stringtranslate.com

Иттрий

Иттрий — химический элемент ; он имеет символ Y и атомный номер 39. Это серебристо-металлический переходный металл, химически схожий с лантаноидами , и его часто классифицируют как « редкоземельный элемент ». [8] Иттрий почти всегда встречается в сочетании с лантаноидными элементами в редкоземельных минералах и никогда не встречается в природе как свободный элемент. 89Y — единственный стабильный изотоп и единственный изотоп, обнаруженный в земной коре .

Наиболее важным современным применением иттрия является его использование в качестве компонента люминофоров , особенно тех, которые используются в светодиодах . Исторически он когда-то широко использовался в красных люминофорах в электронно-лучевых трубках телевизионных дисплеев. [9] Иттрий также используется в производстве электродов , электролитов , электронных фильтров , лазеров , сверхпроводников , различных медицинских приложений и трассировки различных материалов для улучшения их свойств.

Иттрий не имеет известной биологической роли. Воздействие соединений иттрия может вызвать заболевание легких у людей. [10]

Этимология

Элемент назван в честь иттербита , минерала, впервые идентифицированного в 1787 году химиком Карлом Акселем Аррениусом . Он назвал минерал в честь деревни Иттербю в Швеции , где он был обнаружен. Когда позднее было обнаружено, что один из химических элементов в иттербите является ранее неизвестным элементом, элемент был назван иттрием в честь минерала.

Характеристики

Характеристики

Иттрий — мягкий, серебристо-металлический, блестящий и высококристаллический переходный металл в группе 3. Как и ожидалось из периодических тенденций , он менее электроотрицателен, чем его предшественник в группе, скандий , и менее электроотрицателен, чем следующий член периода 5 , цирконий . Однако из-за лантаноидного сжатия он также менее электроотрицателен, чем его преемник в группе, лютеций . [11] [12] [13] Иттрий — первый элемент d-блока в пятом периоде.

Чистый элемент относительно стабилен на воздухе в объемном виде благодаря пассивации защитного оксида ( Y
2О
3) пленка, которая образуется на поверхности. Эта пленка может достигать толщины 10  мкм , когда иттрий нагревается до 750 ° C в водяном паре . [14] Однако, когда иттрий мелкодисперсный, он очень нестабилен на воздухе; стружка или стружка металла могут воспламеняться на воздухе при температурах, превышающих 400 °C. [15] Нитрид иттрия (YN) образуется, когда металл нагревается до 1000 °C в азоте . [14]

Сходство с лантаноидами

Сходство иттрия с лантаноидами настолько сильно, что этот элемент был сгруппирован с ними как редкоземельный элемент [ 8] и всегда встречается в природе вместе с ними в редкоземельных минералах [16] . Химически иттрий больше похож на эти элементы, чем его сосед в периодической таблице, скандий [17], и если бы физические свойства были нанесены на график в зависимости от атомного номера , он имел бы кажущееся число от 64,5 до 67,5, помещая его между лантаноидами гадолинием и эрбием [18] .

Он часто также попадает в тот же диапазон порядка реакции, [14] напоминая тербий и диспрозий по своей химической активности. [9] Иттрий настолько близок по размеру к так называемой «иттриевой группе» тяжелых ионов лантаноидов, что в растворе он ведет себя так, как если бы он был одним из них. [14] [19] Несмотря на то, что лантаноиды находятся на одну строку ниже в периодической таблице, чем иттрий, сходство в атомном радиусе может быть связано с сокращением лантаноидов . [20]

Одним из немногих заметных различий между химией иттрия и химией лантаноидов является то, что иттрий почти исключительно трехвалентен , тогда как около половины лантаноидов могут иметь валентности, отличные от трех; тем не менее, только для четырех из пятнадцати лантаноидов эти другие валентности важны в водном растворе ( Ce IV , Sm II , Eu II и Yb II ). [14]

Соединения и реакции

Слева: Растворимые соли иттрия реагируют с карбонатом, образуя белый осадок карбоната иттрия. Справа: Карбонат иттрия растворяется в избытке раствора карбоната щелочного металла.

Как трехвалентный переходный металл, иттрий образует различные неорганические соединения , как правило, в степени окисления +3, отдавая все три своих валентных электрона . [21] Хорошим примером является оксид иттрия (III) ( Y
2О
3), также известный как иттрий, шестикоординатное белое твердое вещество. [22]

Иттрий образует нерастворимый в воде фторид , гидроксид и оксалат , но его бромид , хлорид , иодид , нитрат и сульфат растворимы в воде. [14] Ион Y3 + бесцветен в растворе из-за отсутствия электронов в электронных оболочках d и f . [14]

Вода легко реагирует с иттрием и его соединениями с образованием Y
2О
3. [16] Концентрированные азотная и плавиковая кислоты не оказывают быстрого воздействия на иттрий, но другие сильные кислоты оказывают. [14]

С галогенами иттрий образует тригалогениды, такие как фторид иттрия (III) ( YF
3), хлорид иттрия(III) ( YCl
3) и бромид иттрия(III) ( YBr
3) при температурах выше примерно 200 °C. [10] Аналогично, углерод , фосфор , селен , кремний и сера образуют бинарные соединения с иттрием при повышенных температурах. [14]

Химия органического иттрия изучает соединения, содержащие связи углерод-иттрий. Известно, что некоторые из них содержат иттрий в степени окисления 0. [4] [23] (Состояние +2 наблюдалось в расплавах хлоридов, [24] и +1 в оксидных кластерах в газовой фазе. [25] ) Некоторые реакции тримеризации были получены с использованием органического иттрия в качестве катализаторов. [23] Эти синтезы используют YCl
3в качестве исходного материала, полученного из Y
2О
3и концентрированная соляная кислота и хлорид аммония . [26] [27]

