stringtranslate.com

Иттрий

Иттрий — химический элемент ; он имеет символ Y и атомный номер 39. Это серебристо-металлический переходный металл, химически похожий на лантаноиды , и его часто классифицируют как « редкоземельный элемент ». [6] Иттрий почти всегда встречается в сочетании с лантаноидными элементами в редкоземельных минералах и никогда не встречается в природе в свободном виде. 89 Y — единственный стабильный изотоп и единственный изотоп, обнаруженный в земной коре .

Наиболее важным в настоящее время применением иттрия является компонент люминофоров , особенно тех, которые используются в светодиодах . Исторически он когда-то широко использовался в красных люминофорах в дисплеях с электронно-лучевой трубкой телевизоров . [7] Иттрий также используется в производстве электродов , электролитов , электронных фильтров , лазеров , сверхпроводников , различных медицинских применений и отслеживания различных материалов для улучшения их свойств.

Иттрий не имеет известной биологической роли. Воздействие соединений иттрия может вызвать заболевание легких у человека. [8]

Этимология

Элемент назван в честь иттербита , минерала, впервые обнаруженного в 1787 году химиком Карлом Акселем Аррениусом . Он назвал минерал в честь деревни Иттерби в Швеции , где он был обнаружен. Когда позже выяснилось, что одно из химических веществ в иттербите представляет собой ранее неопознанный элемент, этот элемент был назван иттрием в честь минерала.

Характеристики

Характеристики

Иттрий — мягкий, серебристо-металлический, блестящий и высококристаллический переходный металл 3-й группы . Как и ожидалось по периодическим тенденциям , он менее электроотрицательен , чем его предшественник в группе, скандий , и менее электроотрицательен, чем следующий член периода 5 , цирконий . Однако из-за лантаноидного сокращения он также менее электроотрицательен, чем его преемник в группе лютеций . [9] [10] [11] Иттрий — первый элемент d-блока пятого периода.

Чистый элемент относительно стабилен на воздухе в объемном виде благодаря пассивации защитного оксида ( Y
2О
3) пленка, образующаяся на поверхности. Эта пленка может достигать толщины 10  мкм при нагревании иттрия до 750° C в водяном паре . [12] Однако в тонкоизмельченном виде иттрий очень нестабилен на воздухе; стружка или стружка металла могут воспламениться на воздухе при температуре выше 400 °C. [13] Нитрид иттрия (YN) образуется при нагревании металла до 1000 °C в азоте . [12]

Сходство с лантанидами

Сходство иттрия с лантанидами настолько сильно , что элемент был отнесен к ним в группу редкоземельных элементов [6] и всегда встречается в природе вместе с ними в редкоземельных минералах . [14] По химическому составу иттрий больше напоминает эти элементы, чем его сосед в периодической таблице, скандий , [15] и если бы физические свойства были построены в зависимости от атомного номера , то кажущийся номер иттрия был бы от 64,5 до 67,5, что помещало бы его между лантанидами. гадолиний и эрбий . [16]

Он часто также попадает в тот же диапазон порядка реакции, [12] напоминая тербий и диспрозий по своей химической активности. [7] 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. [12] [17] Несмотря на то, что лантаноиды находятся на одну строку ниже в периодической таблице, чем иттрий, сходство атомных радиусов можно объяснить сокращением лантаноидов . [18]

Одно из немногих заметных различий между химией иттрия и химией лантаноидов заключается в том, что иттрий почти исключительно трехвалентен , тогда как около половины лантаноидов могут иметь валентность, отличную 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 ). [12]

Соединения и реакции

Слева: растворимые соли иттрия реагируют с карбонатом, образуя белый осадок карбоната иттрия. Справа: карбонат иттрия растворим в избытке раствора карбоната щелочного металла.

Будучи трехвалентным переходным металлом, иттрий образует различные неорганические соединения , обычно в степени окисления +3, отдавая все три своих валентных электрона . [19] Хорошим примером является оксид иттрия(III) ( Y
2О
3), также известный как иттрий, шестикоординатное белое твердое тело. [20]

Иттрий образует нерастворимые в воде фторид , гидроксид и оксалат , но его бромид , хлорид , йодид , нитрат и сульфат растворимы в воде. [12] Ион Y 3+ бесцветен в растворе из-за отсутствия электронов в d- и f- электронных оболочках . [12]

Вода легко реагирует с иттрием и его соединениями с образованием Y.
2О
3. [14] Концентрированные азотная и плавиковая кислоты не атакуют иттрий быстро, в отличие от других сильных кислот. [12]

С галогенами иттрий образует тригалогениды , такие как фторид иттрия (III) ( YF
3), хлорид иттрия(III) ( YCl
3) и бромид иттрия (III) ( YBr
3) при температуре выше примерно 200 °C. [8] Точно так же углерод , фосфор , селен , кремний и сера образуют бинарные соединения с иттрием при повышенных температурах. [12]

Иттрийорганическая химия - это изучение соединений, содержащих связи углерод-иттрий. Известно, что некоторые из них имеют иттрий в степени окисления 0. [3] [21] (Состояние +2 наблюдалось в хлоридных расплавах, [22] и +1 в оксидных кластерах в газовой фазе. [23] ) Некоторые реакции тримеризации были проведены с использованием иттрийорганических соединений в качестве катализаторов. [21] В этих синтезах используется YCl.
3в качестве исходного материала, полученного из Y
2О
3и концентрированную соляную кислоту и хлорид аммония . [24] [25]

