Итријум
Итријум (лат. yttrium) јесте хемијски елемент који има хемијски симбол Y и атомски број 39. Спада у метале IIIB групе периодног система. То је сребрнасто светли прелазни метал, сличан лантаноидима, а често се убраја у ретке земне елементе.[5] Итријум се готово увек налази заједно са лантаноидима у ретким земним металима и никад се у природи не може наћи као самородни елемент. Има само један стабилан изотоп 89Y, који се једини и може наћи у природи.
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Општа својства | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Име, симбол | итријум, Y | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Изглед | сребрнасто бео | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| У периодноме систему | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Атомски број (Z) | 39 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Група, периода | група 3, периода 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Блок | d-блок | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Категорија | прелазни метал | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Рел. ат. маса (Ar) | 88,90584(2)[2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ел. конфигурација | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
по љускама | 2, 8, 18, 9, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Физичка својства | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тачка топљења | 1799 K (1526 °C, 2779 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тачка кључања | 3203 K (2930 °C, 5306 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Густина при с.т. | 4,472 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| течно ст., на т.т. | 4,24 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Топлота фузије | 11,42 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Топлота испаравања | 363 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Мол. топл. капацитет | 26,53 J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Напон паре
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Атомска својства | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Електронегативност | 1,22 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Енергије јонизације | 1: 600 kJ/mol 2: 1180 kJ/mol 3: 1980 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Атомски радијус | 180 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ковалентни радијус | 190±7 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Остало | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Кристална структура | збијена хексагонална (HCP) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Брзина звука танак штап | 3300 m/s (на 20 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Топл. ширење | α, поли: 10,6 µm/(m·K) (на с.т.) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Топл. водљивост | 17.2 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Електроотпорност | α, поли: 596 nΩ·m (на с.т.) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Магнетни распоред | парамагнетичан[3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Магнетна сусцептибилност (χmol) | +2,15·10−6 cm3/mol (2928 K)[4] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Јангов модул | 63,5 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Модул смицања | 25,6 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Модул стишљивости | 41,2 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Поасонов коефицијент | 0,243 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Бринелова тврдоћа | 200–589 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS број | 7440-65-5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Историја | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Именовање | по Итервију (Шведска) и његовом минералу итербиту (гадолиниту) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Откриће | Јохан Гадолин (1794) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Прва изолација | Фридрих Велер (1838) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Главни изотопи | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Карл Аксел Аренијус је 1787. године пронашао нови минерал недалеко од села Итерби у Шведској те му дао име иттербит (гадолинит) по имену села. У Аренијусовом узорку, Јохан Гадолин је 1789. године открио итријум оксид,[6] а Андерс Густаф Екеберг је новом оксиду да име итрија. Елементарни итријум је први пут изоловао Фридрих Велер 1828. године.[7]
Најважнији вид употребе итријума је добијање фосфоросцентних боја, као на пример за црвену боју у старијим телевизорским екранима на бази катодних цеви (ЦРТ екрани) али и за новије ЛЦД екране.[8] Такође се користи и у производњи електроди, електролита, електронских филтера, ласера и суперпроводника; у разне медицинске сврхе као и за додавање разним материјалима ради побољшања њихових особина. Не постоје докази да итријум има неку биолошку улогу, а излагање једињењима итријума може довести до плућних болести код људи.[9]
Историја
