L’elemento chimico ittrio è classificato come metallo di transizione e metallo delle terre rare. Fu scoperto nel 1794 da Johan Gadolin.
Zona dati
| Classificazione: | Ittrio è un metallo di transizione & terre rare |
| Colore: | bianco-argenteo |
| Peso atomico: | 88.9059 |
| Stato: | solido |
| Punto di fusione: | 1525 oC, 1798 K |
| Punto di ebollizione: | 3340 oC, 3613 K |
| Elettroni: | 39 |
| Protoni: | 39 |
| Neutroni nell’isotopo più abbondante: | 50 |
| Gusci di elettroni: | 2,8,18,9,2 |
| Configurazione elettronica: | 4d1 5s2 |
| Densità a 20oC: | 4,47 g / cm3 |
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| Volume atomico: | 19,8 cm3 / mol |
| Struttura: | hcp: esagonale chiuso |
| Capacità termica specifica | 0,30 J g-1 K -1 |
| Calore di fusione | 11,40 kJ mol-1 |
| Calore di atomizzazione | 423 kJ mol-1 |
| Calore di vaporizzazione | 363,0 kJ mol-1 |
| 1a energia di ionizzazione | 615,6 kJ mol-1 |
| 2a energia di ionizzazione | 1181 kJ mol-1 |
| 3a energia di ionizzazione | 1979,9 kJ mol-1 |
| Affinità elettronica | 29,6 kJ mol-1 |
| Numero minimo di ossidazione | 0 |
| Min. numero di ossidazione comune | 0 |
| Numero massimo di ossidazione | 3 |
| Max. ossidazione comune n. | 3 |
| Elettronegatività (scala Pauling) | 1.22 |
| Polarizzabilità volume | 22,7 Å3 |
| Reazione con l’aria | vigorosa, ⇒ Y2O3 |
| Reazione con 15 M HNO3 | vigoroso, ⇒ Y (NO3) 3 |
| Reazione con 6 M HCl | lieve, ⇒ H2, YCl3 |
| Reazione con NaOH 6 M | nessuno |
| Ossido (i) | Y2O3 |
| Idruro / i | YH2, YH3 |
| Cloruro (i) | YCl3 |
| Raggio atomico | 180 pm |
| Raggio ionico (1+ ioni) | – |
| Raggio ionico (2+ ioni) | – |
| Raggio ionico (3+ ioni) | 104 pm |
| Raggio ionico (1 ione) | – |
| Raggio ionico (2 ioni) | – |
| Raggio ionico (3 – ione) | – |
| Therma l conducibilità | 17,2 W m-1 K-1 |
| Conduttività elettrica | 1,8 x 106 S m-1 |
| Punto di congelamento / fusione: | 1525 oC, 1798 K |
Camera di combustione del razzo. Il rivestimento color argento è una lega di nichel, cromo, alluminio e ittrio. Foto: NASA.
L’ittrio è utilizzato in molte applicazioni, come la zirconia cubica gemme, monitor di computer, obiettivi per fotocamere e illuminazione a risparmio energetico.
Scoperta dell’ittrio
La storia della scoperta dell’ittrio inizia nel 1787, quando Carl Arrhenius trovò un minerale simile al carbone in una miniera di feldspato / quarzo vicino a Ytterby, in Svezia. La miniera era stata sviluppata all’inizio del XVIII secolo come risultato delle esigenze di minerali dell’industria della ceramica locale.
Arrhenius chiamò il minerale nero itterbite dopo Ytterby. Bengt Geijer, l’ispettore delle miniere di Stoccolma, ha effettuato un’analisi approssimativa dell’itterbite. Ha riferito che il minerale conteneva ferro e ha ipotizzato che potesse contenere anche tungsteno. (1), (2)
Johan Gadolin ricevette un campione di itterbite da Arrhenius e ne effettuò un’analisi dettagliata nel 1794, in Finlandia. Ha scoperto che conteneva il 31% di silice, il 19% di allumina, il 12% di ossido di ferro e il 38% di una terra sconosciuta. (3)
I risultati di Gadolin furono confermati nel 1797 dal chimico svedese Anders Ekeberg. Ekeberg suggerì il nome ittria per l’ossido del nuovo metallo terrestre e quindi il nuovo metallo fu chiamato ittrio. (2)
Sfortunatamente Gadolin ed Ekeberg non si rendevano conto che le loro analisi sull’allumina erano errate.La sostanza che hanno identificato come allumina era in realtà l’ossido di un altro nuovo elemento, il berillio.
Il berillio fu scoperto un anno dopo, nel 1798, dal chimico francese Nicolas Louis Vauquelin. Ekeberg ha quindi confermato che l’ossido di berillio era presente nell’itterbite e che l’allumina era assente. (2)
L’itterbite fu ribattezzata gadolinite (un minerale ittrio-ferro-berillio-silicato) nel 1800 da Martin Klaproth in onore di John Gadolin.
Gadolin ha testato in dettaglio le proprietà dell’ittrio (ossido di ittrio) e ha scoperto che non si scioglieva nemmeno alle temperature più elevate della cerbottana; formava anche un vetro trasparente incolore con borace. (3) (Queste dovevano essere proprietà tipiche di tutti gli ossidi di metalli delle terre rare.)