Гаптичность — это термин, описывающий координацию группы смежных атомов лиганда, связанного с центральным атомом; оно обозначается греческим символом эта , η. Комплексы иттрия были первыми примерами комплексов, в которых карборанильные лиганды были связаны с ad 0 -металлическим центром через η 7 -гаптичность. [21] Испарение интеркаляционных соединений графита графит–Y или графит– Y.
2О
3приводит к образованию эндоэдральных фуллеренов , таких как Y@C 82 . [7] Исследования электронного спинового резонанса показали образование пар ионов Y 3+ и (C 82 ) 3- . [7] Карбиды Y 3 C, Y 2 C и YC 2 могут гидролизоваться с образованием углеводородов . [12]

Изотопы и нуклеосинтез

Иттрий в Солнечной системе был создан посредством звездного нуклеосинтеза , в основном посредством s-процесса (≈72%), но также и посредством r-процесса (≈28%). [26] R-процесс заключается в быстром захвате нейтронов более легкими элементами во время взрывов сверхновых . S-процесс — это медленный нейтронный захват более легких элементов внутри пульсирующих красных гигантов. [27]

Зернистое желтое пятно неправильной формы с красным ободком на черном фоне.
Мира является примером красного гиганта, в котором была создана большая часть иттрия в Солнечной системе.

Изотопы иттрия являются одними из наиболее распространенных продуктов ядерного деления урана при ядерных взрывах и ядерных реакторах. В контексте обращения с ядерными отходами наиболее важными изотопами иттрия являются 91 Y и 90 Y с периодом полураспада 58,51 дня и 64 часа соответственно. [28] Хотя 90 Y имеет короткий период полураспада, он существует в вековом равновесии со своим долгоживущим родительским изотопом, стронцием-90 ( 90 Sr) с периодом полураспада 29 лет. [13]

Все элементы группы 3 имеют нечетный атомный номер и, следовательно, мало стабильных изотопов . [9] Скандий имеет один стабильный изотоп , а сам иттрий имеет только один стабильный изотоп, 89 Y, который также является единственным изотопом, встречающимся в природе. Однако редкоземельные элементы лантаноидов содержат элементы с четным атомным номером и множество стабильных изотопов. Считается, что иттрий-89 более распространен, чем мог бы быть в противном случае, отчасти из-за s-процесса, который дает достаточно времени для распада изотопов, созданных в результате других процессов, путем эмиссии электронов (нейтрон → протон). [27] [a] Такой медленный процесс имеет тенденцию отдавать предпочтение изотопам с атомными массовыми числами (A = протоны + нейтроны) около 90, 138 и 208, которые имеют необычайно стабильные атомные ядра с 50, 82 и 126 нейтронами соответственно. [27] [b] Считается, что такая стабильность является результатом их очень низкого сечения захвата нейтронов . [27] Электронная эмиссия изотопов с такими массовыми числами просто менее распространена из-за этой стабильности, в результате чего они имеют более высокое содержание. [13] 89 Y имеет массовое число, близкое к 90, и содержит 50 нейтронов в ядре.

Было обнаружено по крайней мере 32 синтетических изотопа иттрия, их атомное массовое число варьируется от 76 до 108. [28] Наименее стабильным из них является 106 Y с периодом полураспада >150  нс ( 76 Y имеет период полураспада >150 нс ). жизнь >200 нс), а наиболее стабильным является 88 Y с периодом полураспада 106,626 дней. [28] За исключением изотопов 91 Y, 87 Y и 90 Y с периодом полураспада 58,51 дня, 79,8 часа и 64 часа соответственно, все остальные изотопы имеют период полураспада менее суток, а большинство меньше часа. [28]

Изотопы иттрия с массовыми числами 88 или ниже распадаются в основном за счет испускания позитронов (протон → нейтрон) с образованием изотопов стронция ( Z  = 38). [28] Изотопы иттрия с массовыми числами 90 или выше распадаются в основном за счет электронной эмиссии (нейтрон → протон) с образованием изотопов циркония (Z = 40). [28] Также известно, что изотопы с массовыми числами 97 или выше имеют незначительные пути распада β - эмиссии замедленных нейтронов . [29]

Иттрий имеет по крайней мере 20 метастабильных («возбужденных») изомеров с массовым числом от 78 до 102. [28] [c] Для 80 Y и 97 Y наблюдались множественные состояния возбуждения. [28] Хотя ожидается, что большинство изомеров иттрия Чтобы быть менее стабильными, чем их основное состояние , 78m Y, 84m Y, 85m Y, 96m Y, 98m1 Y, 100m Y и 102m Y имеют более длительный период полураспада, чем их основные состояния, поскольку эти изомеры распадаются путем бета-распада, а не изомерно. переход . [29]

История

В 1787 году химик по совместительству Карл Аксель Аррениус нашел тяжелую черную скалу в старом карьере недалеко от шведской деревни Иттербю (ныне часть Стокгольмского архипелага ). [30] Полагая, что это неизвестный минерал, содержащий недавно открытый элемент вольфрам , [31] он назвал его иттербитом [d] и отправил образцы различным химикам для анализа. [30]

Черно-белый бюст молодого человека с шейным платком в пальто. Волосы лишь слегка окрашены и выглядят седыми.
Йохан 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. [32] [e] Андерс Густав Экеберг подтвердил идентификацию в 1797 году и назвал новый оксид иттрия . [33] В течение десятилетий после того, как Антуан Лавуазье разработал первое современное определение химических элементов , считалось, что земли можно разложить на их элементы, а это означает, что открытие новой земли было эквивалентно открытию элемента внутри, который в в этом случае был бы иттрий . [ж] [34] [35] [36]