уредиГодине 1787. војни поручник и повремени хемичар Карл Аксел Аренијус пронашао је тешки црни камен у старом каменолому у близини шведског села Итерби (данас део Стокхолмског архипелага).[10] Верујући да је пронашао нови непознати минерал који садржи, тада новооткривени, елемент волфрам,[11] дао му је име итербит.[12] Аренијус је тај примерак послао бројним хемичарима ради даљње анализе.[10]
Јохан Гадолин са Универзитета Або открио је 1789. нови оксид односно земљу у Аренијусовом узорку а своју потпуну анализу објавио је 1794. године.[13][б] Андерс Густаф Екеберг је 1797. године потврдио ово откриће и новом оксиду дао назив yttria.[14]
У наредним деценијама након што је Антоан Лавоазје развио прву модерну дефиницију хемијских елемената, постојало је веровање да се земље могу редуковати до свог основног елемента, што би значило да је откриће сваке нове земље (оксида) једнако открићу елемента од којег је она потекла, што би у овом случају значило итријум.[в]
Карл Густав Мосандер је 1843. године открио да узорци итријума садрже три оксида: бели итријум оксид (итрија), жути тербијум оксид (у то време се звало ербија што је касније промењено) и ружичасто обојени ербијум оксид (који се у то време звао тербија.[15] Четврти оксид, итербијум оксид, је изоловао Жан Шарл Галисад де Марињак тек 1878. године.[16] Из сваког овог оксида касније су изоловани нови чисти елементи, а сваки од њих је, на неки начин, добио име по селу Итербију, у чијој је близини каменолом где су пронађени (погледати секције историје код итербијума, тербијума и ербијума).[17] У следећим деценијама из Гадолинове итријуме откривено је седам нових метала.[10] Међутим, пошто је итријум био минерал, а не оксид, Мартин Хајнрих Клапрот му је дао име гадолинит у част његовог проналазача Гадолина.[10]
Чисти метални итријум је изолован 1828. године када је Фридрих Велер загрејавао анхидратни итријум(III) hloridа са калијумом:[18][19]
Све до почетка 1920-их, за овај хемијски елемент кориштен је симбол Yt, након чега је промењен у садашњи симбол Y.[20] Године 1987. откривено је да једињење итријума итријум-баријум-бакар оксид показује особине суперпроводљивости на високим температурама.[21] То је био тек други откривени материјал који је имао ову особину и први који има особину суперпроводљивости изнад (економски важне) тачке кључања азота.[г] Осим овог споја, откривено је и једињење итријум паладијум бориђкарбида који је такође показао сличне особине суперпроводљивости на релативно високој температури од 23 K.[22]
Особине
уредиИтријум је мек, сребрено сјајни метал, високо кристализовани прелазни метал 3. групе периодног система. Као што се и очекује по периодичном тренду, он је мање електронегативан од свог претходника у групи скандијума и мање електронегативан од следећег члана у 5. периоди цирконијума. Осим тога, његова електронегативност се може поредити са следећим елементом у 3. групи, лутецијумом, због контракције лантаноида.[23][24] Итријум је први елемент d-блока у 5. периоди.
Чисти елемент је релативно стабилан на ваздуху у већим комадима због пасивизирања током којег се на његовој површини формира заштитни слој оксида Y
2O
3, слично као код алуминијума. Овај заштитни слој може досећи дебљину и до 10 µm када се итријум загрева на 750°C у окружењу водене паре.[25] Међутим, фино иситњени прах итријума је врло нестабилан на ваздуху. Опиљци или струготине метала се могу врло лако запалити у ваздуху већ на температури од 400 °C.[7] Итријум нитрид (YN) се формира када се метал загреје на 1000 °C у окружењу азота.[25]
Његове хемијске особине подсећају на магнезијум. Са водом реагује веома споро градећи хидроксид.
Сличност са лантаноидима
уредиСличности итријума са лантаноидима су тако велике да се он у прошлости дуго времена сврставао с њима у ретке земне елементе,[5] увек налазио повезан с њима у ретким земним минералима.[26] У хемијском смислу, итријум је више сличан овим елементима од свог комшије у периодном систему, скандијума,[27] а ако би се физичке особине назначиле у односу на атомски број тада би он имао привидне бројеве између 64,5 и 67,5, што би га сврстало између лантаноида гадолинијума и ербијума.[28]
Он често спада у исти распон реда реакција,[25] сличан је као тербијум и диспрозијум по својој хемијској реактивности.[8] Итријум је врло близак по величини тешким лантаноидним јонима у растворима такозване итријумске групе, а хемијски се понаша као да је један од њих.[25][29] Иако су лантаноиди цели један ред испод итријума у периодном систему, сличности атомског радијуса с њима се може објаснити такозваном контракцијом лантаноида.[30]
Једна од малобројних нешто значајнијих разлика између хемије итријума и лантаноида је то што је итријум готово искључиво тровалентан, док готово пола лантаноида има валенцију различиту од три.[25]
Напомене
уреди- ^ У литератури постоји неслагање око тога да ли би лантан (La) или лутецијум (Lu) требало да буду следећи елемент у групи 3 испод итријума. IUPAC је покренуо пројекат 18. децембра 2015. године да би се извела препорука.[1]
- ^ Albert Stwertka 1998. u svojoj knjizi na pp. 115 navodi da se identifikacija desila 1789. godine ali nije objavljena. Van der Krogt 2005. citira originalnu publikaciju navodeći godinu 1794. i Gadolina.
