化学元素イットリウムは遷移金属と希土類金属に分類されます。 1794年にJohanGadolinによって発見されました。
データゾーン
分類: | Yttriumトランジションメタルです&レアアース |
色: | シルバーホワイト |
原子量: | 88.9059 |
状態: | 固体 |
融点: | 1525 oC、1798 K |
沸点: | 3340 oC、3613 K |
電子: | 39 |
プロトン: | 39 |
最も豊富な同位体の中性子: | 50 |
電子シェル: | 2,8,18,9,2 |
電子構成: | 4d1 5s2 |
密度@ 20oC: | 4.47 g / cm3 |
もっと見る:熱、エネルギー、酸化、
反応ns、化合物、半径、導電率
原子体積: | 19.8 cm3 / mol |
構造: | hcp:六角形の最密充填 |
比熱容量 | 0.30 J g-1 K -1 |
融合熱 | 11.40 kJ mol-1 |
霧化熱 | 423 kJ mol-1 |
気化熱 | 363.0 kJ mol-1 |
1番目のイオン化エネルギー | 615.6 kJ mol-1 |
2番目のイオン化エネルギー | 1181 kJ mol-1 |
3番目のイオン化エネルギー | 1979.9 kJ mol-1 |
電子親和性 | 29.6 kJ mol-1 |
最小酸化数 | 0 |
最小一般的な酸化番号 | 0 |
最大酸化数 | 3 |
最大一般的な酸化番号 | 3 |
電気陰性度(ポーリングスケール) | 1.22 |
分極性体積 | 22.7Å3 |
空気との反応 | 活発、⇒Y2O3 |
15 MHNO3との反応 | 活発、⇒Y(NO3)3 |
6 MHClとの反応 | 穏やか、 ⇒H2、YCl3 |
6 MNaOHとの反応 | なし |
酸化物 | Y2O3 |
水素化物 | YH2、YH3 |
塩化物(s) | YCl3 |
原子半径 | 180 pm |
イオン半径(1+イオン) | – |
イオン半径(2+イオン) | – |
イオン半径(3+イオン) | 104 pm |
イオン半径(1-イオン) | – |
イオン半径(2-イオン) | – |
イオン半径(3 -イオン) | – |
サーマl導電率 | 17.2 W m-1 K-1 |
電気伝導率 | 1.8 x 106 S m-1 |
凝固点/融点: | 1525 oC、1798 K |
ロケット燃焼室。銀色の裏地は、ニッケル、クロム、アルミニウム、イットリウムの合金です。写真:NASA。
イットリウムは、キュービックジルコニアなどの多くのアプリケーションで使用されています宝石、コンピューターモニター、カメラレンズ、エネルギー効率の高い照明。
イットリウムの発見
イットリウムの発見の物語は、カール・アレニウスがスウェーデンのイッテルビー近くの長石/石英鉱山で石炭のような鉱物を発見した1787年に始まります。この鉱山は、地元の陶器産業の鉱物需要の結果として18世紀初頭に開発されました。
アレニウスは、イッテルビーにちなんで黒い鉱物のイッテルビーと呼びました。ストックホルムの鉱山の検査官であるBengtGeijerは、ytterbiteの大まかな分析を行いました。彼は、鉱物には鉄が含まれていると報告し、タングステンも含まれている可能性があると推測しました。 (1)、(2)
ヨハン・ガドリンはアレニウスからイッターバイトのサンプルを受け取り、1794年にフィンランドで詳細な分析を行いました。彼はそれが31%のシリカ、19%のアルミナ、12%の酸化鉄、そして38%の未知の地球を含んでいることを発見しました。 (3)
ガドリニウムの結果は、1797年にスウェーデンの化学者AndersEkebergによって確認されました。エーケベルグは、新しい地球の金属の酸化物にイットリウムという名前を提案したため、新しい金属はイットリウムと名付けられました。 (2)
残念ながら、GadolinとEkebergは、アルミナ分析が正しくないことに気づいていませんでした。彼らがアルミナと特定した物質は、実際には別の新しい元素であるベリリウムの酸化物でした。
ベリリウムは、1年後の1798年に、フランスの化学者ニコラスルイヴォケリンによって発見されました。その後、エーケベルグは、酸化ベリリウムがイッターバイトに存在し、アルミナが存在しないことを確認しました。 (2)
イットリウムバイトは、ジョンガドリンに敬意を表して、1800年にマーティンクラプロスによってガドリン石(イットリウム-鉄-ベリリウム-ケイ酸塩鉱物)に改名されました。