Фридриху Велеру приписывают первое выделение металла в 1828 году путем реакции летучего хлорида, который, как он полагал, был хлоридом иттрия, с калием. [37] [38] [39]

В 1843 году Карл Густав Мосандер обнаружил, что образцы иттрия содержат три оксида: белый оксид иттрия (иттрий), желтый оксид тербия (в то время его сбивчиво называли «эрбия») и розовый оксид эрбия (названный в то время «тербием»). время). [40] [41] Четвертый оксид, оксид иттербия , был выделен в 1878 году Жаном Шарлем Галиссаром де Мариньяком . [42] Позднее из каждого из этих оксидов были выделены новые элементы, и каждый элемент был назван каким-то образом в честь Иттерби, деревни недалеко от карьера, где они были найдены (см. иттербий , тербий и эрбий ). [43] В последующие десятилетия семь других новых металлов были обнаружены в «иттрии Гадолина». [30] Поскольку иттрий оказался минералом, а не оксидом, Мартин Генрих Клапрот переименовал его в гадолинит в честь Гадолина. [30]

До начала 1920-х годов для элемента использовался химический символ Yt , после чего Y стал широко использоваться. [44] [45]

В 1987 году было обнаружено, что оксид иттрия, бария и меди обеспечивает высокотемпературную сверхпроводимость . [46] Это был лишь второй известный материал, демонстрирующий это свойство, [46] и первый известный материал, достигший сверхпроводимости выше (экономически важной) точки кипения азота. [г]

Вхождение

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

Избыток

Иттрий содержится в большинстве редкоземельных минералов , [10] он встречается в некоторых урановых рудах, но никогда не встречается в земной коре в виде свободного элемента. [47] Около 31  ppm земной коры составляет иттрий, [7] что делает его 28-м по распространенности элементом, в 400 раз более распространенным, чем серебро . [48] ​​Иттрий обнаруживается в почве в концентрациях от 10 до 150 частей на миллион (в среднем по сухой массе 23 частей на миллион) и в морской воде в концентрации 9  частей на миллион . [48] ​​Образцы лунных пород, собранные в ходе американского проекта «Аполлон», имеют относительно высокое содержание иттрия. [43]

Иттрий не имеет известной биологической роли, хотя он обнаружен в большинстве, если не во всех, организмах и имеет тенденцию концентрироваться в печени, почках, селезенке, легких и костях человека. [49] Обычно во всем организме человека содержится всего лишь 0,5 миллиграмма (0,0077 г); грудное молоко человека содержит 4 ppm. [50] Иттрий можно найти в съедобных растениях в концентрациях от 20 до 100 частей на миллион (в свежем весе), при этом наибольшее количество содержится в капусте . [50] Семена древесных растений имеют самую высокую из известных концентраций, достигающую 700 частей на миллион. [50]

По состоянию на апрель 2018 года имеются сообщения об обнаружении очень крупных запасов редкоземельных элементов на глубоководном дне в нескольких сотнях километров от крошечного японского острова Минами-Торишима , также известного как остров Маркус. Согласно исследованию, опубликованному в Scientific Reports , это место описывается как имеющее «огромный потенциал» для редкоземельных элементов и иттрия (REY) . [51] «Эта грязь, богатая REY, имеет большой потенциал в качестве ресурса редкоземельных металлов из-за огромного количества доступных минералов и ее выгодных минералогических свойств», - говорится в исследовании. Исследование показывает, что более 16 миллионов коротких тонн (15 миллиардов килограммов) редкоземельных элементов могут быть «разработаны в ближайшем будущем». Помимо иттрия (Y), который используется в таких продуктах, как объективы фотоаппаратов и экраны мобильных телефонов, обнаружены редкоземельные элементы: европий (Eu), тербий (Tb) и диспрозий (Dy). [52]

Производство

Поскольку иттрий химически подобен лантанидам, он встречается в тех же рудах ( редкоземельных минералах ) и извлекается с помощью тех же процессов очистки. Существует небольшое различие между легкими (LREE) и тяжелыми редкоземельными элементами (HREE), но это различие не является совершенным. Иттрий сконцентрирован в группе HREE из-за размера его иона, хотя он имеет меньшую атомную массу . [53] [54]

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

Редкоземельные элементы (РЗЭ) поступают в основном из четырех источников: [55]

Один из методов получения чистого иттрия из смешанных оксидных руд — растворение оксида в серной кислоте и фракционирование его методом ионообменной хроматографии . При добавлении щавелевой кислоты оксалат иттрия выпадает в осадок. Оксалат превращается в оксид при нагревании в атмосфере кислорода. В результате реакции полученного оксида иттрия с фторидом водорода получается фторид иттрия . [63] Когда в качестве экстрагентов используются соли 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 способом получают 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 остальных элементов.

К 2001 году годовое мировое производство оксида иттрия достигло 600 тонн (660 коротких тонн ); к 2014 году он увеличился до 6 400 тонн (7 000 коротких тонн). [48] ​​[64] Мировые запасы оксида иттрия оценивались в 2014 году в более чем 450 000 тонн (500 000 коротких тонн). В число стран-лидеров по этим запасам вошли Австралия, Бразилия, Китай, Индия и США. [64] Лишь несколько тонн металлического иттрия производятся каждый год путем восстановления фторида иттрия до металлической губки с помощью кальциево -магниевого сплава. Для плавления иттрия достаточно температуры дуговой печи более 1600 °C. [48] ​​[63]

Приложения

Потребитель

Сорок столбцов овальных точек высотой 30 точек. Сначала красный, затем зеленый, затем синий. Столбцы красного цвета начинаются с четырех красных точек снизу, которых становится больше с каждым столбцом вправо.
Иттрий — один из элементов, который использовался для придания красного цвета ЭЛТ-телевизорам .

