Het chemische element yttrium wordt geclassificeerd als een overgangsmetaal en een zeldzaam aardmetaal. Het werd in 1794 ontdekt door Johan Gadolin.
Data Zone
| Classificatie: | Yttrium is een overgangsmetaal & zeldzame aarde |
| Kleur: | zilverwit |
| Atoomgewicht: | 88.9059 |
| Staat: | solide |
| Smeltpunt: | 1525 oC, 1798 K |
| Kookpunt: | 3340 oC, 3613 K |
| Elektronen: | 39 |
| Protonen: | 39 |
| Neutronen in de meest voorkomende isotoop: | 50 |
| Elektronenschalen: | 2,8,18,9,2 |
| Elektronenconfiguratie: | 4d1 5s2 |
| Dichtheid @ 20oC: | 4,47 g / cm3 |
Meer weergeven: Heats, Energies, Oxidation,
Reactio ns, Compounds, Radii, Conductivities
| Atoomvolume: | 19,8 cm3 / mol |
| Structuur: | hcp: hexagonaal dicht verpakt |
| Specifieke warmtecapaciteit | 0,30 J g-1 K -1 |
| Smeltwarmte | 11,40 kJ mol-1 |
| Vernevelingswarmte | 423 kJ mol-1 |
| Verdampingswarmte | 363,0 kJ mol-1 |
| 1e ionisatie-energie | 615,6 kJ mol-1 |
| 2e ionisatie-energie | 1181 kJ mol-1 |
| 3e ionisatie-energie | 1979,9 kJ mol-1 |
| Elektronenaffiniteit | 29,6 kJ mol-1 |
| Minimum oxidatiegetal | 0 |
| Min. gemeenschappelijk oxidatienummer | 0 |
| Maximaal oxidatiegetal | 3 |
| Max. gemeenschappelijke oxidatie nr. | 3 |
| Elektronegativiteit (Pauling-schaal) | 1,22 |
| Polariseerbaarheid volume | 22,7 Å3 |
| Reactie met lucht | krachtig, ⇒ Y2O3 |
| Reactie met 15 M HNO3 | krachtig, ⇒ Y (NO3) 3 |
| Reactie met 6 M HCl | mild, ⇒ H2, YCl3 |
| Reactie met 6 M NaOH | geen |
| Oxide (s) | Y2O3 |
| Hydride (s) | YH2, YH3 |
| Chloride (s) | YCl3 |
| Atoomradius | 180 uur |
| Ionische straal (1+ ion) | – |
| Ionische straal (2+ ion) | – |
| Ionische straal (3+ ion) | 104 uur |
| Ionische straal (1- ion) | – |
| Ionische straal (2-ion) | – |
| Ionische straal (3 – ion) | – |
| Therma l geleidbaarheid | 17,2 W m-1 K-1 |
| Elektrische geleidbaarheid | 1,8 x 106 S m-1 |
| Vries- / smeltpunt: | 1525 oC, 1798 K |
Raketverbrandingskamer. De zilverkleurige voering is een legering van nikkel, chroom, aluminium en yttrium. Foto: NASA.
Yttrium wordt in veel toepassingen gebruikt, zoals zirconia edelstenen, computermonitors, cameralenzen en energiezuinige verlichting.
Ontdekking van Yttrium
Het verhaal van de ontdekking van yttrium begint in 1787, toen Carl Arrhenius een steenkoolachtig mineraal vond in een veldspaat- / kwartsmijn nabij Ytterby, Zweden. De mijn was in het begin van de 18e eeuw ontwikkeld als gevolg van de minerale vereisten van de lokale aardewerkindustrie.
Arrhenius noemde het zwarte mineraal ytterbite naar Ytterby. Bengt Geijer, de mijninspecteur in Stockholm, deed een ruwe analyse van ytterbite. Hij meldde dat het mineraal ijzer bevatte en speculeerde dat het ook wolfraam zou kunnen bevatten. (1), (2)
Johan Gadolin ontving een ytterbite-monster van Arrhenius en voerde een gedetailleerde analyse ervan uit in 1794, in Finland. Hij ontdekte dat het 31% silica, 19% aluminiumoxide, 12% ijzeroxide en 38% onbekende aarde bevatte. (3)
De resultaten van Gadolin werden in 1797 bevestigd door de Zweedse chemicus Anders Ekeberg. Ekeberg stelde de naam yttria voor voor het oxide van het nieuwe aardmetaal en daarom werd het nieuwe metaal yttrium genoemd. (2)
Helaas realiseerden Gadolin en Ekeberg zich niet dat hun aluminiumoxide-analyses onjuist waren.De stof die ze identificeerden als aluminiumoxide was eigenlijk het oxide van een ander nieuw element, beryllium.
Beryllium werd een jaar later, in 1798, ontdekt door de Franse chemicus Nicolas Louis Vauquelin. Ekeberg bevestigde vervolgens dat berylliumoxide aanwezig was in ytterbite en dat alumina afwezig was. (2)
Ytterbite werd in 1800 door Martin Klaproth omgedoopt tot gadoliniet (een yttrium-ijzer-beryllium-silicaat mineraal) ter ere van John Gadolin.
Gadolin testte de eigenschappen van yttria (yttriumoxide) in detail en ontdekte dat het niet smolt, zelfs niet bij de hoogste temperaturen van de blaaspijp; het vormde ook een helder kleurloos glas met borax. (3) (Dit zouden typische eigenschappen zijn van alle zeldzame aardmetaaloxiden.)