ガドリニウムはイットリア(酸化イットリウム)の特性を詳細にテストし、ブローパイプの最高温度でも溶けないことを発見しました。また、ホウ砂で無色透明のガラスを形成しました。 (3)(これらはすべての希土類金属酸化物の典型的な特性でした。)
イットリウムは最初に発見された希土類元素でした。ガドリニウムのイットリアが不純であることがわかりました。酸化イットリウムに加えて、8つの他の希土類金属酸化物が含まれていました。これらは後年に別々に発見されました。これらの金属は、エルビウム、テルビウム、イッテルビウム、スカンジウム、ツリウム、ホルミウムジスプロシウム、およびルテチウムでした。
イットリウム金属は、1828年にベルリンで、フリードリヒヴェーラーによって、無水塩化イットリウム(III)をカリウムと加熱することによって灰色の粉末として最初に入手されました。 (4)
金属は、1953年にアイオワ州エイムズ研究所のフランク・スペディングによってイオン交換技術を使用して高純度で製造されました。 (5)
超高純度イットリウム90は癌治療に使用されます。イットリウム-90は、原子炉内でのウランの核分裂生成物であるストロンチウム-90からの高純度分離によって生成されます。写真:PNNL
カーボンナノチューブは、少量の炭素蒸気を含む蒸気から生成されますニッケルおよびイットリウム触媒。電気アークは、触媒を含むアノードを蒸発させます。写真:NASA。
外観と特徴
有害な影響:
水溶性化合物イットリウムはわずかに毒性があると考えられていますが、不溶性の化合物は無毒であると考えられています。
特徴:
イットリウムは柔らかい銀色の金属です。イットリウムは通常、その化合物に3価イオンY3 +として存在します。その化合物のほとんどは無色です。
イットリウムの特性は、ランタニドシリーズの希土類元素の特性と非常によく似ています。したがって、イットリウムは希土類元素の1つに分類されます。
表面に酸化膜が形成されるため、空気中で比較的安定しています。
細かく分割された金属加熱すると空気中で発火します。
イットリウムは水と反応して、水酸化イットリウムと水素ガスを形成します。
興味深いことに、アポロの月面着陸から持ち帰った岩やほこりのサンプルは、高いイットリウムを示しています。コンテンツ。月の土壌サンプルのイットリウム含有量は、54〜213ppmの範囲でした。これは、地球の地殻の平均存在量が33ppmであるのと比較されます。 (6)
イットリウムは、酸素に対して非常に高い親和性を持ち、酸化物の生成自由エネルギーは1817 kJ mol-1であり、おそらくどの元素の中でも最大です。イットリウムはまた、比較的高濃度の酸素ガスを溶解します。 (7)、(8)
イットリウムの使用
イットリウムは合金によく使用され、アルミニウムおよびマグネシウム合金の強度を高めます。
またバナジウムなどの非鉄金属の脱酸剤として使用されます。
イットリウムはエチレン重合の触媒として使用されます。
放射性同位元素であるイットリウム-90は、次の処理に使用されます。さまざまな癌があり、精密医療針で使用されて、脊髄の痛みを伝達する神経を切断します。
酸化イットリウムはイットリウムの最も重要な化合物です。高温超伝導体YBCO(イットリウム系超伝導銅酸化物)の製造に使用されます。この物質は-178oCで超伝導になります(つまり、液体ヘリウムをより高価で扱いにくくするのではなく、液体窒素を使用して超伝導状態に保つことができます)。
酸化イットリウムは製造にも使用されます。非常に効果的なマイクロ波フィルターであるイットリウム鉄ガーネット(Y3 Fe5O12)は、一部のマイクロ波周波数をブロックし、衛星などの通信デバイスで他の周波数を通過させます。
ユーロピウムをドープしたイットリウムは、蛍光体を生成するために使用されます。カラーテレビ管の赤色。
存在量とアイソトープ
存在量の地球の地殻:重量で33 ppm、モルで7.6ppm
存在量の太陽システム:重量で10 ppb、モルで0.1ppb
コスト、純粋:100gあたり430ドル
コスト、バルク:100gあたり$
出典:イットリウムはウラン鉱石に含まれ、ほぼすべての「希土類」鉱物に含まれています。モナザイト砂とバストネサイトからの向流液液抽出プロセスによって商業的に回収されます。金属は、フッ化物をカルシウム金属で還元することによって分離できます。
同位体:イットリウムには、半減期がわかっている25の同位体があり、質量数は79〜103です。天然に存在するイットリウムは、1つの安定同位体で構成されています 、89Y。
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"Yttrium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/yttrium.html>.