- ^ Земљама се давао назив са суфиксом -а, док су новооткривени елементи обично добијали суфикс -ијум.
- ^ Tc за итријум-баријум-бакар оксид је на 93 K, а тачка кључања азота је на 77 K.
Референце
уреди- ^ IUPAC, 18 December 2015
- ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305.
- ^ Lide, D. R., ур. (2005). „Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds”. CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (86th изд.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. Архивирано из оригинала 03. 03. 2011. г. Приступљено 08. 01. 2021.
- ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
- ^ а б IUPAC (2005). N G Connelly; T Damhus, ур. Nomenclature of Inorganic Chemistry: IUPAC Recommendations 2005 (PDF). R M Hartshorn; A T Hutton. RSC Publishing. стр. 51. ISBN 0-85404-438-8. Приступљено 17. 12. 2007.
- ^ Krogt 2005.
- ^ а б Lide, David R., ур. (2007). „Yttrium”. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 4. urednici CRC. New York City: CRC Press. стр. 41. ISBN 978-0-8493-0488-0.
- ^ а б Simon A. Cotton (15. 3. 2006). „Scandium, Yttrium & the Lanthanides: Inorganic & Coordination Chemistry”. Encyclopedia of Inorganic Chemistry. ISBN 0-470-86078-2. doi:10.1002/0470862106.ia211.
- ^ OSHA (11. 1. 2007). „Occupational Safety and Health Guideline for Yttrium and Compounds”. United States Occupational Safety and Health Administration. Архивирано из оригинала 2. 3. 2013. г. Приступљено 10. 6. 2014. Непознати параметар
|DUPLICATE_access-date=игнорисан (помоћ) - ^ а б в г Van der Krogt 2005
- ^ Emsley 2001, pp. 496
- ^ Ytterbit je dobio ime po selu u blizini kojeg je otkriven, uz dodatak sufiksa -it koji označava da se radi o mineralu
- ^ Gadolin 1794.
- ^ Greenwood 1997, стр. 944
- ^ Mosander, Carl Gustaf (1843). „Ueber die das Cerium begleitenden neuen Metalle Lathanium und Didymium, so wie über die mit der Yttererde vorkommen-den neuen Metalle Erbium und Terbium”. Annalen der Physik und Chemie. 60 (2): 297—315. Bibcode:1843AnP...136..297M. doi:10.1002/andp.18431361008. Mosander, C. G. (1843). „Ueber die das Cerium begleitenden neuen Metalle Lanthanium und Didymium, so wie über die mit der Ytterede vorkommenden neuen Metalle Erbium und Terbium”. Annalen der Physik und Chemie. 136 (10): 297—315. Bibcode:1843AnP...136..297M. doi:10.1002/andp.18431361008.
- ^ „ytterbium”. Encyclopaedia Britannica. urednici Britannica. Encyclopædia Britannica, Inc. 2005.
- ^ Stwertka 1998., pp. 115
- ^ Heiserman David L. (1992). „Element 39: Yttrium”. Exploring Chemical Elements and their Compounds. New York: TAB Books. стр. 150—152. ISBN 0-8306-3018-X.
- ^ Friedrich Wöhler (1828). „Ueber das Beryllium und Yttrium”. Annalen der Physik. 89 (8): 577—582. Bibcode:1828AnP....89..577W. doi:10.1002/andp.18280890805.