Красный компонент электронно-лучевых трубок цветного телевидения обычно излучается иттрием ( Y2О3) или сульфид оксида иттрия ( Y
2О
2S ) решетка-матрица , легированная катионом европия (III) (Eu 3+ ) люминофорами . [13] [7] [h] Сам красный цвет излучается европием, в то время как иттрий собирает энергию электронной пушки и передает ее люминофору. [65] Соединения иттрия могут служить решетками-хозяевами для легирования различными катионами лантаноидов . Tb 3+ можно использовать в качестве легирующего агента для получения зеленой люминесценции . Таким образом, 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 . [66]

Соединения иттрия используются в качестве катализатора полимеризации этилена . [13] В качестве металла иттрий используется в электродах некоторых высокоэффективных свечей зажигания . [67] Иттрий используется в газовых оболочках пропановых фонарей в качестве замены тория , который является радиоактивным . [68]

Гранаты

Лазерный стержень Nd:YAG диаметром 0,5 см (0,20 дюйма)

Иттрий используется в производстве большого количества синтетических гранатов , [69] , а иттрий используется для изготовления иттрий-железных гранатов ( Y
3Фе
5О
12, также «YIG»), которые являются очень эффективными микроволновыми фильтрами [13] , которые, как недавно было показано, имеют более сложные и дальнодействующие магнитные взаимодействия, чем предполагалось в течение предыдущих четырех десятилетий. [70] Иттриевые, железные , алюминиевые и гадолиниевые гранаты (например, Y 3 (Fe,Al) 5 O 12 и Y 3 (Fe,Gd) 5 O 12 ) обладают важными магнитными свойствами. [13] YIG также очень эффективен в качестве передатчика и преобразователя акустической энергии. [71] Алюмоиттриевый гранат ( Y
3Ал
5О
12или YAG) имеет твердость 8,5 и также используется в качестве драгоценного камня в ювелирных изделиях (имитация алмаза ). [13] Кристаллы иттрий -алюминиевого граната (YAG:Ce), легированные церием, используются в качестве люминофоров для изготовления белых светодиодов . [72] [73] [74]

YAG , иттрий, фторид лития иттрия ( LiYF
4) и ортованадат иттрия ( YVO
4) используются в сочетании с такими легирующими добавками , как неодим , эрбий , иттербий, в лазерах ближнего инфракрасного диапазона . [75] [76] YAG-лазеры могут работать на высокой мощности и используются для сверления и резки металла. [59] Монокристаллы легированного YAG обычно производятся методом Чохральского . [77]

Усилитель материала

Небольшие количества иттрия (от 0,1 до 0,2%) использовались для уменьшения размеров зерен хрома , молибдена , титана и циркония . [78] Иттрий используется для повышения прочности алюминиевых и магниевых сплавов. [13] Добавление иттрия в сплавы обычно улучшает обрабатываемость, повышает устойчивость к высокотемпературной рекристаллизации и значительно повышает устойчивость к высокотемпературному окислению (см. обсуждение графитовых конкреций ниже). [65]

Иттрий можно использовать для раскисления ванадия и других цветных металлов . [13] Иттрий стабилизирует кубическую форму циркония в ювелирных изделиях. [79]

Иттрий изучался в качестве шаровидного агента в ковком чугуне , образуя из графита компактные узелки вместо хлопьев, чтобы повысить пластичность и сопротивление усталости. [13] Обладая высокой температурой плавления , оксид иттрия используется в некоторых керамических изделиях и стекле для придания ударопрочности и свойств низкого теплового расширения . [13] Те же самые свойства делают такое стекло полезным в объективах фотоаппаратов . [48]

Медицинский

Радиоактивный изотоп иттрий-90 используется в таких препаратах, как иттрий Y 90-DOTA-тир3-октреотид и иттрий Y 90 ибритумомаб тиуксетан для лечения различных видов рака , включая лимфому , лейкемию , рак печени, яичников, колоректальный рак, рак поджелудочной железы и костей. [50] Он действует путем присоединения к моноклональным антителам , которые, в свою очередь, связываются с раковыми клетками и убивают их посредством интенсивного β-излучения иттрия-90 (см. Терапия моноклональными антителами ). [80]

Методика, называемая радиоэмболизацией , используется для лечения гепатоцеллюлярной карциномы и метастазов в печень . Радиоэмболизация — это малотоксичная целенаправленная терапия рака печени, в которой используются миллионы крошечных шариков из стекла или смолы, содержащих радиоактивный иттрий-90. Радиоактивные микросферы доставляются непосредственно в кровеносные сосуды, питающие определенные опухоли/сегменты или доли печени. Это минимально инвазивный метод, и пациентов обычно можно выписать через несколько часов. Эта процедура не может устранить все опухоли по всей печени, но воздействует на один сегмент или одну долю за раз и может потребовать нескольких процедур. [81]

См. также радиоэмболизацию в случае комбинированного цирроза печени и гепатоцеллюлярной карциномы.

