Hemijski element itrijum: svojstva, opis, upotreba

Element itrijum otkriven je krajem XVIII veka. Međutim, tek u posljednjih nekoliko decenija ovaj meki srebrni metal našao je široku primjenu u raznim oblastima: hemiji, fizici, računarskoj tehnologiji, energiji, medicini i drugima. Elektronska formula itrija (atoma): Y - 1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p ⁶4s ²3d ¹⁰4p ⁶4d ¹5s ².

Dokaz

Atomski broj (broj protona u jezgru): 39.

Atomski simbol (u periodnom sistemu elemenata): Y.

Atomska masa: 88.906.

Svojstva: itrij se topi na temperaturi od 2772 stepena Farenhajta (1522 stepena Celzijusa); tačka ključanja - 6053 F (3345 °c). Gustina metala je 4,47 grama po kubnom centimetru. Na sobnoj temperaturi je u čvrstom stanju. U vazduhu je prekriven oksidnim zaštitnim filmom. U kipućoj vodi dolazi do oksidacije kiseonika, reaguje sa mineralnom, sirćetnom kiselinom. Kada se zagreje, može da komunicira sa elementima kao što su halogeni, vodonik, azot, sumpor i fosfor.

Opis

Hemijski element itrijum u periodnom sistemu je među prelaznim metalima. Karakteriše ih čvrstoća i istovremeno savitljivost, pa se neki od njih, poput bakra i nikla, široko koriste za žicu. Itrijumske žice i šipke se takođe koriste u elektronici i za proizvodnju solarne energije. Itrijum se takođe koristi u laserima, keramici, objektivima kamere i desetinama drugih predmeta.

Hemijski element itrijum je takođe jedan od elemenata retkih zemalja. Uprkos ovom imenu, oni su prilično brojni u cijelom svijetu. Poznato je ukupno 17.

Međutim, itrij se rijetko koristi sam. Po pravilu se koristi za formiranje jedinjenja kao što su itrijum, barijum i bakar oksid. Zahvaljujući tome otvorena je nova faza istraživanja visokotemperaturne supravodljivosti. Itrij se također dodaje metalnim legurama radi poboljšanja korozije i oksidacije.

Historija

Godine 1787., poručnik švedske vojske i Honorarni hemičar po imenu Karl Axel Arrhenius otkrili su neobičnu crnu stijenu dok su istraživali kamenolom u blizini Ytterbyja, malog grada u blizini glavnog grada Švedske, Stokholma. Misleći da je otkrio novi mineral koji sadrži volfram, Arrhenius je poslao uzorak Johanu Gadolinu, mineralogu i hemičaru iz Finske, na analizu.

Gadolin je izolirao hemijski element itrij u mineralu koji je kasnije nazvan gadolinit u njegovu čast. Ime novog metala, respektivno, došlo je od Ytterbyja, mjesta njegovog otkrića.

Godine 1843. švedski hemičar po imenu Carl Gustav Mosander proučavao je uzorke itrija i otkrio da oni sadrže tri oksida. U to vrijeme zvali su se itrija, erbijum i terbijum. Sada su poznati kao bijeli itrijum oksid, žuti Terbij oksid i ružičasti erbij oksid. Četvrti oksid, iterbij oksid, identificiran je 1878. godine.

Izvori

Iako je hemijski element itrijum otkriven u Skandinaviji, mnogo ga je više u drugim zemljama. Kina, Rusija, Indija, Malezija i Australija su njeni vodeći proizvođači. U aprilu 2018. naučnici su otkrili ogromno nalazište rijetkih zemnih metala, uključujući itrij, na malom japanskom ostrvu zvanom Minamitori.

Može se naći među najrjeđim mineralima zemlje, ali nikada nije pronađen u Zemljinoj kori kao autonomni element. Ljudsko tijelo također sadrži ovaj element u malim količinama, obično je koncentriran u jetri, bubrezima i kostima.

Koristeći

Prije ere televizora sa ravnim ekranom, imali su velike katodne cijevi koje su projektovale sliku na ekran. Itrij-oksid dopiran elementom europij daje crvenu boju.

Takođe se dodaje cirkonijum oksidu (cirkonijum dioksid) da bi se dobila legura koja stabilizuje kristalnu strukturu potonje, koja se obično menja pod uticajem temperature.

Sintetički granati napravljeni od itrijum-aluminijumskog kompozita prodavani su u velikim količinama 1970-ih, ali su na kraju ustupili mjesto cirkonijumu. Danas se koriste kao kristali koji pojačavaju svjetlost u industrijskim laserima. Pored toga, koriste se za mikrovalne filtere, kao i u radarskoj i komunikacijskoj tehnologiji.

Hemijski element itrij se široko koristi za proizvodnju fosfora. Našli su primenu u mobilnim telefonima i velikim ekranima, kao i u fluorescentnim lampama (linearnim i kompaktnim).

Radioaktivni izotop itrij-90 koristi se u radioterapiji za liječenje raka.

Aktuelna istraživanja

Prema naučnicima, lakše je i jeftinije raditi sa itrijem nego sa mnogim drugim elementima. Na primjer, istraživači ga koriste umjesto mnogo skupljeg platinum to razviti gorivne ćelije. Naučnici sa Tehnološkog i Tehničkog Univerziteta Chalmers u Danskoj koriste ga zajedno s drugim metalima rijetkih zemalja u obliku nanočestica, što bi jednog dana moglo ukloniti potrebu za fosilnim gorivima i povećati efikasnost automobila koji se napajaju baterijama.

Istraživanje superprovodljivosti zasnovano na itrijumu nastavlja se širom svijeta. Proboji se prave, posebno, u oblasti snimanja magnetnom rezonancom (MRI). fizičar Paul Chu i njegov tim sa Univerziteta u Houstonu otkrili su da spoj itrija, Barija i bakrenog oksida (poznat kao itrij-123) može doprinijeti supravodljivosti na temperaturama oko minus 300 stepeni Farenhajta (minus 184,4 stepena Celzijusa). Stvorili su materijal koji se može hladiti tečnim azotom, što će značajno smanjiti troškove budućih aplikacija supravodljivosti. Istovremeno, potencijalne mogućnosti njegove upotrebe još nisu u potpunosti istražene.