Гаптичность — это термин, описывающий координацию группы смежных атомов лиганда, связанного с центральным атомом; он обозначается греческой буквой эта, η. Комплексы иттрия были первыми примерами комплексов, в которых карборанильные лиганды были связаны с 0- металлическим центром через η 7 -гаптичность. [23] Испарение интеркалированных соединений графита графит–Y или графит– Y
2О
3приводит к образованию эндоэдральных фуллеренов , таких как Y@C 82 . [ 9 ] Исследования электронного спинового резонанса показали образование пар ионов Y 3+ и (C 82 ) 3− . [9] Карбиды Y 3 C, Y 2 C и YC 2 могут быть гидролизованы с образованием углеводородов . [14]

Изотопы и нуклеосинтез

Иттрий в Солнечной системе был создан в результате звездного нуклеосинтеза , в основном s-процессом (≈72%), но также и r-процессом (≈28%). [28] R-процесс заключается в быстром захвате нейтронов более легкими элементами во время взрывов сверхновых . S-процесс представляет собой медленный захват нейтронов более легкими элементами внутри пульсирующих красных гигантских звезд. [29]

Зернистое желтое пятно неправильной формы с красным ободком на черном фоне
Мира — пример красного гиганта, в котором образовалась большая часть иттрия в Солнечной системе.

Изотопы иттрия являются одними из наиболее распространенных продуктов ядерного деления урана при ядерных взрывах и в ядерных реакторах. В контексте управления ядерными отходами наиболее важными изотопами иттрия являются 91 Y и 90 Y с периодами полураспада 58,51 дня и 64 часа соответственно. [30] Хотя 90 Y имеет короткий период полураспада, он существует в вековом равновесии со своим долгоживущим материнским изотопом, стронцием-90 ( 90 Sr) (период полураспада 29 лет). [15]

Все элементы группы 3 имеют нечетное атомное число , и поэтому мало стабильных изотопов . [11] У скандия есть один стабильный изотоп , а у самого иттрия есть только один стабильный изотоп, 89Y , который также является единственным изотопом, который встречается в природе. Однако редкоземельные элементы лантаноидов содержат элементы с четным атомным числом и много стабильных изотопов. Считается, что иттрий-89 более распространен, чем мог бы быть, отчасти из-за s-процесса, который дает достаточно времени для распада изотопов, созданных другими процессами, путем испускания электронов (нейтрон → протон). [29] [b] Такой медленный процесс имеет тенденцию благоприятствовать изотопам с атомными массовыми числами (A = протоны + нейтроны) около 90, 138 и 208, которые имеют необычно стабильные атомные ядра с 50, 82 и 126 нейтронами соответственно. [29] [c] Считается, что эта стабильность является результатом их очень низкого сечения захвата нейтронов . [29] Электронная эмиссия изотопов с такими массовыми числами просто менее распространена из-за этой стабильности, в результате чего они имеют более высокую распространенность. [15] 89 Y имеет массовое число, близкое к 90, и имеет 50 нейтронов в своем ядре.

Было обнаружено не менее 32 синтетических изотопа иттрия, и их атомная масса варьируется от 76 до 108. [30] Наименее стабильным из них является 109 Y с периодом полураспада 25  мс , а наиболее стабильным является 88 Y с периодом полураспада 106,629 дней. [31] За исключением 91 Y, 87 Y и 90 Y с периодами полураспада 58,51 дня, 79,8 часа и 64 часа соответственно; все остальные изотопы имеют период полураспада менее суток, а большинство — менее часа. [30]

Изотопы иттрия с массовыми числами 88 и ниже распадаются в основном путем испускания позитронов (протон → нейтрон) с образованием изотопов стронция ( Z = 38). [30] Изотопы иттрия с массовыми числами 90 и выше распадаются в основном путем испускания электронов (нейтрон → протон) с образованием изотопов циркония (Z = 40). [30] Известно также, что изотопы с массовыми числами 97 и выше имеют второстепенные пути распада β − с задержкой испускания нейтронов . [32]

У иттрия есть по крайней мере 20 метастабильных («возбужденных») изомеров с массовым числом от 78 до 102. [30] [d] Для 80 Y и 97 Y наблюдались множественные возбужденные состояния. [30] В то время как большинство изомеров иттрия, как ожидается, менее стабильны, чем их основное состояние ; 78m, 84m, 85m, 96m, 98m1, 100m, 102m Y имеют более длинные периоды полураспада, чем их основные состояния, поскольку эти изомеры распадаются путем бета-распада, а не изомерного перехода . [32]

История

В 1787 году химик по совместительству Карл Аксель Аррениус нашел тяжелый черный камень в старом карьере недалеко от шведской деревни Иттербю (ныне часть Стокгольмского архипелага ). [33] Думая, что это неизвестный минерал, содержащий недавно открытый элемент вольфрам , [34] он назвал его иттербитом [e] и отправил образцы разным химикам для анализа. [33]

Черно-белый бюст молодого человека с шейным платком в пальто. Волосы едва прокрашены и выглядят седыми.
Иоганн Гадолин открыл оксид иттрия.

Йохан Гадолин из Университета Або идентифицировал новый оксид (или « землю ») в образце Аррениуса в 1789 году и опубликовал свой завершенный анализ в 1794 году. [35] [f] Андерс Густав Экеберг подтвердил идентификацию в 1797 году и назвал новый оксид иттрием . [36] В течение десятилетий после того, как Антуан Лавуазье разработал первое современное определение химических элементов , считалось, что земли можно свести к их элементам, а это означает, что открытие новой земли было эквивалентно открытию элемента внутри, которым в этом случае был бы иттрий . [g] [37] [38] [39]

Фридриху Вёлеру приписывают первое выделение металла в 1828 году путем реакции летучего хлорида, который, как он полагал, был хлоридом иттрия, с калием. [40] [41] [42]

В 1843 году Карл Густав Мосандер обнаружил, что образцы иттрия содержат три оксида: белый оксид иттрия (иттрий), желтый оксид тербия (в то время его называли «эрбией») и розовый оксид эрбия (в то время его называли «тербией»). [43] [44] Четвертый оксид, оксид иттербия , был выделен в 1878 году Жаном Шарлем Галиссаром де Мариньяком . [45] Позднее из каждого из этих оксидов были выделены новые элементы, и каждый элемент был назван, в некотором роде, в честь Иттерби, деревни около карьера, где они были найдены (см. иттербий , тербий и эрбий ). [46] В последующие десятилетия в «иттрии Гадолина» было обнаружено еще семь новых металлов. [33] Поскольку было обнаружено, что иттрий является минералом, а не оксидом, Мартин Генрих Клапрот переименовал его в гадолинит в честь Гадолина. [33]

До начала 1920-х годов для обозначения элемента использовался химический символ Yt , после чего в обиход вошло обозначение Y. [47] [48]

В 1987 году было обнаружено, что оксид иттрия-бария-меди достигает высокотемпературной сверхпроводимости . [49] Это был всего лишь второй известный материал, демонстрирующий это свойство, [49] и это был первый известный материал, достигший сверхпроводимости выше (экономически важной) точки кипения азота. [h]

Происшествие

Три коричневых кристалла в форме столбиков на белом фоне
Кристаллы ксенотима содержат иттрий.