Иглы из иттрия-90, которые могут резать более точно, чем скальпели, использовались для перерезания болевых нервов в спинном мозге [31] , а иттрий-90 также используется для проведения радионуклидной синовэктомии при лечении воспаленных суставов. , особенно колени, у людей с такими заболеваниями, как ревматоидный артрит . [82]

Лазер на иттрий-алюминиевом гранате, легированный неодимом, использовался в экспериментальной роботизированной радикальной простатэктомии у собак в попытке уменьшить повреждение коллатеральных нервов и тканей [83] , а лазеры, легированные эрбием, начинают использоваться для косметической обработки кожи. шлифовка. [7]

Сверхпроводники

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

Иттрий является ключевым ингредиентом сверхпроводника иттрий -барий-медь (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 . 46] Этот сверхпроводник примечателен тем, что рабочая температура сверхпроводимости превышает точку кипения жидкого азота (77,1 К). [46] Поскольку жидкий азот дешевле, чем жидкий гелий , необходимый для металлических сверхпроводников, эксплуатационные затраты на применение будут меньше.

Реальный сверхпроводящий материал часто обозначается как YBa 2 Cu 3 O 7– d , где для сверхпроводимости d должно быть меньше 0,7. Причина этого до сих пор не ясна, но известно, что вакансии возникают только в определенных местах кристалла, плоскостях и цепочках оксида меди, вызывая своеобразную степень окисления атомов меди, что так или иначе приводит к сверхпроводящее поведение.

Теория низкотемпературной сверхпроводимости 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 до сих пор остается загадкой. Что известно, так это то, что для возникновения сверхпроводимости необходимо точно контролировать состав медно-оксидных материалов. [84]

Этот сверхпроводник представляет собой черно-зеленый многокристаллический многофазный минерал. Исследователи изучают класс материалов, известных как перовскиты , которые представляют собой альтернативные комбинации этих элементов, в надежде разработать практичный высокотемпературный сверхпроводник . [59]

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 обладают высокой плотностью энергии , хорошей безопасностью и длительным сроком 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 устройствах ( автономные солнечные системы), электромобилях (некоторые автомобили), а также в других приложениях (подводные лодки, корабли), подобно батареям LFP, но часто с повышенной безопасностью и увеличенным сроком службы. Элементы LYP имеют по существу то же номинальное напряжение, что и LFP, 3,25  В, но максимальное зарядное напряжение составляет 4,0  В [85] , а характеристики зарядки и разрядки очень похожи. [86]

Другие приложения

В 2009 году профессор Мас Субраманиан и его коллеги из Университета штата Орегон обнаружили, что иттрий можно объединить с индием и марганцем с образованием интенсивно синего , нетоксичного, инертного, устойчивого к выцветанию пигмента — синего цвета YInMn — первого нового синего пигмента, открытого в 200 году. годы.

Меры предосторожности

В настоящее время иттрий не имеет известной биологической роли и может быть очень токсичным для людей, животных и растений. [8]

Водорастворимые соединения иттрия считаются слаботоксичными, а его нерастворимые соединения нетоксичны. [50] В экспериментах на животных иттрий и его соединения вызывали повреждение легких и печени, хотя токсичность варьируется в зависимости от разных соединений иттрия. У крыс вдыхание цитрата иттрия вызывало отек легких и одышку , а вдыхание хлорида иттрия вызывало отек печени, плевральный выпот и легочную гиперемию. [8]

Воздействие соединений иттрия на человека может вызвать заболевание легких. [8] Рабочие, подвергшиеся воздействию пыли ванадата иттрия и европия, испытывали легкое раздражение глаз, кожи и верхних дыхательных путей, хотя это может быть вызвано содержанием ванадия , а не иттрия. [8] Острое воздействие соединений иттрия может вызвать одышку, кашель, боль в груди и цианоз . [8] Управление по безопасности и гигиене труда (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 Национальный институт охраны труда (NIOSH) предел воздействия (REL) составляет 1 мг/м 3 (5,8 × 10 -10  унций/куб. дюйм) в течение 8-часового рабочего дня. При уровнях 500 мг/м 3 (2,9 × 10 -7  унций/куб.дюйм) иттрий сразу становится опасен для жизни и здоровья . [87] Иттриевая пыль легко воспламеняется. [8]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ По сути, нейтрон становится протоном , а электрон и антинейтрино испускаются.
  2. ^ См.: магическое число.
  3. ^ Метастабильные изомеры имеют более высокие, чем обычно, энергетические состояния, чем соответствующее невозбужденное ядро, и эти состояния сохраняются до тех пор, пока изомера не испустится гамма-луч или конверсионный электрон . Они обозначаются буквой «m», стоящей рядом с массовым числом изотопа.
  4. ^ Иттербит был назван в честь деревни, рядом с которой он был обнаружен, плюс окончание -ite, указывающее на то, что это минерал.
  5. ^ Ствертка 1998, с. В № 115 говорится, что идентификация произошла в 1789 году, но умалчивается, когда было сделано это объявление. Ван дер Крогт 2005 цитирует оригинальную публикацию Гадолина, датированную 1794 годом.
  6. ^ Землям было присвоено окончание -a, а новым элементам обычно присваивается окончание -ium.
  7. ^ T c для YBCO составляет 93 К, а температура кипения азота - 77 К.
  8. ^ Эмсли 2001, с. В документе 497 говорится, что «оксисульфид иттрия, легированный европием (III), использовался в качестве стандартного красного компонента в цветных телевизорах», а Джексон и Кристиансен (1993) утверждают, что требовалось 5–10 г оксида иттрия и 0,5–1 г оксида европия. создать единый телевизионный экран, как цитируют Гупта и Кришнамурти.