Yttrium was het eerste zeldzame aardelement dat werd ontdekt. We weten nu dat Gadolins yttria onzuiver was; Naast yttriumoxide bevatte het acht andere oxiden van zeldzame aardmetalen. Deze werden in latere jaren afzonderlijk ontdekt; deze metalen waren: erbium, terbium, ytterbium, scandium, thulium, holmium dysprosium en lutetium.
Yttriummetaal werd voor het eerst verkregen in 1828, in Berlijn, door Friedrich Wöhler als een grijs poeder door watervrij yttrium (III) chloride te verhitten met kalium. (4)
Het metaal werd in 1953 met hoge zuiverheid geproduceerd door Frank Spedding in Ames Laboratory, in Iowa, met behulp van ionenwisselingstechnieken. (5)
Ultrazuiver yttrium-90 wordt gebruikt voor kankertherapie. Yttrium-90 wordt geproduceerd door zeer zuivere scheiding van strontium-90, een splijtingsproduct van uranium in kernreactoren. Foto: PNNL
Koolstofnanobuisjes worden gemaakt van koolstofdamp die een kleine hoeveelheid nikkel- en yttriumkatalysatoren. Een elektrische boog verdampt een anode die de katalysatoren bevat. Foto: NASA.
Uiterlijk en kenmerken
Schadelijke effecten:
In water oplosbare verbindingen van yttrium worden als licht giftig beschouwd, terwijl de onoplosbare verbindingen ervan als niet-toxisch worden beschouwd.
Kenmerken:
Yttrium is een zacht, zilverachtig metaal. Yttrium bestaat gewoonlijk als een driewaardig ion, Y3 +, in zijn verbindingen. De meeste van de verbindingen zijn kleurloos.
De eigenschappen van Yttrium lijken sterk op die van de zeldzame aardmetalen uit de lanthanidenreeks. Dienovereenkomstig wordt yttrium geclassificeerd als een van de zeldzame aardelementen.
Het is relatief stabiel in de lucht als gevolg van een oxidefilm die zich op het oppervlak vormt.
Het fijn verdeelde metaal Ontbrandt bij verhitting in de lucht.
Yttrium reageert met water om yttriumhydroxide plus waterstofgas te vormen.
Interessant is dat monsters van gesteente en stof die zijn teruggebracht van de Apollo-maanlandingen een hoog yttrium laten zien inhoud. Het yttriumgehalte in grondmonsters op de maan varieerde van 54 tot 213 delen per miljoen. Dit is vergelijkbaar met een gemiddelde overvloed van 33 delen per miljoen in de aardkorst. (6)
Yttrium heeft een uitzonderlijk hoge affiniteit voor zuurstof, met een vrije vormingsenergie voor het oxide van 1817 kJ mol-1, waarschijnlijk de grootste van alle elementen. Yttrium lost ook zuurstofgas op in relatief hoge concentraties. (7), (8)
Gebruik van Yttrium
Yttrium wordt vaak gebruikt in legeringen, waardoor de sterkte van aluminium en magnesiumlegeringen toeneemt.
Het is ook gebruikt als desoxidatiemiddel voor non-ferrometalen zoals vanadium.
Yttrium wordt gebruikt als katalysator bij ethyleenpolymerisatie.
Yttrium-90, een radioactieve isotoop, wordt gebruikt bij behandelingen voor verschillende kankers en wordt gebruikt in medische precisienaalden om pijnoverbrengende zenuwen in het ruggenmerg te doorsnijden.
Yttriumoxide is de belangrijkste verbinding van yttrium. Het wordt gebruikt om de hogetemperatuursupergeleider YBCO (yttriumbariumkoperoxide) te maken. Deze stof wordt supergeleidend bij -178 oC (wat betekent dat het in een supergeleidende toestand kan worden gehouden met vloeibare stikstof, in plaats van duurder en moeilijker te hanteren vloeibaar helium).
Yttriumoxide wordt ook gebruikt om te maken yttrium-ijzeren granaten (Y3 Fe5O12) die zeer effectieve microgolffilters zijn, die sommige microgolffrequenties blokkeren, terwijl andere doorlaten in communicatieapparatuur zoals satellieten.
Yttrium gedoteerd met europium wordt gebruikt om fosforen te produceren, die de rode kleur in kleurentelevisiebuizen.
Overvloed en isotopen
Overvloed aardkorst: 33 gewichtsdelen per miljoen, 7,6 delen per miljoen mol
Overvloed zonne-energie systeem: 10 delen per miljard per gewicht, 0,1 delen per miljard per mol
Kosten, puur: $ 430 per 100 g
Kosten, bulk: $ per 100 g
Bron: Yttrium komt voor in uraniumertsen en is aanwezig in bijna alle ‘zeldzame aardmetalen’. Het wordt commercieel gewonnen door tegenstroom vloeistof-vloeistof extractieprocessen uit monazietzand en bastnaesiet.Het metaal kan worden geïsoleerd door reductie van het fluoride met calciummetaal.
Isotopen: Yttrium heeft 25 isotopen waarvan de halfwaardetijden bekend zijn, met massagetallen 79 tot 103. Het natuurlijk voorkomende yttrium bestaat uit zijn enige stabiele isotoop , 89Y.
Citeer deze pagina
Voor online linken, kopieer en plak een van de volgende:
<a href="https://www.chemicool.com/elements/yttrium.html">Yttrium</a>
of
<a href="https://www.chemicool.com/elements/yttrium.html">Yttrium Element Facts</a>
Gebruik de volgende MLA-compatibele bronvermelding om deze pagina in een academisch document te citeren:
"Yttrium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/yttrium.html>.