Избыток

Иттрий содержится в большинстве редкоземельных минералов [ 12] и некоторых урановых рудах , но никогда не встречается в земной коре в виде свободного элемента. [50] Около 31  ppm земной коры составляет иттрий, [9] что делает его 43-м по распространенности элементом. [51] : 615  Иттрий содержится в почве в концентрациях от 10 до 150 ppm (средний сухой вес 23 ppm) и в морской воде в концентрации 9  ppt . [51] Образцы лунных пород, собранные во время американского проекта «Аполлон», имеют относительно высокое содержание иттрия. [46]

Иттрий не считается «костеразрушающим», как стронций и свинец . [52] Обычно в организме человека содержится всего 0,5 миллиграмма (0,0077 г); грудное молоко человека содержит 4 ppm. [53] Иттрий содержится в съедобных растениях в концентрациях от 20 ppm до 100 ppm (в сыром весе), причем наибольшее его количество содержится в капусте . [53] Семена древесных растений имеют самую высокую из известных концентраций — до 700 ppm. [53]

По состоянию на апрель 2018 года появились сообщения об открытии очень больших запасов редкоземельных элементов на глубоком морском дне в нескольких сотнях километров от крошечного японского острова Минами-Торишима , также известного как остров Маркус. Это место описывается как имеющее «огромный потенциал» для редкоземельных элементов и иттрия (REY), согласно исследованию, опубликованному в Scientific Reports . [54] «Эта богатая REY грязь имеет большой потенциал как ресурс редкоземельных металлов из-за огромного доступного количества и ее выгодных минералогических особенностей», — говорится в исследовании. Исследование показывает, что более 16 миллионов коротких тонн (15 миллиардов килограммов) редкоземельных элементов могут быть «использованы в ближайшем будущем». Наряду с иттрием (Y), который используется в таких продуктах, как объективы камер и экраны мобильных телефонов, обнаруженными редкоземельными элементами являются европий (Eu), тербий (Tb) и диспрозий (Dy). [55]

Производство

Поскольку иттрий химически похож на лантаноиды, он встречается в тех же рудах ( редкоземельные минералы ) и извлекается теми же процессами очистки. Небольшое различие признается между легкими (LREE) и тяжелыми редкоземельными элементами (HREE), но это различие не идеально. Иттрий концентрируется в группе HREE из-за размера своего иона, хотя он имеет меньшую атомную массу . [56] [57]

Кусок грязно-серого металла приблизительно кубической формы с неровной поверхностной структурой.
Кусок иттрия. Иттрий трудно отделить от других редкоземельных элементов.

Редкоземельные элементы (РЗЭ) в основном поступают из четырех источников: [58]

Одним из методов получения чистого иттрия из смешанных оксидных руд является растворение оксида в серной кислоте и фракционирование его с помощью ионообменной хроматографии . При добавлении щавелевой кислоты оксалат иттрия выпадает в осадок. Оксалат преобразуется в оксид путем нагревания в атмосфере кислорода. При взаимодействии полученного оксида иттрия с фтористым водородом получается фторид иттрия . [66] При использовании в качестве экстрагентов солей четвертичного аммония большая часть иттрия остается в водной фазе. Когда противоионом является нитрат, удаляются легкие лантаноиды, а когда противоионом является тиоцианат, удаляются тяжелые лантаноиды. Таким образом, получаются соли иттрия чистотой 99,999%. В обычной ситуации, когда иттрий находится в смеси, состоящей на две трети из тяжелых лантаноидов, иттрий следует удалить как можно скорее, чтобы облегчить разделение оставшихся элементов.

Ежегодное мировое производство оксида иттрия достигло 600 тонн (660 коротких тонн ) к 2001 году; к 2014 году оно увеличилось до 6400 тонн (7000 коротких тонн). [51] [67] Мировые запасы оксида иттрия в 2014 году оценивались в более чем 450 000 тонн (500 000 коротких тонн). Ведущими странами по этим запасам были Австралия, Бразилия, Китай, Индия и США. [67] Только несколько тонн металлического иттрия производятся каждый год путем восстановления фторида иттрия до металлической губки с помощью сплава кальция и магния . Температура дуговой печи , превышающая 1600 °C, достаточна для расплавления иттрия. [51] [66]

Приложения

Потребитель

Сорок столбцов овальных точек, 30 точек в высоту. Сначала красные, затем зеленые, затем синие. Столбцы красного цвета начинаются всего с четырех точек красного цвета снизу, становясь больше с каждым столбцом справа
Иттрий — один из элементов, который использовался для создания красного цвета в телевизорах с ЭЛТ .

Красный компонент электронно-лучевых трубок цветного телевидения обычно излучается оксидом иттрия ( Y
2О
3) или оксид сульфида иттрия ( Y
2О
2S ) решетка хозяина , легированная катионом европия (III) (Eu 3+ ) люминофоры . [15] [9] [i] Сам красный цвет излучается европием, в то время как иттрий собирает энергию от электронной пушки и передает ее люминофору. [68] Соединения иттрия могут служить в качестве решеток хозяина для легирования различными катионами лантаноидов . Tb 3+ может использоваться в качестве легирующего агента для получения зеленой люминесценции . Как таковые соединения иттрия, такие как иттрий-алюминиевый гранат (YAG), полезны для люминофоров и являются важным компонентом белых светодиодов .