Рекомендации

  1. ^ «Стандартные атомные массы: иттрий». ЦИАВ . 2021.
  2. ^ Прохаска, Томас; Ирргехер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; и другие. (04.05.2022). «Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)». Чистая и прикладная химия . doi : 10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  3. ^ ab Иттрий и все лантаноиды, кроме Ce и Pm, наблюдались в степени окисления 0 в комплексах бис (1,3,5-три-т-бутилбензола), см. Cloke, F. Geoffrey N. (1993). «Соединения скандия, иттрия и лантаноидов в нулевом состоянии окисления». хим. Соц. Преподобный . 22 : 17–24. дои : 10.1039/CS9932200017.и Арнольд, Полли Л.; Петрухина Марина Александровна; Боченков Владимир Евгеньевич; Шабатина Татьяна И.; Загорский Вячеслав В.; Клок (15 декабря 2003 г.). «Ареновое комплексообразование атомов 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.
  4. ^ Лиде, Д.Р., изд. (2005). «Магнитная восприимчивость элементов и неорганических соединений». Справочник CRC по химии и физике (PDF) (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  5. ^ Уэст, Роберт (1984). CRC, Справочник по химии и физике . Бока-Ратон, Флорида: Издательство компании Chemical Rubber Company. стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
  6. ^ аб Коннелли Н.Г.; Дамхус Т; Хартшорн Р.М.; Хаттон А.Т., ред. (2005). Номенклатура неорганической химии: Рекомендации ИЮПАК 2005 г. (PDF) . Издательство РСК. п. 51. ИСБН 978-0-85404-438-2. Архивировано (PDF) из оригинала 4 марта 2009 г. Проверено 17 декабря 2007 г.
  7. ^ abcdefg Коттон, Саймон А. (15 марта 2006 г.). «Скандий, иттрий и лантаноиды: неорганическая и координационная химия». Энциклопедия неорганической химии . дои : 10.1002/0470862106.ia211. ISBN 978-0-470-86078-6.
  8. ^ abcdefgh «Руководство по охране труда и технике безопасности для иттрия и его соединений». Управление по безопасности и гигиене труда США. 11 января 2007 г. Архивировано из оригинала 2 марта 2013 года . Проверено 3 августа 2008 г.(текст, являющийся общественным достоянием)
  9. ^ ab Greenwood 1997, с. 946
  10. ^ аб Хаммонд, ЧР (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 года . Проверено 26 августа 2008 г.
  11. ^ Электроотрицательность скандия и иттрия находится между европием и гадолинием .
  12. ^ abcdefghij Даане 1968, с. 817
  13. ^ abcdefghijklm Лиде, Дэвид Р., изд. (2007–2008). "Иттрий". CRC Справочник по химии и физике . Том. 4. Нью-Йорк: CRC Press . п. 41. ИСБН 978-0-8493-0488-0.
  14. ^ аб Эмсли 2001, с. 498
  15. ^ Даане 1968, с. 810.
  16. ^ Даане 1968, с. 815.
  17. ^ Гринвуд 1997, с. 945
  18. ^ Гринвуд 1997, с. 1234
  19. ^ Гринвуд 1997, с. 948
  20. ^ Гринвуд 1997, с. 947
  21. ^ abc Шуман, Герберт; Федушкин, Игорь Леонидович (2006). «Скандий, иттрий и лантаноиды: металлоорганическая химия». Энциклопедия неорганической химии . дои : 10.1002/0470862106.ia212. ISBN 978-0-470-86078-6.
  22. ^ Николай Б., Михеев; Ауэрман, Л.Н.; Румер, Игорь А.; Каменская Алла Н.; Казакевич, М.З. (1992). «Аномальная стабилизация степени окисления 2+ лантаноидов и актинидов». Российское химическое обозрение . 61 (10): 990–998. Бибкод : 1992RuCRv..61..990M. doi : 10.1070/RC1992v061n10ABEH001011. S2CID  250859394.
  23. ^ Кан, Викён; Э. Р. Бернштейн (2005). «Формирование кластеров оксида иттрия с помощью импульсного лазерного испарения». Бык. Корейская хим. Соц . 26 (2): 345–348. дои : 10.5012/bkcs.2005.26.2.345 .
  24. ^ Тернер, Фрэнсис М. младший; Берольцхаймер, Дэниел Д.; Каттер, Уильям П.; Хелфрих, Джон (1920). Сокращенный химический словарь. Нью-Йорк: Компания по химическому каталогу. стр. 492 . Проверено 12 августа 2008 г. Иттрий хлорид.
  25. ^ Спенсер, Джеймс Ф. (1919). Металлы редких земель. Нью-Йорк: Longmans, Green and Co., стр. 135 . Проверено 12 августа 2008 г. Иттрий хлорид.
  26. ^ 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.
  27. ^ abcd Greenwood 1997, стр. 12–13.
  28. ^ abcdefgh Алехандро А. Сонцогни (менеджер базы данных), изд. (2008). «Таблица нуклидов». Аптон, Нью-Йорк: Национальный центр ядерных данных, Брукхейвенская национальная лаборатория . Архивировано из оригинала 21 июля 2011 г. Проверено 13 сентября 2008 г.
  29. ^ 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
  30. ^ abcd Ван дер Крогт 2005
  31. ^ аб Эмсли 2001, с. 496
  32. ^ Гадолин 1794 г.
  33. ^ Гринвуд 1997, с. 944
