Итрий

Итрий е химичен елемент със символ Y и атомен номер 39. Той е сребрист преходен метал, химически сходен с лантанидите. Исторически е определян като редкоземен елемент. Итрият почти винаги се намира в природата като химическо съединение, с лантанидите, в редкоземните минерали и не се намира като свободен елемент в природата. Единственият му стабилен изотоп е ⁸⁹Y.

Итрий
Итрий – сребристо-бял метал Сребристо-бял метал
Спектрални линии на итрий Спектрални линии
Стронций ← Итрий → Цирконий Sc ↑ Y ↓ La H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og Периодична система
Общи данни
Име, символ, Z	Итрий, Y, 39
Група, период, блок	3, 5, d
Химическа серия	преходен метал
Електронна конфигурация	[Kr] 4d1 5s2
e- на енергийно ниво	2, 8, 18, 9, 2
CAS номер	7440-65-5
Свойства на атома
Атомна маса	88,90584 u
Атомен радиус (изч.)	180 (212) pm
Ковалентен радиус	190±7 pm
Степен на окисление	3, 2, 1
Оксид	Y2O3 (слабо основен)
Електроотрицателност (Скала на Полинг)	1,22
Йонизационна енергия	I: 600 kJ/mol II: 1180 kJ/mol III: 1980 kJ/mol (още)
Физични свойства
Агрегатно състояние	твърдо вещество
Кристална структура	шестоъгълна плътноопакована
Плътност	4472 kg/m3
Температура на топене	1799 K (1526 °C)
Температура на кипене	3203 K (2930 °C)
Моларен обем	19,881×10-6 m3/mol
Специф. топлина на топене	11,42 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение	363 kJ/mol
Налягане на парата P (Pa) 1 10 102 103 104 105 T (K) 1883 2075 2320 2627 3036 3607
Скорост на звука	3300 m/s при 25 °C
Специф. топл. капацитет	298 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост	1,8×106 S/m при 25 °C
Специф. ел. съпротивление	0,596 Ω.mm2/m при 25 °C
Топлопроводимост	17,2 W/(m·K)
Магнетизъм	парамагнитен[1]
Модул на еластичност	63,5 GPa
Модул на срязване	25,6 GPa
Модул на свиваемост	41,2 GPa
Коефициент на Поасон	0,243
Твърдост по Бринел	200 – 589 MPa
История
Наименуван	на Итербю и минерала гадолинит (итербит)
Откритие	Йохан Гадолин[2] (1794 г.)
Изолиране	Фридрих Вьолер[3] (1828 г.)
Най-дълготрайни изотопи
Изотоп ИР ПП ТР ПР 87Y синт. 3,4 дни ε 87Sr γ – 88Y синт. 106,6 дни ε 88Sr γ – 89Sr 100 % стабилен 90Y синт. 2,7 дни β- 90Zr γ – 91Y синт. 58,5 дни β- 91Zr γ –
Итрий в Общомедия

През 1787 Карл Аксел Арениус открива нов минерал в близост до Итерби^[4] в Швеция и го нарича „итербит“ на името на селото. Йохан Гадолин открива оксида на итрия в пробата на Арениус през 1794, а Адерс Густав Екеберг нарича новия оксид утриа. Самият елемент итрий е изолиран за пръв път от Фридрих Вьолер през 1828 г.

Най-голямата полза от итрия е в правенето на фосфори, като червените такива, използвани в мониторите и в светодиодите. Други ползи включват продукцията на електроди, електролити, електрически филтри, лазери и свръхпроводници. Елементът се използва и в медицината. Смесва се с други материали, за да засили техните свойства. Итрият не играе биологична роля, но излагането на елемента може да доведе до белодробни заболявания при хората.

Наличие в природата

^{Този раздел е празен или е мъниче. Можете да помогнете на Уикипедия, като го разширите.}

Съдържанието на итрия в земната кора се оценява на около 3×10^-3% по маса и 30-о място по разпространение сред елементите. Той има рядкосрещани минерали, но се намира в по-голямо количество в ксенотим – YPO₄ и гадолинит – MIII
2MII
3Si₂O₁₀ (M^II = Fe, Be и M^III предимно по-тежките лантаноиди).^[5] Съдържанието му е разпръснато, главно като примес в минерали на много други елементи.

История

През 1878 г. в кариера близо до селищато Итерби в Швеция е намерен неизвестен дотогава черен блестщ минерал, наречен „итербит“. През 1794 г. финланският химик Йохан Гадолин изучава състава на този минерал, откривайки оксиди на желязото, калция, меагнезия и силиция и 38% на неизвестен елемент. Три години по-късно шведският химик Андерс Екеберг потвърждава тези резултати и очиства този оксид, наречен от него „оксид на итрия“. По-късно минералът итербит е наречен гадолинит. В него са открити седем нови преходни метала.^[4]

Итрият е изолиран в чист вид от Фридрих Вьолер по реакцията:

${\displaystyle {\ce {YCl3 + 3K -> 3KCl + Y}}}$.

Физични свойства

Итрият е сребристосив метал с плътност 4,47 g/cm³ при 20° C. Има хексагонална стеноцентрична сингония. Топи се при 1526° C и кипи при 3336° C.