Иттрий используется в качестве спекающей добавки при производстве пористого нитрида кремния . [69]

Соединения иттрия используются в качестве катализатора для полимеризации этилена . [15] Как металл, иттрий используется на электродах некоторых высокопроизводительных свечей зажигания . [70] Иттрий используется в газовых сетках для пропановых фонарей в качестве замены тория , который является радиоактивным . [71]

Гранаты

Стержень лазера Nd:YAG диаметром 0,5 см (0,20 дюйма)

Иттрий используется в производстве большого количества разнообразных синтетических гранатов , [72] а иттрий используется для изготовления иттриевых железных гранатов ( Y
3Фе
5О
12, "YIG"), которые являются очень эффективными микроволновыми фильтрами [15], которые, как недавно было показано, имеют более сложные и дальнодействующие магнитные взаимодействия, чем было известно за предыдущие четыре десятилетия. [73] Гранаты иттрия, железа , алюминия и гадолиния (например, Y 3 (Fe,Al) 5 O 12 и Y 3 (Fe,Gd) 5 O 12 ) обладают важными магнитными свойствами. [15] YIG также очень эффективен как передатчик и преобразователь акустической энергии. [74] Алюмоиттриевый гранат ( Y
3Эл
5О
12или YAG) имеет твердость 8,5 и также используется как драгоценный камень в ювелирных изделиях (имитация алмаза ). [15] Кристаллы иттрий-алюминиевого граната, легированного церием (YAG:Ce), используются в качестве люминофоров для изготовления белых светодиодов . [75] [76] [77]

YAG, иттрий, фторид иттрия-лития (LiYF 4 ) и ортованадат иттрия (YVO 4 ) используются в сочетании с легирующими примесями, такими как неодим , эрбий , иттербий в лазерах ближнего инфракрасного диапазона . [78] [79] YAG-лазеры могут работать на высокой мощности и используются для сверления и резки металла. [62] Монокристаллы легированного YAG обычно производятся методом Чохральского . [80]

Усилитель материала

Небольшие количества иттрия (от 0,1 до 0,2%) использовались для уменьшения размеров зерен хрома , молибдена , титана и циркония . [81] Иттрий используется для повышения прочности алюминиевых и магниевых сплавов. [15] Добавление иттрия к сплавам обычно улучшает обрабатываемость, повышает устойчивость к высокотемпературной рекристаллизации и значительно повышает устойчивость к высокотемпературному окислению (см. обсуждение графитовых узелков ниже). [68]

Иттрий может быть использован для раскисления ванадия и других цветных металлов . [15] Иттрий стабилизирует кубическую форму циркония в ювелирных изделиях. [82]

Иттрий изучался как агент, образующий узелки в ковком чугуне , формируя графит в компактные узелки вместо хлопьев, чтобы повысить пластичность и усталостную прочность. [15] Имея высокую температуру плавления , оксид иттрия используется в некоторых видах керамики и стекла для придания ударопрочности и низкого теплового расширения . [15] Эти же свойства делают такое стекло полезным в объективах камер . [51]

Медицинский

Радиоизотоп иттрий-90 ( 90 Y) используется для маркировки таких препаратов, как эдотреотид и ибритумомаб тиуксетан, для лечения различных видов рака , включая лимфому , лейкемию , рак печени, яичников, колоректальный рак, рак поджелудочной железы и костей. [53] Он работает, прикрепляясь к моноклональным антителам , которые, в свою очередь, связываются с раковыми клетками и убивают их посредством интенсивного β-излучения от 90 Y (см. терапию моноклональными антителами ). [83]

Метод, называемый радиоэмболизацией, используется для лечения гепатоцеллюлярной карциномы и метастазов в печени . Радиоэмболизация — это низкотоксичная, целенаправленная терапия рака печени, которая использует миллионы крошечных шариков из стекла или смолы, содержащих 90 Y. Радиоактивные микросферы доставляются непосредственно в кровеносные сосуды, питающие определенные опухоли/сегменты или доли печени. Это минимально инвазивно, и пациентов обычно можно выписать через несколько часов. Эта процедура может не устранить все опухоли по всей печени, но работает с одним сегментом или одной долей за раз и может потребовать нескольких процедур. [84]

См. также радиоэмболизацию в случае сочетания цирроза и гепатоцеллюлярной карциномы.

Иглы, изготовленные из 90 Y, которые могут резать точнее скальпелей, использовались для перерезания нервов , передающих боль в спинном мозге , [34] а 90 Y также используется для проведения радионуклидной синовэктомии при лечении воспаленных суставов, особенно коленных, у людей с такими заболеваниями, как ревматоидный артрит . [85]

Лазер на иттрий-алюминиевом гранате, легированном неодимом, использовался в экспериментальной роботизированной радикальной простатэктомии у собак в попытке уменьшить побочные повреждения нервов и тканей [86] , а лазеры, легированные эрбием, начинают использоваться для косметической шлифовки кожи. [9]

Сверхпроводники

Темно-серые таблетки на часовом стекле. Один кубический кусок того же материала поверх таблеток.
сверхпроводник YBCO

Иттрий является ключевым компонентом сверхпроводника оксида иттрия-бария-меди (YBa 2 Cu 3 O 7 , также известного как «YBCO» или «1-2-3»), разработанного в Университете Алабамы в Хантсвилле и Университете Хьюстона в 1987 году. [49] Этот сверхпроводник примечателен тем, что рабочая температура сверхпроводимости выше точки кипения жидкого азота (77,1 К). [49] Поскольку жидкий азот дешевле жидкого гелия , необходимого для металлических сверхпроводников, эксплуатационные расходы для приложений будут меньше.

Фактический сверхпроводящий материал часто записывается как YBa 2 Cu 3 O 7– d , где d должно быть меньше 0,7 для сверхпроводимости. Причина этого до сих пор не ясна, но известно, что вакансии возникают только в определенных местах кристалла, плоскостях оксида меди и цепях, что приводит к особому состоянию окисления атомов меди, что каким-то образом приводит к сверхпроводящему поведению.