  34. ^ Маршалл, Джеймс Л. Маршалл; Маршалл, Вирджиния Р. Маршалл (2015). «Повторное открытие элементов: Редкие Земли – Начало» (PDF) . Шестиугольник : 41–45 . Проверено 30 декабря 2019 г.
  35. ^ Маршалл, Джеймс Л. Маршалл; Маршалл, Вирджиния Р. Маршалл (2015). «Повторное открытие элементов: Редкие Земли – запутанные годы» (PDF) . Шестиугольник : 72–77 . Проверено 30 декабря 2019 г.
  36. ^ Уикс, Мэри Эльвира (1956). Открытие элементов (6-е изд.). Истон, Пенсильвания: Журнал химического образования.
  37. ^ «Иттрий». Королевское химическое общество . 2020 . Проверено 3 января 2020 г.
  38. ^ Вёлер, Фридрих (1828). «Ueber das Beryllium und Yttrium». Аннален дер Физик . 89 (8): 577–582. Бибкод : 1828AnP....89..577W. дои : 10.1002/andp.18280890805.
  39. ^ Хейзерман, Дэвид Л. (1992). «Элемент 39: Иттрий». Изучение химических элементов и их соединений. Нью-Йорк: TAB Books. стр. 150–152. ISBN 0-8306-3018-X . 
  40. ^ Хейзерман, Дэвид Л. (1992). «Карл Густав Мосандер и его исследования редких земель» . Изучение химических элементов и их соединений . Нью-Йорк: TAB Books. п. 41. ИСБН 978-0-8306-3018-9.
  41. ^ 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.
  42. ^ «Иттербий». Британская энциклопедия . Британская энциклопедия, Inc., 2005.
  43. ^ аб Ствертка 1998, с. 115.
  44. ^ Коплен, Тайлер Б.; Пейзер, HS (1998). «История рекомендуемых значений атомного веса с 1882 по 1997 год: сравнение различий между текущими значениями и расчетными неопределенностями более ранних значений (технический отчет)». Чистое приложение. Хим . 70 (1): 237–257. дои : 10.1351/pac199870010237 . S2CID  96729044.
  45. ↑ Динер, Питер (февраль 2016 г.). «Иттрий из Иттерби». Природная химия . 8 (2): 192. Бибкод : 2016НатЧ...8..192Д. дои : 10.1038/nchem.2442 . ISSN  1755-4349. ПМИД  26791904.
  46. ^ abcd Ву, МК; и другие. (1987). «Сверхпроводимость при 93 К в новой смешанной системе соединений Y-Ba-Cu-O при внешнем давлении». Письма о физических отзывах . 58 (9): 908–910. Бибкод : 1987PhRvL..58..908W. doi : 10.1103/PhysRevLett.58.908 . ПМИД  10035069.
  47. ^ «Иттрий». Леннтех . Проверено 26 августа 2008 г.
  48. ^ abcdef Эмсли 2001, стр. 497
  49. ^ Макдональд, Н.С.; Нусбаум, RE; Александр, Г.В. (1952). «Скелетное отложение иттрия». Журнал биологической химии . 195 (2): 837–841. дои : 10.1016/S0021-9258(18)55794-X . ПМИД  14946195.
  50. ^ abcde Эмсли 2001, с. 495
  51. ^ Такая и др., Ютаро (10 апреля 2018 г.). «Огромный потенциал глубоководных грязей как источника редкоземельных элементов». Научные отчеты . 8 (5763): 5763. Бибкод : 2018НатСР...8.5763Т. дои : 10.1038/s41598-018-23948-5. ПМЦ 5893572 . ПМИД  29636486. 
  52. ^ «Остров сокровищ: открытие редких металлов на отдаленном тихоокеанском атолле стоит миллиарды долларов» . Фокс Ньюс . 19 апреля 2018 г.
  53. ^ 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.
  54. ^ Канадзава, Ясуо; Камитани, Масахару (2006). «Редкоземельные минералы и ресурсы мира». Журнал сплавов и соединений . 408–412: 1339–1343. doi : 10.1016/j.jallcom.2005.04.033.
  55. ^ abcde Наумов, А.В. (2008). «Обзор мирового рынка редкоземельных металлов». Российский журнал цветных металлов . 49 (1): 14–22. дои : 10.1007/s11981-008-1004-6. S2CID  135730387.
  56. ^ "Mindat.org - Шахты, полезные ископаемые и многое другое" . www.mindat.org .
  57. ^ Аб Берк, Эрнст AJ (2008). «Использование суффиксов в названиях минералов» (PDF) . Элементы . 4 (2): 96 . Проверено 7 декабря 2019 г.
  58. ^ ab «Международная минералогическая ассоциация - Комиссия по новым минералам, номенклатуре и классификации». Архивировано из оригинала 10 августа 2019 г. Проверено 6 октября 2018 г.
  59. ^ abc Stwertka 1998, с. 116
  60. ^ «Монацит-(Ce): Информация о минералах, данные и местонахождение». www.mindat.org . Проверено 3 ноября 2019 г.
  61. ^ «Ксенотим-(Y): Информация о минералах, данные и местность». www.mindat.org .
  62. ^ Чжэн, Цзопин; Линь Чуаньсянь (1996). «Поведение редкоземельных элементов (РЗЭ) при выветривании гранитов на юге Гуанси, Китай». Китайский журнал геохимии . 15 (4): 344–352. дои : 10.1007/BF02867008. S2CID  130529468.
  63. ^ 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.
  64. ^ ab «Обзоры минеральных товаров» (PDF) . Minerals.usgs.gov . Проверено 26 декабря 2016 г.
  65. ^ аб Даане 1968, с. 818
