Хімічний елемент ітрій: властивості, опис, використання

Елемент ітрій був відкритий в кінці XVIII століття. Однак тільки протягом останніх декількох десятиліть цей м`який сріблястий метал знайшов широке застосування в різних областях: хімії, фізики, комп`ютерних технологіях, енергетиці, медицині та інших. Електронна формула ітрію (атома): Y - 1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p ⁶4s ²3d ¹⁰4p ⁶4d ¹5s ².

Факт

Атомний номер( кількість протонів у ядрі): 39.

Атомний символ( у періодичній таблиці елементів): Y.

Атомна маса: 88,906.

Властивості: ітрій плавиться при температурі 2772 градуси за Фаренгейтом (1522 градуси за Цельсієм); Точка кипіння – 6053 F (3345 °C). Щільність металу становить 4,47 грама на кубічний сантиметр. При кімнатній температурі знаходиться в твердому стані. На повітрі його покриває оксидна захисна плівка. У киплячій воді відбувається окислення киснем, вступає в реакцію з мінеральними, оцтової кислотами. При нагріванні може взаємодіяти з такими елементами, як галогени, водень, азот, сірка і фосфор.

Опис

Хімічний елемент ітрій в періодичній таблиці входить в число перехідних металів. Їм властива міцність і одночасно податливість, тому деякі з них, такі як мідь і нікель, широко використовуються для дроту. Ітрієві дроти та стрижні також використовуються в електроніці та для виробництва сонячної енергії. Ітрій також використовують в лазерах, кераміці, об`єктивах камер і десятках інших предметів.

Хімічний елемент ітрій також є одним з рідкоземельних елементів. Незважаючи на таку назву, вони досить численні у всьому світі. Всього їх відомо 17.

Однак ітрій рідко використовується сам по собі. Як правило, його застосовують для формування сполук, таких як оксид ітрію, барію і міді. Завдяки цьому була відкрита нова фаза досліджень високотемпературної надпровідності. Ітрій також додають до металевих сплавів для поліпшення стійкості до корозії та окислення.

Історія

У 1787 році лейтенант шведської армії та хімік за сумісництвом на ім`я Карл Аксель Арреніус виявив незвичайну чорну скелю під час дослідження кар`єру поблизу Іттербі, невеликого містечка поблизу столиці Швеції, Стокгольма. Думаючи, що він виявив новий мінерал, що містить вольфрам, Арреніус надіслав зразок Юхану Гадоліну, мінералогу та хіміку з Фінляндії, для аналізу.

Гадолін виділив хімічний елемент ітрію в мінералі, який згодом був названий на його честь гадолінітом. Найменування нового металу, відповідно, походить від Іттербі, місця його виявлення.

У 1843 році шведський хімік на ім`я Карл Густав Мосандер вивчив зразки ітрію і виявив, що вони містять три оксиди. У той час їх називали ітрія, ербія та тербія. Зараз вони відомі як білий оксид ітрію, жовтий оксид тербію та рожевий оксид ербію відповідно. Четвертий оксид, оксид ітербію, був ідентифікований в 1878 році.

Джерело

Хоча хімічний елемент ітрію був виявлений у Скандинавії, його набагато більше в інших країнах. Китай, Росія, Індія, Малайзія і Австралія є провідними його виробниками. У квітні 2018 року вчені виявили величезне родовище рідкоземельних металів, включаючи ітрію, на невеликому японському острові під назвою Мінаміторі.

Його можна знайти серед більшості рідкісноземельних мінералів, але він ніколи не був знайдений у земній корі як автономний елемент. Людський організм також містить цей елемент у невеликих кількостях, зазвичай він концентрується в печінці, нирках та кістках.

Використання

До епохи телевізорів з плоским екраном у них були великі електронно-променеві трубки, які проектували зображення на екран. Оксид ітрію, легований елементом європію, забезпечував червоний колір.

Його також додають до оксиду цирконію (діоксид цирконію), щоб отримати сплав, який стабілізує кристалічну структуру останнього, яка зазвичай змінюється під впливом температури.

Синтетичні гранати, виготовлені з ітрій-алюмінієвого композиту, продавались у великих кількостях у 1970-х роках, але врешті-решт поступилися місцем цирконію. У наші дні їх використовують в якості кристалів, які підсилюють світло в промислових лазерах. Крім того, їх застосовують для мікрохвильових фільтрів, а також в радіолокації і техніці зв`язку.

Хімічний елемент ітрій широко використовується для виробництва люмінофорів. Вони знайшли застосування в стільникових телефонах і екранах великих розмірів, а також флуоресцентних лампах (лінійних і компактних).

Радіоактивний ізотоп ітрій-90 використовується в променевій терапії для лікування раку.

Сучасні дослідження

На думку вчених, з ітрієм працювати легше і дешевше, ніж з багатьма іншими елементами. Наприклад, дослідники використовують його замість набагато дорожчий платини для розробки паливних елементів. Вчені з Технологічного університету Чалмерса та технічного університету Данії використовують його разом з іншими рідкоземельними металами у формі наночастинок, що може одного разу усунути потребу у викопному паливі та підвищити ефективність автомобілів, які живляться від батарей.

Дослідження надпровідності на основі ітрію тривають у всьому світі. Прориви робляться, зокрема, в області магнітно-резонансної томографії (МРТ). Фізик Пол Чу та його команда з Університету Х`юстона виявили, що сполука ітрію, барію та оксиду міді (відома як ітрій-123) може сприяти надпровідності при температурі близько мінус 300 градусів за Фаренгейтом (мінус 184,4 градуса Цельсія). Вони створили матеріал, який можна охолоджувати рідким азотом, що значно знизить вартість майбутніх застосувань надпровідності. При цьому потенційні можливості його використання ще до кінця не вивчені.