Теория низкотемпературной сверхпроводимости была хорошо изучена со времен теории БКШ 1957 года. Она основана на особенности взаимодействия двух электронов в кристаллической решетке. Однако теория БКШ не объясняет высокотемпературную сверхпроводимость, и ее точный механизм все еще остается загадкой. Известно, что состав материалов оксида меди должен точно контролироваться для возникновения сверхпроводимости. [87]

Этот сверхпроводник — черно-зеленый, многокристаллический, многофазный минерал. Исследователи изучают класс материалов, известных как перовскиты , которые являются альтернативными комбинациями этих элементов, надеясь разработать практичный высокотемпературный сверхпроводник . [62]

Литиевые батареи

Иттрий используется в небольших количествах в катодах некоторых литий-железо-фосфатных батарей (LFP), которые затем обычно называют химией LiFeYPO 4 или LYP. Подобно LFP , батареи LYP обеспечивают высокую плотность энергии , хорошую безопасность и длительный срок службы. Но LYP обеспечивает более высокую стабильность катода и продлевает срок службы батареи, защищая физическую структуру катода , особенно при более высоких температурах и более высоком токе зарядки/разрядки. Батареи LYP находят применение в стационарных приложениях ( автономные солнечные системы), электромобилях (некоторые автомобили), а также в других приложениях (подводные лодки, корабли), аналогично батареям LFP, но часто с улучшенной безопасностью и сроком службы цикла. Ячейки LYP имеют по существу то же номинальное напряжение, что и LFP, 3,25  В, но максимальное напряжение зарядки составляет 4,0  В, [88] а характеристики зарядки и разрядки очень похожи. [89]

Другие приложения

В 2009 году профессор Мас Субраманиан и его коллеги из Университета штата Орегон обнаружили, что иттрий можно объединить с индием и марганцем , чтобы получить насыщенный синий , нетоксичный, инертный, устойчивый к выцветанию пигмент YInMn blue — первый новый синий пигмент, открытый за 200 лет.

Меры предосторожности

Иттрий может быть очень токсичен для людей, животных и растений. [10] Водорастворимые соединения иттрия считаются умеренно токсичными, в то время как его нерастворимые соединения нетоксичны. [53] В экспериментах на животных иттрий и его соединения вызывали повреждение легких и печени, хотя токсичность различается в зависимости от различных соединений иттрия. У крыс вдыхание цитрата иттрия вызывало отек легких и одышку , тогда как вдыхание хлорида иттрия вызывало отек печени, плевральный выпот и легочную гиперемию. [10]

Воздействие соединений иттрия на людей может вызвать заболевание легких. [10] Рабочие, подвергшиеся воздействию пыли ванадата иттрия-европия, испытывали легкое раздражение глаз, кожи и верхних дыхательных путей, хотя это могло быть вызвано содержанием ванадия , а не иттрием. [10] Острое воздействие соединений иттрия может вызвать одышку, кашель, боль в груди и цианоз . [10] Управление по охране труда и технике безопасности (OSHA) ограничивает воздействие иттрия на рабочем месте до 1 мг/м 3 (5,8 × 10 −10  унций/куб. дюйм ) в течение 8-часового рабочего дня. Рекомендуемый Национальным институтом охраны труда и техники безопасности (NIOSH) предел воздействия (REL) составляет 1 мг/м 3 (5,8 × 10 −10  унций/куб. дюйм) в течение 8-часового рабочего дня. При концентрации 500 мг/м 3 (2,9 × 10−7 унций  /куб. дюйм) иттрий становится непосредственно опасным для жизни и здоровья . [90] Пыль иттрия легко воспламеняется. [10]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Тепловое расширение анизотропно : параметры (при 20 °C) для каждой оси кристалла равны α a  = 7,42 × 10−6 /К,  α  c =18,80 × 10−6 / К, а α среднее = α V /3 = 11,21 × 10−6 /К. [ 3]
  2. ^ По сути, нейтрон становится протоном, при этом испускаются электрон и антинейтрино .
  3. ^ См.: магическое число
  4. ^ Метастабильные изомеры имеют энергетические состояния выше обычных, чем соответствующее невозбужденное ядро, и эти состояния длятся до тех пор, пока изомером не испускается гамма-луч или конверсионный электрон . Они обозначаются буквой «m», которая ставится рядом с массовым числом изотопа.
  5. ^ Иттербит был назван в честь деревни, близ которой он был обнаружен, а также в честь окончания -ит, указывающего на то, что это минерал.
  6. ^ Stwertka 1998, стр. 115 говорит, что идентификация произошла в 1789 году, но умалчивает, когда было сделано объявление. Van der Krogt 2005 цитирует оригинальную публикацию с указанием 1794 года, написанную Гадолином.
  7. ^ Землям дали окончание -а, а новым элементам обычно дают окончание -иум.
  8. ^ T c для YBCO составляет 93 К, а температура кипения азота — 77 К.
  9. ^ Эмсли 2001, стр. 497 говорит, что «оксисульфид иттрия, легированный европием (III), использовался в качестве стандартного красного компонента в цветных телевизорах», а Джексон и Кристиансен (1993) утверждают, что для производства одного телевизионного экрана требовалось 5–10 г оксида иттрия и 0,5–1 г оксида европия, как цитируют Гупта и Кришнамурти.