  66. ^ Патент США 5935888, «Пористый нитрид кремния с ориентированными стержнеобразными зернами», выдан 10 августа 1999 г., передан Агентству Ind Science Techn (JP) и Fine Ceramics Research Ass (JP). 
  67. ^ Карли, Ларри (декабрь 2000 г.). «Свечи зажигания: что дальше после платины?». Контрман . Архивировано из оригинала 1 мая 2008 г. Проверено 7 сентября 2008 г.
  68. ^ Патент США 4533317, Аддисон, Гилберт Дж., «Оболочки из оксида иттрия для топливных фонарей», выдан 6 августа 1985 г., передан компании Coleman Company, Inc. 
  69. ^ Яффе, HW (1951). «Роль иттрия и других второстепенных элементов в группе граната» (PDF) . Американский минералог : 133–155 . Проверено 26 августа 2008 г.
  70. ^ Принцеп, Эндрю Дж.; Юингс, Рассел А.; Бутройд, Эндрю Т. (14 ноября 2017 г.). «Полный магнонный спектр железо-иттриевого граната». Квантовые материалы . 2 : 63. arXiv : 1705.06594 . Бибкод : 2017npjQM...2...63P. дои : 10.1038/s41535-017-0067-y. S2CID  66404203.
  71. ^ Ваджарга, С. Хоссейни; Мадаахоссейни, Х.; Немати, З. (2007). «Получение и характеристика нанокристаллических порошков железо-иттриевого граната (ЖИГ) методом самосжигания нитрат-цитратного геля». Журнал сплавов и соединений . 430 (1–2): 339–343. doi : 10.1016/j.jallcom.2006.05.023.
  72. ^ Патент США 6409938, Команзо Холли Энн, «Метод синтеза флюса фторида алюминия для производства YAG, легированного церием», выдан 25 июня 2002 г., передан General Electrics. 
  73. ^ Справочное руководство GIA Gem . Геммологический институт Америки . 1995. ISBN 978-0-87311-019-8.
  74. ^ Поцелуй, ZJ; Прессли, Р.Дж. (1966). «Кристаллические твердотельные лазеры». Труды IEEE . 54 (10): 1474–86. дои : 10.1109/PROC.1966.5112. ПМИД  20057583.
  75. ^ Конг, Дж.; Тан, ДЮ; Чжао, Б.; Лу, Дж.; Уэда, К.; Яги Х. и Янагитани Т. (2005). «Керамический лазер Yb:Y2O3 с диодной накачкой 9,2 Вт». Письма по прикладной физике . 86 (16): 116. Бибкод : 2005АпФЛ..86п1116К. дои : 10.1063/1.1914958 .
  76. ^ 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.
  77. ^ 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 .
  78. ^ «Иттрий». Периодическая таблица элементов: LANL . Национальная безопасность Лос-Аламоса.
  79. ^ Берг, Джессика. «Кубический цирконий». Государственный университет Эмпории . Архивировано из оригинала 24 сентября 2008 г. Проверено 26 августа 2008 г.
  80. ^ Адамс, Грегори П.; и другие. (2004). «Единичная обработка меченным иттрием-90 диателом CHX-A –C6.5 ингибирует рост прижившихся ксенотрансплантатов опухоли человека у мышей с иммунодефицитом». Исследования рака . 64 (17): 6200–6206. doi : 10.1158/0008-5472.CAN-03-2382. PMID  15342405. S2CID  34205736.
  81. ^ Салем, Р; Левандовски, Р.Дж. (2013). «Хиоэмболизация и радиоэмболизация гепатоцеллюлярной карциномы». Клиническая гастроэнтерология и гепатология . 11 (6): 604–611. дои : 10.1016/j.cgh.2012.12.039. ПМК 3800021 . ПМИД  23357493. 
  82. ^ Фишер, М.; Моддер, Г. (2002). «Радионуклидная терапия воспалительных заболеваний суставов». Коммуникации по ядерной медицине . 23 (9): 829–831. дои : 10.1097/00006231-200209000-00003. ПМИД  12195084.
  83. ^ Джандуццо, Трой; Коломбо, Хосе Р. младший; Хабер, Жорж-Паскаль; Хафрон, Джейсон; Маги-Галлуцци, Кристина; Арон, Мониш; Гилл, Индербир С.; Каук, Джихад Х. (2008). «Лазерная роботизированная нервосберегающая радикальная простатэктомия: пилотное исследование технической осуществимости на модели собаки». БЖУ Интернешнл . 102 (5): 598–602. дои : 10.1111/j.1464-410X.2008.07708.x. PMID  18694410. S2CID  10024230.
  84. ^ «Оксид иттрия, бария, меди - YBCO» . Имперский колледж . Проверено 20 декабря 2009 г.
  85. ^ "Аккумулятор Thunder Sky Winston LiFePO4 40 Ач WB-LYP40AHA" . www.evlithium.com . Проверено 26 мая 2021 г.
  86. ^ "Литий-иттрий-железо-фосфатная батарея" . 22 августа 2013 г. Проверено 21 июля 2019 г.
  87. ^ «CDC - Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям - Иттрий» . www.cdc.gov . Проверено 27 ноября 2015 г.

Библиография

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Послушайте эту статью ( 29 минут )
Разговорная иконка Википедии
Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 12 июля 2011 г. и не отражает последующие изменения. ( 12 июля 2011 г. )
( Аудио помощь  · Больше устных статей )
Найдите иттрий в Викисловаре, бесплатном словаре.
Викискладе есть медиафайлы по теме иттрия.