Изотопи

В природата итрият съществува със своя единствен стабилен изотоп ⁸⁹Y, синтезиран в звездите при s- и r-процес. Този изотоп има ниско сечение на залавяне на топлинни електрони, позволяващо използването му в ядрени реактори.^[4]

Получени и изследвани са 32 радиоактивни изотопа и 21 изомера с A от 76 до 108. Изотопите с A от 90 до 97 са продуктри от ядреното делена на урана и плутония.

Химични свойства

^{Този раздел е празен или е мъниче. Можете да помогнете на Уикипедия, като го разширите.}

Итрият е преходен метал, член на 3та група със строеж на електронната обвивка KLM4s²4p⁶4d¹5s² – прибавя се d-подслоя като първи d-елемент. Проявява главно трета валентност, по-рядко първа и втора. Има много близки свойства с лантаноидите.

При излагане на въздух запазва блясъка си за по-дълго, защото се покрива с оксидна корица от Y₂O₃.

Съединения

Оксид и хидроксид

Y₂O₃ е бяло, твърдо вещество, един от най-стабилните оксиди (Δ_fH⁰ = -1749,9 kJ/mol). Получава се при накаляване на Y(OH)₃, Y(NO₃)₃ и Y₂(C₂O₄)₃. Итриевият оксид е неразтворим във вода.^[5] Използва се като изхода суровина за твърди лазерни материали, луминофори, ферити и викосотемпературни свръпроводници.

Y(OH)₃ се получава индиректно. Представлява бяла, пихтиеса основна утайка. При разтваряне в киселини дава безцветни соли, съдържащи диамагнитният Y³⁺ катион.

Халогениди

YF₃ е малко разтворима много стабилна бяла утайка. Останалите халогениди са много разтворими. YCl₃ се използва за получаването на чист итрий и синтезирането на органоитриеви съединетия.

Соли

Водните разтвори на итриевите соли са с неутрален характер.^[5] Карбонатът, оксалатът, фосфатът и флуоросиликатът са малко разтворими. Известни са двойни соли от рода на стипците при сулфатите – MI
2Y₂(SO₄)₃•24H₂, и нитратите – 2NH₄NO₃•Y(NO₃)₃•4H₂O.

Други съединнения

Итриевият сулфид е малко разтворим. Познати са високотопими твърди карбиди, нитриди и бориди. Итрият обарзува хидридите YH₂ и YH₃. Те са нестабилни при нагряване и Y се отделя във вид на прах.

Производство

^{Този раздел е празен или е мъниче. Можете да помогнете на Уикипедия, като го разширите.}

Получаването на итрий е затруднето поради рядкосрещаните му минерали и близките му свойства с лантанидите. Извличането на итрий се свежда до отделянето му от урана и редкоземните метали чрез йонообменни смоли.^[5] След това чист метал се получава от стопилка на YCl₃ чрез редукция с Ca.

Приложение

^{Този раздел е празен или е мъниче. Можете да помогнете на Уикипедия, като го разширите.}

Въпреки трудното получаване, итрият и съединенията му намират приложение в човешката дейност:

• 0,1 – 0,2% Y се използвата, за да се намали размерът на зърната на Cr, Mo, Ti и Zr, което повишава механичните им свойства.
• Сплав на Al или Mg с 1% Y се използва в самолетостроенето.
• Y₂O₃, YVO₄ и Y₂O₂S, легирани с Eu³⁺ фосфоресцират, излъчвайки червения цвят в пикселите на телевизорите, а легирането с Tb³⁺ излъчва зелен цвят.^[4]
• Полускъпоценни изкествени итриеви гранати като Y₃Fe₅O₁₂, се използват в електронни устройства. Y₂Al₅O₁₂ се използва за направата на украшения, а YVO₄ и LiYF₄, легирани с Nb, Er и Yb са подходящи за лазери. YBa₂Cu₃O₇ е свръхпроводник при 93K.^[4]

Биологични ефекти

^{Този раздел е празен или е мъниче. Можете да помогнете на Уикипедия, като го разширите.}

Итриевите съединения са отровни, особено във вид на прах или разтворени във вода. Те най-често увреждат белите дробове.^[4]

Бележки

1. Lide 2005.
2. van der Krogt .
3. Lide 2008.
4. Лефтеров, Димитър. Химичните елементи и техните изотопи. София, Издателство на БАН „Проф. Марин Дринов“, 2015. ISBN 978-954-322-831-7. с. 209-211.
5. Киркова, Елена. Химичните елементи и техните изотопи. София, Университетско издателство „Св. Климент Охридски“, 2013. ISBN 978-954-07-3504-7. с. 476 – 483.

Цитирани източници

• Lide, D. R. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds // CRC Handbook of Chemistry and Physics. 86th. Boca Raton (FL), CRC Press, 2005. ISBN 0-8493-0486-5. (на английски)
• van der Krogt, Peter. 39 Yttrium // Elementymology & Elements Multidict. vanderkrogt.net. (на английски)
• Lide, D. R. Yttrium // CRC Handbook of Chemistry and Physics. Т. 4. New York, CRC Press, 2008. ISBN 978-0-8493-0488-0. p. 41. (на английски)

Външни препратки

• Итрий в WebElements.com
• Информация за Итрий Архив на оригинала от 2009-02-28 в Wayback Machine.