Ссылки

  1. ^ «Стандартные атомные веса: иттрий». CIAAW . 2021.
  2. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (2022-05-04). "Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)". Чистая и прикладная химия . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  3. ^ abcd Арбластер, Джон У. (2018). Избранные значения кристаллографических свойств элементов . Materials Park, Огайо: ASM International. ISBN 978-1-62708-155-9.
  4. ^ ab Иттрий и все лантаноиды, за исключением Ce и Pm, наблюдались в степени окисления 0 в комплексах бис(1,3,5-три-трет-бутилбензола), см. Cloke, F. Geoffrey N. (1993). "Соединения скандия, иттрия и лантаноидов с нулевой степенью окисления". Chem. Soc. Rev. 22 : 17–24. doi :10.1039/CS9932200017.и Арнольд, Полли Л.; Петрухина, Марина А.; Боченков, Владимир Е.; Шабатина, Татьяна И.; Загорский, Вячеслав В.; Cloke (2003-12-15). "Комплексообразование аренов с атомами Sm, Eu, Tm и Yb: спектроскопическое исследование при переменной температуре". Журнал металлоорганической химии . 688 (1–2): 49–55. doi :10.1016/j.jorganchem.2003.08.028.
  5. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 28. ISBN 978-0-08-037941-8.
  6. ^ Lide, DR, ред. (2005). "Магнитная восприимчивость элементов и неорганических соединений". CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (86-е изд.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  7. ^ Уист, Роберт (1984). CRC, Справочник по химии и физике . Бока-Ратон, Флорида: Chemical Rubber Company Publishing. стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
  8. ^ ab Connelly NG; Damhus T; Hartshorn RM; Hutton AT, ред. (2005). Номенклатура неорганической химии: Рекомендации ИЮПАК 2005 (PDF) . RSC Publishing. стр. 51. ISBN 978-0-85404-438-2. Архивировано (PDF) из оригинала 2009-03-04 . Получено 2007-12-17 .
  9. ^ abcdefg Коттон, Саймон А. (2006-03-15). "Скандий, иттрий и лантаноиды: неорганическая и координационная химия". Энциклопедия неорганической химии . doi :10.1002/0470862106.ia211. ISBN 978-0-470-86078-6.
  10. ^ abcdefgh «Руководство по охране труда и технике безопасности при работе с иттрием и его соединениями». Управление охраны труда и техники безопасности США. 2007-01-11. Архивировано из оригинала 2 марта 2013 г. Получено 2008-08-03 .(текст, являющийся общественным достоянием)
  11. ^ ab Greenwood 1997, стр. 946
  12. ^ ab Hammond, CR (1985). "Иттрий" (PDF) . Элементы . Национальная ускорительная лаборатория имени Ферми . стр. 4–33. ISBN 978-0-04-910081-7. Архивировано из оригинала (PDF) 26 июня 2008 г. . Получено 2008-08-26 .
  13. ^ Электроотрицательность скандия и иттрия находится между европием и гадолинием .
  14. ^ abcdefghij Даане 1968, с. 817
  15. ^ abcdefghijklm Лид, Дэвид Р., ред. (2007–2008). «Иттрий». CRC Handbook of Chemistry and Physics . Том 4. Нью-Йорк: CRC Press . стр. 41. ISBN 978-0-8493-0488-0.
  16. ^ ab Emsley 2001, стр. 498
  17. ^ Даане 1968, стр. 810.
  18. ^ Даане 1968, стр. 815.
  19. ^ Гринвуд 1997, стр. 945
  20. ^ Гринвуд 1997, стр. 1234
  21. ^ Гринвуд 1997, стр. 948
  22. ^ Гринвуд 1997, стр. 947
  23. ^ abc Шуман, Герберт; Федушкин, Игорь Л. (2006). "Скандий, иттрий и лантаноиды: металлоорганическая химия". Энциклопедия неорганической химии . doi :10.1002/0470862106.ia212. ISBN 978-0-470-86078-6.
  24. ^ Николай Б., Михеев; Ауэрман, Л.Н.; Румер, Игорь А.; Каменская, Алла Н.; Казакевич, М.З. (1992). «Аномальная стабилизация степени окисления 2+ лантаноидов и актинидов». Журнал химической науки . 61 (10): 990–998. Bibcode : 1992RuCRv..61..990M. doi : 10.1070/RC1992v061n10ABEH001011. S2CID  250859394.
  25. ^ Kang, Weekyung; ER Bernstein (2005). «Формирование кластеров оксида иттрия с использованием испарения импульсным лазером». Bull. Korean Chem. Soc . 26 (2): 345–348. doi : 10.5012/bkcs.2005.26.2.345 .
  26. ^ Тернер, Фрэнсис М. младший; Берольцхаймер, Дэниел Д.; Каттер, Уильям П.; Хелфрич, Джон (1920). The Condensed Chemical Dictionary. Нью-Йорк: Chemical Catalog Company. С. 492. Получено 12 августа 2008 г. Хлорид иттрия.
  27. ^ Спенсер, Джеймс Ф. (1919). Металлы редких земель. Нью-Йорк: Longmans, Green, and Co., стр. 135. Получено 12 августа 2008 г. Хлорид иттрия.
  28. ^ Пак, Андреас; Сара С. Рассел ; Дж. Майкл Г. Шелли и Марк ван Зуилен (2007). «Гео- и космохимия двойных элементов иттрия и гольмия». Geochimica et Cosmochimica Acta . 71 (18): 4592–4608. Бибкод : 2007GeCoA..71.4592P. дои : 10.1016/j.gca.2007.07.010.
  29. ^ abcd Гринвуд 1997, стр. 12–13
  30. ^ abcdefg Алехандро А. Сонцогни (менеджер базы данных), ред. (2008). "Таблица нуклидов". Аптон, Нью-Йорк: Национальный центр ядерных данных, Брукхейвенская национальная лаборатория . Архивировано из оригинала 21-07-2011 . Получено 13-09-2008 .
  31. ^ Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021-03-01). "Оценка ядерно-физических свойств NUBASE2020 *". Chinese Physics C. 45 ( 3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae. ISSN  1674-1137.
