L’élément chimique yttrium est classé comme métal de transition et terre rare. Il a été découvert en 1794 par Johan Gadolin.
Zone de données
| Classification: | Yttrium est un métal de transition & terre rare |
| Couleur: | blanc argenté |
| Poids atomique: | 88.9059 |
| État: | solide |
| Point de fusion: | 1525 oC, 1798 K |
| Point d’ébullition: | 3340 oC, 3613 K |
| Électrons: | 39 |
| Protons: | 39 |
| Neutrons dans l’isotope le plus abondant: | 50 |
| Coquilles d’électrons: | 2,8,18,9,2 |
| Configuration électronique: | 4d1 5s2 |
| Densité à 20oC: | 4,47 g / cm3 |
Afficher plus: Chaleur, Energies, Oxydation,
Reactio ns, composés, rayons, conductivités
| Volume atomique: | 19,8 cm3 / mol |
| Structure: | hcp: hexagonal compact |
| Capacité thermique spécifique | 0,30 J g-1 K -1 |
| Chaleur de fusion | 11,40 kJ mol-1 |
| Chaleur d’atomisation | 423 kJ mol-1 |
| Chaleur de vaporisation | 363,0 kJ mol-1 |
| 1ère énergie d’ionisation | 615,6 kJ mol-1 |
| 2ème énergie d’ionisation | 1181 kJ mol-1 |
| 3e énergie d’ionisation | 1979,9 kJ mol-1 |
| Affinité électronique | 29,6 kJ mol-1 |
| Nombre minimal d’oxydation | 0 |
| Min. n ° d’oxydation commun. | 0 |
| Indice d’oxydation maximal | 3 |
| Max. oxydation commune no. | 3 |
| Électronégativité (échelle de Pauling) | 1.22 |
| Polarisabilité volume | 22,7 Å3 |
| Réaction à l’air | vigoureuse, ⇒ Y2O3 |
| Réaction avec 15 M HNO3 | vigoureuse, ⇒ Y (NO3) 3 |
| Réaction avec 6 M HCl | légère, ⇒ H2, YCl3 |
| Réaction avec 6 M NaOH | aucun |
| Oxyde (s) | Y2O3 |
| Hydrure (s) | YH2, YH3 |
| Chlorure (s) | YCl3 |
| Rayon atomique | 180 pm |
| Rayon ionique (1+ ion) | – |
| Rayon ionique (2+ ion) | – |
| Rayon ionique (3+ ion) | 104 pm |
| Rayon ionique (1 ion) | – |
| Rayon ionique (2 ions) | – |
| Rayon ionique (3 – ion) | – |
| Therma l conductivité | 17,2 W m-1 K-1 |
| Conductivité électrique | 1,8 x 106 S m-1 |
| Point de congélation / fusion: | 1525 oC, 1798 K |
Chambre de combustion de la fusée. La doublure argentée est un alliage de nickel, de chrome, d’aluminium et d’yttrium. Photo: NASA.
L’yttrium est utilisé dans de nombreuses applications, comme la zircone cubique gemmes, moniteurs d’ordinateur, objectifs de caméra et éclairage économe en énergie.
Découverte de l’Yttrium
L’histoire de la découverte de l’yttrium commence en 1787, lorsque Carl Arrhenius découvrit un minéral ressemblant à du charbon dans une mine de feldspath / quartz près d’Ytterby, en Suède. La mine avait été développée au début du 18ème siècle en raison des besoins en minéraux de l’industrie de la poterie locale.
Arrhenius a appelé l’ytterbite minéral noir après Ytterby. Bengt Geijer, l’inspecteur des mines à Stockholm, a effectué une analyse grossière de l’ytterbite. Il a signalé que le minéral contenait du fer et a émis l’hypothèse qu’il pourrait également contenir du tungstène. (1), (2)
Johan Gadolin a reçu un échantillon d’ytterbite d’Arrhenius et en a effectué une analyse détaillée en 1794, en Finlande. Il a découvert qu’il contenait 31% de silice, 19% d’alumine, 12% d’oxyde de fer et 38% d’une terre inconnue. (3)
Les résultats de Gadolin ont été confirmés en 1797 par le chimiste suédois Anders Ekeberg. Ekeberg a suggéré le nom yttria pour l’oxyde du nouveau métal terrestre et, par conséquent, le nouveau métal a été nommé yttrium. (2)
Malheureusement, Gadolin et Ekeberg n’ont pas réalisé que leurs analyses d’alumine étaient incorrectes.La substance qu’ils ont identifiée comme étant de l’alumine était en fait l’oxyde d’un autre nouvel élément, le béryllium.
Le béryllium a été découvert un an plus tard, en 1798, par le chimiste français Nicolas Louis Vauquelin. Ekeberg a ensuite confirmé que de l’oxyde de béryllium était présent dans l’ytterbite et que l’alumine était absente. (2)
L’ytterbite a été renommée gadolinite (un minéral yttrium-fer-béryllium-silicate) en 1800 par Martin Klaproth en l’honneur de John Gadolin.
Gadolin a testé les propriétés de l’yttria (oxyde d’yttrium) en détail et a constaté qu’il ne fondait pas même aux températures les plus élevées de la sarbacane; il a également formé un verre incolore clair avec du borax. (3) (Ce devaient être les propriétés typiques de tous les oxydes de métaux des terres rares.)
L’yttrium a été le premier élément des terres rares à être découvert. Nous savons maintenant que l’yttria de Gadolin était impure; en plus de l’oxyde d’yttrium, il contenait huit autres oxydes de métaux des terres rares. Ceux-ci ont été découverts séparément dans les années suivantes; ces métaux étaient: l’erbium, le terbium, l’ytterbium, le scandium, le thulium, l’holmium dysprosium et le lutétium.
L’yttrium métal a été obtenu pour la première fois en 1828, à Berlin, par Friedrich Wöhler sous forme de poudre grise en chauffant du chlorure d’yttrium (III) anhydre avec du potassium. (4)
Le métal a été produit avec une grande pureté en 1953 par Frank Spedding au laboratoire Ames, dans l’Iowa, en utilisant des techniques d’échange d’ions. (5)
L’yttrium-90 ultra-pur est utilisé pour le traitement du cancer. L’yttrium-90 est produit par séparation de haute pureté du strontium-90, un produit de fission de l’uranium dans les réacteurs nucléaires. Photo: PNNL
Les nanotubes de carbone sont produits à partir de vapeur de carbone contenant une petite quantité de catalyseurs au nickel et à l’yttrium. Un arc électrique vaporise une anode contenant les catalyseurs. Photo: NASA.
Apparence et caractéristiques
Effets nocifs:
Composés solubles dans l’eau de l’yttrium sont considérés comme légèrement toxiques, tandis que ses composés insolubles sont considérés comme non toxiques.
Caractéristiques:
L’yttrium est un métal mou et argenté. L’yttrium existe généralement sous forme d’ion trivalent, Y3 +, dans ses composés. La plupart de ses composés sont incolores.
Les propriétés de l’yttrium sont très similaires à celles des éléments des terres rares de la série des lanthanides. En conséquence, l’yttrium est classé comme l’un des éléments des terres rares.
Il est relativement stable dans l’air en raison d’un film d’oxyde qui se forme à sa surface.
Le métal finement divisé s’enflamme dans l’air lorsqu’il est chauffé.
L’yttrium réagit avec l’eau pour former de l’hydroxyde d’yttrium plus de l’hydrogène gazeux.
Fait intéressant, des échantillons de roche et de poussière rapportés des atterrissages sur la lune d’Apollo montrent un yttrium élevé teneur. La teneur en yttrium dans les échantillons de sol lunaire variait de 54 à 213 parties par million. Cela se compare à une abondance moyenne de 33 parties par million dans la croûte terrestre. (6)
L’yttrium a une affinité exceptionnellement élevée pour l’oxygène, avec une énergie libre de formation pour l’oxyde de 1817 kJ mol-1, probablement le plus grand de tous les éléments. L’yttrium dissout également l’oxygène gazeux à des concentrations relativement élevées. (7), (8)
Utilisations de l’yttrium
L’yttrium est souvent utilisé dans les alliages, augmentant la résistance des alliages d’aluminium et de magnésium.
C’est aussi utilisé comme désoxydant pour les métaux non ferreux tels que le vanadium.
L’yttrium est utilisé comme catalyseur dans la polymérisation de l’éthylène.
L’yttrium-90, un isotope radioactif, est utilisé dans les traitements pour différents cancers et est utilisé dans les aiguilles médicales de précision pour couper les nerfs transmettant la douleur dans la moelle épinière.
L’oxyde d’yttrium est le composé le plus important de l’yttrium. Il est utilisé pour fabriquer le supraconducteur à haute température YBCO (oxyde de cuivre yttrium baryum). Cette substance devient supraconductrice à -178 oC (ce qui signifie qu’elle peut être maintenue dans un état supraconducteur en utilisant de l’azote liquide, plutôt que plus cher et plus difficile à manipuler de l’hélium liquide).
L’oxyde d’yttrium est également utilisé pour fabriquer grenats de fer à l’yttrium (Y3 Fe5O12) qui sont des filtres micro-ondes très efficaces, bloquant certaines fréquences micro-ondes, tout en permettant à d’autres de passer dans des dispositifs de communication tels que les satellites.
L’yttrium dopé à l’europium est utilisé pour produire des phosphores, qui fournissent le couleur rouge dans les tubes de télévision couleur.
Abondance et isotopes
Abondance de la croûte terrestre: 33 parties par million en poids, 7,6 parties par million en moles
Abondance solaire système: 10 parties par milliard en poids, 0,1 partie par milliard en moles
Coût, pur: 430 $ par 100g
Coût, en vrac: $ par 100g
Source: L’yttrium est présent dans les minerais d’uranium et est présent dans presque tous les minéraux des «terres rares». Il est récupéré commercialement par des procédés d’extraction liquide-liquide à contre-courant à partir de sable monazite et de bastnaesite.Le métal peut être isolé par réduction du fluorure avec du calcium métal.
Isotopes: L’yttrium a 25 isotopes dont les demi-vies sont connues, avec des nombres de masse 79 à 103. L’yttrium naturel se compose de son seul isotope stable , 89Y.
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"Yttrium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/yttrium.html>.
