Химичният елемент итрий: свойства, описание, употреба

Елементът итрий е открит в края на XVIII век. Въпреки това едва през последните няколко десетилетия този мек, сребрист метал намери широко приложение в различни области: химия, физика, компютърни технологии, енергетика, медицина и други. Електронна формула за итрий (атом): Y - 1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p ⁶4s ²3d ¹⁰4p ⁶4d ¹5s ².

Факти

Атомен номер (брой протони в ядрото): 39.

Атомен символ (в периодичната таблица на елементите): Y.

Атомно тегло: 88,906.

Свойства: Итрият се топи при температура 2772 градуса по Фаренхайт (1522 градуса по Целзий); температура на кипене 6053 F (3345 °C). Плътността на метала е 4,47 грама на кубичен сантиметър. При стайна температура той е в твърдо състояние. Покрит е с оксиден защитен филм във въздуха. Окислява се от кислород във вряща вода, реагира с минерална, оцетна киселина. При нагряване може да реагира с елементи като халогени, водород, азот, сяра и фосфор.

Описание

Химичният елемент итрий е преходен метал в периодичната таблица. По своята същност те са здрави, но и податливи на податливост, затова някои от тях, като медта и никела, се използват широко за производство на проводници. Итриевите жици и пръчки се използват също в електрониката и за генериране на слънчева енергия. Итрият се използва и в лазери, керамика, лещи за камери и десетки други изделия.

Химичният елемент итрий също е един от редкоземните елементи. Въпреки името си, те са доста разпространени в целия свят. Известни са общо 17 от тях.

Итрият обаче рядко се използва самостоятелно. Обикновено се използва за образуване на съединения като итриев, бариев и меден оксид. Той откри нов етап в изследванията на високотемпературната свръхпроводимост. Итрий се добавя и към метални сплави, за да подобри устойчивостта на корозия и окисляване.

История

През 1787 г. лейтенант от шведската армия и химик на непълно работно време на име Карл Аксел Арениус открива необичайна черна скала, докато изследва кариера близо до Итерби, малко градче близо до шведската столица Стокхолм. Вярвайки, че е открил нов минерал, съдържащ волфрам, Арениус изпраща проба за анализ на Юхан Гадолин, минералог и химик от Финландия.

Гадолин изолира химичния елемент итрий в минерал, който по-късно е наречен на негово име - гадолинит. Името на новия метал съответно идва от Итерби, мястото, където е открит.

През 1843 г. шведският химик Карл Густав Мозандер изследва проби от итрий и открива, че той съдържа три оксида. По това време те се наричат итрий, ербий и тербий. Сега те са известни съответно като бял итриев оксид, жълт тербиев оксид и розов ербиев оксид. Четвърти оксид, итербиев оксид, е идентифициран през 1878 г.

Източници

Въпреки че химическият елемент итрий е открит в Скандинавия, той е много по-разпространен в други страни. Водещите производители са Китай, Русия, Индия, Малайзия и Австралия. През април 2018 г. учени откриха огромно находище на редкоземни метали, включително итрий, на малък японски остров, наречен Минамотори.

Той може да бъде открит сред повечето редкоземни минерали, но никога не е откриван като самостоятелен елемент в земната кора. Човешкото тяло също съдържа този елемент в малки количества, обикновено концентрирани в черния дроб, бъбреците и костите.

Използване на

Преди ерата на телевизорите с плосък екран те са имали големи електронно-лъчеви тръби, които са прожектирали изображение на екрана. Итриевият оксид, легиран с елемента европий, осигурява червения цвят.

Добавя се и към циркониев оксид (циркониев диоксид), за да се създаде сплав, която стабилизира кристалната структура на циркония оксид, която обикновено се променя с температурата.

През 70-те години на миналия век в големи количества се продаваха синтетични гранати, изработени от итриево-алуминиев композит, но в крайна сметка те отстъпиха място на циркония. В наши дни те се използват като кристали, които усилват светлината в промишлени лазери. Използва се и в микровълнови филтри, радарни и комуникационни технологии.

Химическият елемент итрий се използва широко за производството на луминофори. Те намират приложение в мобилни телефони и големи екрани, както и във флуоресцентни лампи (линейни и компактни).

Радиоактивният изотоп итрий-90 се използва при лъчетерапия за лечение на рак.

Текущи изследвания

Учените твърдят, че работата с итрий е по-лесна и по-евтина от тази с много други елементи. Например изследователите го използват вместо много по-скъпия платина за разработване на горивни клетки. Учени от Технологичния университет "Чалмърс" и Техническия университет на Дания го използват заедно с други редкоземни метали под формата на наночастици, които един ден биха могли да премахнат нуждата от изкопаеми горива и да повишат ефективността на автомобилите, захранвани с батерии.

Изследванията на свръхпроводимостта на основата на итрий продължават в световен мащаб. Постигнати са пробиви в областта на магнитно-резонансната томография (МРТ), по-специално. Физикът Пол Чу и неговият екип от Университета в Хюстън са открили, че съединение на итрий, барий и меден оксид (известно като итрий-123) може да стимулира свръхпроводимост при температури около минус 300 градуса по Фаренхайт (минус 184,4 градуса по Целзий). Те са създали материал, който може да се охлажда с течен азот, което значително ще намали разходите за бъдещи приложения на свръхпроводимостта. Но потенциалът му все още не е напълно изяснен.