  32. ^ аб Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Блашо, Жан; Вапстра, Аалдерт Хендрик (2003), «Оценка NUBASE свойств ядра и распада», Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729....3A, doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11. 001
  33. ^ abcd Ван дер Крогт 2005
  34. ^ ab Emsley 2001, стр. 496
  35. ^ Гадолин 1794
  36. ^ Гринвуд 1997, стр. 944
  37. ^ Маршалл, Джеймс Л. Маршалл; Маршалл, Вирджиния Р. Маршалл (2015). «Повторное открытие элементов: редкие земли–начала» (PDF) . The Hexagon : 41–45 . Получено 30 декабря 2019 г. .
  38. ^ Маршалл, Джеймс Л. Маршалл; Маршалл, Вирджиния Р. Маршалл (2015). «Повторное открытие элементов: редкие земли–запутанные годы» (PDF) . The Hexagon : 72–77 . Получено 30 декабря 2019 г.
  39. ^ Уикс, Мэри Эльвира (1956). Открытие элементов (6-е изд.). Истон, Пенсильвания: Журнал химического образования.
  40. ^ "Иттрий". Королевское химическое общество . 2020. Получено 3 января 2020 г.
  41. ^ Вёлер, Фридрих (1828). «Ueber das Beryllium und Yttrium». Аннален дер Физик . 89 (8): 577–582. Бибкод : 1828AnP....89..577W. дои : 10.1002/andp.18280890805.
  42. ^ Хейзерман, Дэвид Л. (1992). «Элемент 39: Иттрий». Исследование химических элементов и их соединений. Нью-Йорк: TAB Books. С. 150–152. ISBN 0-8306-3018-X . 
  43. ^ Хейзерман, Дэвид Л. (1992). "Карл Густав Мосандер и его исследования редких земель" . Исследование химических элементов и их соединений . Нью-Йорк: TAB Books. стр. 41. ISBN 978-0-8306-3018-9.
  44. ^ Мосандер, Карл Густав (1843). «Ueber die das Cerium begleitenden neuen Metalle Lathanium und Didymium, поэтому wie über die mit der Yttererde vorkommen-den neuen Metalle Erbium und Terbium». Annalen der Physik und Chemie (на немецком языке). 60 (2): 297–315. Бибкод : 1843АнП...136..297М. дои : 10.1002/andp.18431361008.
  45. ^ «Иттербий». Британская энциклопедия . Британская энциклопедия, Inc., 2005.
  46. ^ ab Stwertka 1998, стр. 115.
  47. ^ Коплен, Тайлер Б.; Пейзер, Х.С. (1998). «История рекомендуемых значений атомного веса с 1882 по 1997 год: сравнение различий между текущими значениями и предполагаемыми неопределенностями более ранних значений (технический отчет)». Pure Appl. Chem . 70 (1): 237–257. doi : 10.1351/pac199870010237 . S2CID  96729044.
  48. ^ Динер, Питер (февраль 2016 г.). "Иттрий из Иттербю". Nature Chemistry . 8 (2): 192. Bibcode : 2016NatCh...8..192D. doi : 10.1038/nchem.2442 . ISSN  1755-4349. PMID  26791904.
  49. ^ abcd Wu, MK; et al. (1987). "Сверхпроводимость при 93 К в новой смешанной фазе Y-Ba-Cu-O Compound System при давлении окружающей среды". Physical Review Letters . 58 (9): 908–910. Bibcode :1987PhRvL..58..908W. doi : 10.1103/PhysRevLett.58.908 . PMID  10035069.
  50. ^ "иттрий". Lenntech . Получено 2008-08-26 .
  51. ^ abcdef Эмсли 2001, стр. 497
  52. ^ MacDonald, NS; Nusbaum, RE; Alexander, GV (1952). «Отложение иттрия в скелете». Журнал биологической химии . 195 (2): 837–841. doi : 10.1016/S0021-9258(18)55794-X . PMID  14946195.
  53. ^ abcde Эмсли 2001, стр. 495
  54. ^ Takaya et al., Yutaro (10 апреля 2018 г.). «Огромный потенциал глубоководной грязи как источника редкоземельных элементов». Scientific Reports . 8 (5763): 5763. Bibcode :2018NatSR...8.5763T. doi :10.1038/s41598-018-23948-5. PMC 5893572 . PMID  29636486. 
  55. ^ «Остров сокровищ: Открытие редких металлов на отдаленном тихоокеанском атолле стоит миллиарды долларов». Fox News . 2018-04-19.
  56. ^ abcdefghij Мортеани, Джулио (1991). «Редкие земли; их полезные ископаемые, добыча и техническое использование». Европейский журнал минералогии . 3 (4): 641–650. Бибкод : 1991EJMin...3..641M. дои : 10.1127/ejm/3/4/0641.
  57. ^ Каназава, Ясуо; Камитани, Масахару (2006). «Редкоземельные минералы и ресурсы в мире». Журнал сплавов и соединений . 408–412: 1339–1343. doi :10.1016/j.jallcom.2005.04.033.
  58. ^ abcde Наумов, А. В. (2008). «Обзор мирового рынка редкоземельных металлов». Российский журнал цветных металлов . 49 (1): 14–22. doi :10.1007/s11981-008-1004-6. S2CID  135730387.
  59. ^ "Mindat.org - Шахты, минералы и многое другое". www.mindat.org .
  60. ^ ab Burke, Ernst AJ (2008). "Использование суффиксов в названиях минералов" (PDF) . Elements . 4 (2): 96 . Получено 7 декабря 2019 .
  61. ^ ab "Международная минералогическая ассоциация - Комиссия по новым минералам, номенклатуре и классификации". Архивировано из оригинала 2019-08-10 . Получено 2018-10-06 .
  62. ^ abc Stwertka 1998, стр. 116
  63. ^ "Монацит-(Ce): Информация о минералах, данные и местонахождения". www.mindat.org . Получено 2019-11-03 .
  64. ^ "Xenotime-(Y): Информация о минералах, данные и местонахождения". www.mindat.org .
  65. ^ Чжэн, Цзопин; Линь Чуаньсянь (1996). «Поведение редкоземельных элементов (РЗЭ) во время выветривания гранитов в южной части Гуанси, Китай». Китайский журнал геохимии . 15 (4): 344–352. doi :10.1007/BF02867008. S2CID  130529468.
  66. ^ аб Холлеман, Арнольд Ф.; Виберг, Эгон; Виберг, Нильс (1985). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (91–100 изд.). Вальтер де Грюйтер. стр. 1056–1057. ISBN 978-3-11-007511-3.