L’ittrio è stato il primo elemento delle terre rare ad essere scoperto. Ora sappiamo che l’ittria di Gadolin era impura; oltre all’ossido di ittrio, conteneva altri otto ossidi di metalli delle terre rare. Questi sono stati scoperti separatamente negli anni successivi; questi metalli erano: erbio, terbio, itterbio, scandio, tulio, disprosio olmio e lutezio.
L’ittrio metallico fu ottenuto per la prima volta nel 1828, a Berlino, da Friedrich Wöhler come polvere grigia riscaldando il cloruro di ittrio (III) anidro con potassio. (4)
Il metallo è stato prodotto con elevata purezza nel 1953 da Frank Spedding presso Ames Laboratory, in Iowa, utilizzando tecniche di scambio ionico. (5)
L’ittrio-90 ultra puro viene utilizzato per la terapia del cancro. L’ittrio-90 è prodotto mediante separazione ad elevata purezza dallo stronzio-90, un prodotto di fissione dell’uranio nei reattori nucleari. Foto: PNNL
I nanotubi di carbonio sono prodotti da vapori di carbonio contenenti una piccola quantità di catalizzatori di nichel e ittrio. Un arco elettrico vaporizza un anodo contenente i catalizzatori. Foto: NASA.
Aspetto e caratteristiche
Effetti nocivi:
Composti idrosolubili di ittrio sono considerati leggermente tossici, mentre i suoi composti insolubili sono considerati non tossici.
Caratteristiche:
L’ittrio è un metallo morbido e argenteo. L’ittrio di solito esiste come ione trivalente, Y3 +, nei suoi composti. La maggior parte dei suoi composti sono incolori.
Le proprietà dell’ittrio sono molto simili a quelle degli elementi delle terre rare della serie dei lantanidi. Di conseguenza, l’ittrio è classificato come uno degli elementi delle terre rare.
È relativamente stabile nell’aria a causa di una pellicola di ossido che si forma sulla sua superficie.
Il metallo finemente suddiviso si accende nell’aria quando viene riscaldato.
L’ittrio reagisce con l’acqua per formare idrossido di ittrio più idrogeno gassoso.
È interessante notare che i campioni di roccia e polvere riportati dagli sbarchi sulla luna dell’Apollo mostrano un alto ittrio soddisfare. Il contenuto di ittrio nei campioni di suolo lunare variava da 54 a 213 parti per milione. Ciò si confronta con un’abbondanza media di 33 parti per milione nella crosta terrestre. (6)
L’ittrio ha un’affinità eccezionalmente alta per l’ossigeno, con un’energia libera di formazione per l’ossido di 1817 kJ mol-1, probabilmente la più grande di qualsiasi elemento. L’ittrio dissolve anche l’ossigeno gassoso in concentrazioni relativamente elevate. (7), (8)
Usi di ittrio
L’ittrio è spesso usato nelle leghe, aumentando la resistenza delle leghe di alluminio e magnesio.
È anche utilizzato come disossidante per metalli non ferrosi come il vanadio.
L’ittrio è usato come catalizzatore nella polimerizzazione dell’etilene.
L’ittrio-90, un isotopo radioattivo, viene utilizzato nei trattamenti per vari tipi di cancro e viene utilizzato negli aghi medici di precisione per recidere i nervi che trasmettono il dolore nel midollo spinale.
L’ossido di ittrio è il composto più importante dell’ittrio. Viene utilizzato per produrre il superconduttore ad alta temperatura YBCO (ossido di rame bario ittrio). Questa sostanza diventa superconduttrice a -178 oC (il che significa che può essere mantenuta in uno stato superconduttore utilizzando azoto liquido, piuttosto che più costoso e più difficile da maneggiare elio liquido).
L’ossido di ittrio è anche usato per produrre granati di ferro e ittrio (Y3 Fe5O12) che sono filtri a microonde molto efficaci, che bloccano alcune frequenze delle microonde, mentre ne consentono il passaggio in dispositivi di comunicazione come i satelliti.
L’ittrio drogato con europio viene utilizzato per produrre fosfori, che forniscono il colore rosso nei tubi dei televisori a colori.
Abbondanza e isotopi
Abbondanza crosta terrestre: 33 parti per milione in peso, 7,6 parti per milione in moli
Abbondanza solare sistema: 10 parti per miliardo in peso, 0,1 parti per miliardo in moli
Costo, puro: $ 430 per 100 g
Costo, sfuso: $ per 100 g
Fonte: l’ittrio si trova nei minerali di uranio ed è presente in quasi tutti i minerali delle “terre rare”. Viene recuperato commercialmente mediante processi di estrazione liquido-liquido in controcorrente da sabbia monazite e bastnaesite.Il metallo può essere isolato mediante riduzione del fluoruro con calcio metallico.
Isotopi: l’ittrio ha 25 isotopi di cui si conosce l’emivita, con numeri di massa da 79 a 103. L’ittrio presente in natura è costituito dal suo unico isotopo stabile , 89Y.
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"Yttrium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/yttrium.html>.
