Химический элемент иттрий: свойства, описание, использование

Элемент иттрий был открыт в конце XVIII века. Однако только в течение последних нескольких десятилетий этот мягкий серебристый металл нашел широкое применение в различных областях: химии, физике, компьютерных технологиях, энергетике, медицине и других. Электронная формула иттрия (атома): Y — 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 104p 64d 15s 2.

Факты

Атомный номер (количество протонов в ядре): 39.

Атомный символ (в периодической таблице элементов): Y.

Атомная масса: 88,906.

Свойства: иттрий плавится при температуре 2772 градуса по Фаренгейту (1522 градуса по Цельсию); точка кипения – 6053 F (3345 °C). Плотность металла составляет 4,47 грамма на кубический сантиметр. При комнатной температуре находится в твердом состоянии. На воздухе его покрывает оксидная защитная пленка. В кипящей воде происходит окисление кислородом, вступает в реакцию с минеральными, уксусной кислотами. При нагревании может взаимодействовать с такими элементами, как галогены, водород, азот, сера и фосфор.

Описание

Химический элемент иттрий в периодической таблице входит в число переходных металлов. Им свойственна прочность и одновременно податливость, поэтому некоторые из них, такие как медь и никель, широко используются для проволоки. Иттриевые провода и стержни также используются в электронике и для выработки солнечной энергии. Иттрий также используют в лазерах, керамике, объективах камер и десятках других предметов.

Химический элемент иттрий также является одним из редкоземельных элементов. Несмотря на такое название, они довольно многочисленны во всем мире. Всего их известно 17.

Однако иттрий редко используется сам по себе. Как правило, его применяют для формирования соединений, таких как оксид иттрия, бария и меди. Благодаря этому была открыта новая фаза исследований высокотемпературной сверхпроводимости. Иттрий также добавляют в металлические сплавы, чтобы улучшить устойчивость к коррозии и окислению.

История

В 1787 году лейтенант шведской армии и химик по совместительству по имени Карл Аксель Аррениус обнаружил необычную черную скалу при исследовании карьера возле Иттерби, небольшого городка недалеко от столицы Швеции, Стокгольма. Думая, что он обнаружил новый минерал, содержащий вольфрам, Аррениус отправил образец Юхану Гадолину, минералогу и химику из Финляндии, для анализа.

Гадолин изолировал химический элемент иттрий в минерале, который впоследствии был назван в его честь гадолинитом. Наименование нового металла, соответственно, произошло от Иттерби, места его обнаружения.

В 1843 году шведский химик по имени Карл Густав Мосандер изучил образцы иттрия и обнаружил, что они содержат три оксида. В то время они назывались иттрия, эрбия и тербия. Теперь они известны как белый оксид иттрия, желтый оксид тербия и розовый оксид эрбия соответственно. Четвертый оксид, оксид иттербия, был идентифицирован в 1878 году.

Источники

Хотя химический элемент иттрий был обнаружен в Скандинавии, его гораздо больше в других странах. Китай, Россия, Индия, Малайзия и Австралия являются ведущими его производителями. В апреле 2018 года ученые обнаружили огромное месторождение редкоземельных металлов, в том числе иттрия, на небольшом японском острове под названием Минамитори.

Его можно найти среди большинства редкоземельных минералов, но он никогда не был обнаружен в земной коре в качестве автономного элемента. Человеческое тело также содержит этот элемент в крошечных количествах, обычно он сконцентрирован в печени, почках и костях.

Использование

До эпохи телевизоров с плоским экраном в них были большие электронно-лучевые трубки, которые проецировали изображение на экран. Оксид иттрия, легированный элементом европием, обеспечивал красный цвет.

Его также добавляют к оксиду циркония (диоксид циркония), чтобы получить сплав, который стабилизирует кристаллическую структуру последнего, которая обычно изменяется под воздействием температуры.

Синтетические гранаты, изготовленные из иттрий-алюминиевого композита, в больших количествах продавались в 1970-х годах, но в конечном итоге они уступили место цирконию. В наши дни их используют в качестве кристаллов, которые усиливают свет в промышленных лазерах. Кроме того, их применяют для микроволновых фильтров, а также в радиолокации и технике связи.

Химический элемент иттрий широко используется для производства люминофоров. Они нашли применение в сотовых телефонах и экранах больших размеров, а также флуоресцентных лампах (линейных и компактных).

Радиоактивный изотоп иттрий-90 используется в лучевой терапии для лечения рака.

Текущие исследования

По мнению ученых, с иттрием работать легче и дешевле, чем со многими другими элементами. Например, исследователи используют его вместо гораздо более дорогой платины для разработки топливных элементов. Ученые из Технологического университета Чалмерса и Технического университета Дании используют его вместе с другими редкоземельными металлами в форме наночастиц, что может однажды устранить потребность в ископаемом топливе и повысить эффективность автомобилей, которые питаются от батарей.

Исследования сверхпроводимости на основе иттрия продолжаются по всему миру. Прорывы делаются, в частности, в области магнитно-резонансной томографии (МРТ). Физик Пол Чу и его команда из Университета Хьюстона обнаружили, что соединение иттрия, бария и оксида меди (известное как иттрий-123) может способствовать сверхпроводимости при температуре около минус 300 градусов по Фаренгейту (минус 184,4 градуса по Цельсию). Они создали материал, который можно охлаждать жидким азотом, что значительно снизит стоимость будущих применений сверхпроводимости. При этом потенциальные возможности его использования еще до конца не изучены.

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *