch die Festigkeit von Aluminium- und Magnesiumlegierungen erhöht wird.
Dies ist auch der Fall wird als Desoxidationsmittel für Nichteisenmetalle wie Vanadium verwendet. Yttrium wird als Katalysator bei der Ethylenpolymerisation verwendet. Yttrium-90, ein radioaktives Isotop, wird bei Behandlungen für verwendet verschiedene Krebsarten und wird in medizinischen Präzisionsnadeln verwendet, um schmerzübertragende Nerven im Rückenmark zu durchtrennen.
Yttriumoxid ist die wichtigste Verbindung von Yttrium. Es wird zur Herstellung des Hochtemperatursupraleiters YBCO (Yttriumbariumkupferoxid) verwendet. Diese Substanz wird bei -178 oC supraleitend (was bedeutet, dass sie unter Verwendung von flüssigem Stickstoff in einem supraleitenden Zustand gehalten werden kann, anstatt teurer und schwieriger zu handhaben mit flüssigem Helium). Yttriumoxid wird ebenfalls zur Herstellung verwendet Yttrium-Eisengranate (Y3 Fe5O12), die sehr wirksame Mikrowellenfilter sind, die einige Mikrowellenfrequenzen blockieren und andere in Kommunikationsgeräten wie Satelliten durchlassen. Mit Europium dotiertes Yttrium wird zur Herstellung von Leuchtstoffen verwendet, die die rote Farbe in Farbfernsehröhren.
Überfluss und Isotope
Überfluss Erdkruste: 33 Gewichtsteile pro Million, 7,6 Teile pro Million Mol
Überfluss Solar System: 10 Gewichtsteile pro Milliarde, 0,1 Molteile pro Milliarde
Kosten, rein: 430 USD pro 100 g
Kosten, Volumen: 100 USD pro 100 g
Quelle: Yttrium kommt in Uranerzen vor und ist in fast allen Mineralien der Seltenen Erden enthalten. Es wird kommerziell durch Gegenstrom-Flüssig-Flüssig-Extraktionsverfahren aus Monazitsand und Bastnaesit gewonnen.Das Metall kann durch Reduktion des Fluorids mit Calciummetall isoliert werden.
Isotope: Yttrium hat 25 Isotope, deren Halbwertszeiten bekannt sind, mit Massenzahlen von 79 bis 103. Natürlich vorkommendes Yttrium besteht aus einem stabilen Isotop 89Y.
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"Yttrium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/yttrium.html>.