- ^ Coplen, Tyler B.; Peiser, H. S. (1998). „History of the Recommended Atomic-Weight Values from 1882 to 1997: A Comparison of Differences from Current Values to the Estimated Uncertainties of Earlier Values (Technical Report)”. Pure Appl. Chem. IUPAC Inorganic Chemistry Division Commission on Atomic Weights and Isotopic Abundances. 70 (1): 237—257. S2CID 96729044. doi:10.1351/pac199870010237. Coplen, Tyler B.; Peiser, H. S. (1998). „History of the recommended atomic-weight values from 1882 to 1997: A comparison of differences from current values to the estimated uncertainties of earlier values (Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 70: 237—257. S2CID 96729044. doi:10.1351/pac199870010237.
- ^ Wu, M. K.; et al. (1987). „Superconductivity at 93 K in a New Mixed-Phase Y-Ba-Cu-O Compound System at Ambient Pressure”. Physical Review Letters. 58 (9): 908—910. Bibcode:1987PhRvL..58..908W. PMID 10035069. S2CID 18428336. doi:10.1103/PhysRevLett.58.908.
- ^ R. J. Cava, H. Takagi, B. Batlogg, H. W. Zandbergen et al. (1991): Superconductivity at 23 K in yttrium palladium boride carbide, Nature 367, 146 - 148 (13. januar 1994); Cava, R. J.; Takagi, H.; Batlogg, B.; Zandbergen, H. W.; Krajewski, J. J.; Peck, W. F.; Van Dover, R. B.; Felder, R. J.; Siegrist, T.; Mizuhashi, K.; Lee, J. O.; Eisaki, H.; Carter, S. A.; Uchida, S. (1994). „Superconductivity at 23 K in yttrium palladium boride carbide”. Nature. 367 (6459): 146—148. Bibcode:1994Natur.367..146C. S2CID 4330272. doi:10.1038/367146a0.
- ^ Greenwood 1997., pp. 946
- ^ Hammond, C. R. (1985). „Yttrium”. The Elements (PDF). Fermi National Accelerator Laboratory. стр. 4—33. ISBN 0-04-910081-5. Архивирано (PDF) из оригинала 26. 6. 2008. г. Приступљено 28. 6. 2008.
- ^ а б в г д Daane 1968., pp. 817
- ^ Emsley 2001, pp. 498
- ^ Daane 1968, pp. 810
- ^ Daane 1968, pp. 815
- ^ Greenwood 1997, стр. 945
- ^ Greenwood 1997, стр. 1234
Литература
уреди- US патент 5734166, "Low-energy neutron detector based upon lithium lanthanide borate scintillators", одобрен 1998-03-31 , assigned to Mission Support Inc.
- „Strontium: Health Effects of Strontium-90”. EPA contributors. US Environmental Protection Agency. 2008-07-31. Приступљено 2008-08-26.
- Daane, A. H. (1968). „Yttrium”. Ур.: Hampel, Clifford A. The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York: Reinhold Book Corporation. стр. 810–821. LCCN 68029938. OCLC 449569.
- Emsley, John (2001). „Yttrium”. Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. стр. 495–498. ISBN 978-0-19-850340-8.
- Gadolin, Johan (1794). „Undersökning af en svart tung Stenart ifrån Ytterby Stenbrott i Roslagen”. Kongl. Vetenskaps Academiens Nya Handlingar. 15: 137—155.
- Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd изд.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-3365-9.
- Gupta, C. K.; Krishnamurthy, N. (2005). „Ch. 1.7.10 Phosphors” (PDF). Extractive metallurgy of rare earths. CRC Press. ISBN 978-0-415-33340-5. Архивирано (PDF) из оригинала 2012-06-23. г.
- Stwertka, Albert (1998). „Yttrium”. Guide to the Elements (Revised изд.). Oxford University Press. стр. 115–116. ISBN 978-0-19-508083-4.
- van der Krogt, Peter (2005-05-05). „39 Yttrium”. Elementymology & Elements Multidict. Приступљено 2008-08-06.
Спољашње везе
уреди- Yttrium by Paul C.W. Chu at acs.org
- Yttrium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
- „Yttrium”. Encyclopædia Britannica (на језику: енглески) (11 изд.). 1911.
- -author= -