  67. ^ ab "Mineral Commodity Summarys" (PDF) . minerals.usgs.gov . Получено 26.12.2016 .
  68. ^ ab Daane 1968, стр. 818
  69. ^ Патент США 5935888, «Пористый нитрид кремния с ориентированными стержневидными зернами», выдан 10 августа 1999 г., передан Agency Ind Science Techn (Япония) и Fine Ceramics Research Ass (Япония) 
  70. ^ Карли, Ларри (декабрь 2000 г.). «Свечи зажигания: что дальше после платины?». Counterman . Архивировано из оригинала 2008-05-01 . Получено 2008-09-07 .
  71. ↑ Патент США 4533317, Эддисон, Гилберт Дж., «Оболочки из оксида иттрия для фонарей на топливе», выдан 06.08.1985, передан The Coleman Company, Inc. 
  72. ^ Джаффе, Х. У. (1951). «Роль иттрия и других второстепенных элементов в группе граната» (PDF) . American Mineralogist : 133–155 . Получено 26.08.2008 .
  73. ^ Princep, Andrew J.; Ewings, Russell A.; Boothroyd, Andrew T. (14 ноября 2017 г.). "Полный спектр магнонов иттриевого железного граната". Quantum Materials . 2 : 63. arXiv : 1705.06594 . Bibcode : 2017npjQM...2...63P. doi : 10.1038/s41535-017-0067-y. S2CID  66404203.
  74. ^ Vajargah, S. Hosseini; Madaahhosseini, H.; Nemati, Z. (2007). «Подготовка и характеристика нанокристаллических порошков иттриевого железного граната (YIG) путем самосжигания нитратно-цитратного геля». Журнал сплавов и соединений . 430 (1–2): 339–343. doi :10.1016/j.jallcom.2006.05.023.
  75. ^ Патент США 6409938, Команзо Холли Энн, «Метод синтеза флюса фторида алюминия для производства легированного церием YAG», выдан 25 июня 2002 г., передан General Electrics 
  76. ^ Справочное руководство GIA Gem . Геммологический институт Америки . 1995. ISBN 978-0-87311-019-8.
  77. ^ Кисс, З. Дж.; Прессли, Р. Дж. (1966). «Кристаллические твердотельные лазеры». Труды IEEE . 54 (10): 1474–86. doi :10.1109/PROC.1966.5112. PMID  20057583.
  78. ^ Kong, J.; Tang, DY; Zhao, B.; Lu, J.; Ueda, K.; Yagi, H. и Yanagitani, T. (2005). "9,2-ваттный лазер на диодной накачке на основе Yb:Y2O3 керамики". Applied Physics Letters . 86 (16): 116. Bibcode : 2005ApPhL..86p1116K. doi : 10.1063/1.1914958 .
  79. ^ Токуракава, М.; Такаичи, К.; Сиракава, А.; Уэда, К.; Яги, Х.; Янагитани Т. и Каминский А.А. (2007). « Керамический лазер Yb 3+ :Y 2 O 3 с диодной накачкой и синхронизацией мод, 188 фс ». Письма по прикладной физике . 90 (7): 071101. Бибкод : 2007ApPhL..90g1101T. дои : 10.1063/1.2476385.
  80. ^ Голубович, Александр В.; Николич, Слободанка Н.; Гаич, Радош; Джурич, Стеван; Валчич, Андрея (2002). «Рост монокристаллов Nd:YAG». Журнал Сербского химического общества . 67 (4): 91–300. дои : 10.2298/JSC0204291G .
  81. ^ "Иттрий". Периодическая таблица элементов: LANL . Национальная безопасность Лос-Аламоса.
  82. ^ Берг, Джессика. "Cubic Zirconia". Государственный университет Эмпории . Архивировано из оригинала 24-09-2008 . Получено 26-08-2008 .
  83. ^ Адамс, Грегори П. и др. (2004). «Однократное лечение меченым иттрием-90 диатело CHX-A ' '–C6.5 подавляет рост установленных ксенотрансплантатов человеческих опухолей у иммунодефицитных мышей». Cancer Research . 64 (17): 6200–6206. doi :10.1158/0008-5472.CAN-03-2382. PMID  15342405. S2CID  34205736.
  84. ^ Салем, Р.; Левандовски, Р. Дж. (2013). «Химиоэмболизация и радиоэмболизация при гепатоцеллюлярной карциноме». Клиническая гастроэнтерология и гепатология . 11 (6): 604–611. doi :10.1016/j.cgh.2012.12.039. PMC 3800021. PMID 23357493  . 
  85. ^ Фишер, М.; Моддер, Г. (2002). «Радионуклидная терапия воспалительных заболеваний суставов». Nuclear Medicine Communications . 23 (9): 829–831. doi :10.1097/00006231-200209000-00003. PMID  12195084.
  86. ^ Gianduzzo, Troy; Colombo, Jose R. Jr.; Haber, Georges-Pascal; Hafron, Jason; Magi-Galluzzi, Cristina; Aron, Monish; Gill, Inderbir S.; Kaouk, Jihad H. (2008). «Лазерная роботизированная нервосберегающая радикальная простатэктомия: пилотное исследование технической осуществимости на модели собак». BJU International . 102 (5): 598–602. doi :10.1111/j.1464-410X.2008.07708.x. PMID  18694410. S2CID  10024230.
  87. ^ "Оксид иттрия-бария-меди – YBCO". Имперский колледж . Получено 20 декабря 2009 г.
  88. ^ "40Ah Thunder Sky Winston LiFePO4 Battery WB-LYP40AHA". www.evlithium.com . Получено 2021-05-26 .
  89. ^ "Литий-иттрий-железо-фосфатная батарея". 2013-08-22 . Получено 2019-07-21 .
  90. ^ "CDC – NIOSH Карманный справочник по химическим опасностям – Иттрий". www.cdc.gov . Получено 27.11.2015 .

Библиография

Дальнейшее чтение

Библиотечные ресурсы об
иттрии
  • Онлайн книги
  • Ресурсы в вашей библиотеке
  • Ресурсы в других библиотеках

Внешние ссылки

Послушайте эту статью ( 29 минут )
Разговорный значок Википедии
Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 12 июля 2011 года и не отражает последующие правки. ( 2011-07-12 )
( Аудиопомощь  · Больше устных статей )
Найдите значение слова «иттрий» в Викисловаре, бесплатном словаре.
На Викискладе есть медиафайлы по теме Иттрий.