знаехте ли Процесът на откриване на човешки съществаитрийбеше пълен с обрати и предизвикателства. През 1787 г. шведът Карл Аксел Арениус случайно открива гъста и тежка черна руда в кариера близо до родния си град село Итерби и я нарича "Итербит". След това много учени, включително Йохан Гадолин, Андерс Густав Екберг, Фридрих Вьолер и други, провеждат задълбочени изследвания на тази руда.
През 1794 г. финландският химик Йохан Гадолин успешно отделя нов оксид от итербиевата руда и го нарича итрий. Това беше първият път, когато хората ясно откриха редкоземен елемент. Това откритие обаче не привлече веднага широко внимание.
С течение на времето учените са открили други редкоземни елементи. През 1803 г. германецът Клапрот и шведите Хицингер и Берцелиус откриват церий. През 1839 г. шведът Мосандър откривалантан. През 1843 г. той открива ербий итербий. Тези открития предоставиха важна основа за последващи научни изследвания.
Едва в края на 19 век учените успешно отделят елемента "итрий" от итриевата руда. През 1885 г. австриецът Уилсбах открива неодима и празеодима. През 1886 г. Bois-Baudran откривадиспрозий. Тези открития допълнително обогатиха голямото семейство от редкоземни елементи.
Повече от век след откриването на итрия, поради ограниченията на техническите условия, учените не са успели да пречистят този елемент, което също е причинило някои академични спорове и грешки. Това обаче не спря учените от ентусиазма им да изучават итрия.
В началото на 20 век, с непрекъснатия напредък на науката и технологиите, учените най-накрая започнаха да могат да пречистват редкоземни елементи. През 1901 г. французинът Йожен дьо Марсилия откриваевропий. През 1907-1908 г. австриецът Уилсбах и французинът Урбен независимо един от друг откриват лутеция. Тези открития предоставиха важна основа за последващи научни изследвания.
В съвременната наука и технологии приложението на итрия става все по-широко. С непрекъснатия напредък на науката и технологиите нашето разбиране и приложение на итрия ще стават все по-задълбочени.
Области на приложение на елемента итрий
1.Оптично стъкло и керамика:Итрият се използва широко в производството на оптично стъкло и керамика, главно в производството на прозрачна керамика и оптично стъкло. Неговите съединения имат отлични оптични свойства и могат да се използват за производство на компоненти на лазери, оптични комуникации и друго оборудване.
2. Фосфори:Итриевите съединения играят важна роля във фосфора и могат да излъчват ярка флуоресценция, така че често се използват за производството на телевизионни екрани, монитори и осветително оборудване.Итриев оксиди други съединения често се използват като луминесцентни материали за подобряване на яркостта и яснотата на светлината.
3. Легиращи добавки: При производството на метални сплави итрият често се използва като добавка за подобряване на механичните свойства и устойчивостта на корозия на металите.Итриеви сплавичесто се използват за производство на високоякостна стомана иалуминиеви сплави, което ги прави по-устойчиви на топлина и корозия.
4. Катализатори: Итриевите съединения играят важна роля в някои катализатори и могат да ускорят скоростта на химичните реакции. Те се използват за производство на устройства за пречистване на автомобилни изгорели газове и катализатори в индустриални производствени процеси, спомагащи за намаляване на емисиите на вредни вещества.
5. Медицинска образна техника: Изотопите на итрий се използват в технологията за медицински изображения за получаване на радиоактивни изотопи, като например за етикетиране на радиофармацевтични продукти и диагностика на ядрени медицински изображения.
6. Лазерна технология:Итриевите йонни лазери са обикновен твърдотелен лазер, използван в различни научни изследвания, лазерна медицина и индустриални приложения. Производството на тези лазери изисква използването на определени итриеви съединения като активатори.Итриеви елементии техните съединения играят важна роля в съвременната наука и технологии и индустрията, включваща много области като оптика, наука за материалите и медицина, и имат положителен принос за прогреса и развитието на човешкото общество.
Физични свойства на итрий
Атомното число наитрийе 39 и неговият химически символ е Y.
1. Външен вид:Итрият е сребристо-бял метал.
2. Плътност:Плътността на итрия е 4,47 g/cm3, което го прави един от относително тежките елементи в земната кора.
3. Точка на топене:Точката на топене на итрия е 1522 градуса по Целзий (2782 градуса по Фаренхайт), което се отнася до температурата, при която итрият преминава от твърдо в течно състояние при термични условия.
4. Точка на кипене:Точката на кипене на итрия е 3336 градуса по Целзий (6037 градуса по Фаренхайт), което се отнася до температурата, при която итрият преминава от течност в газ при термични условия.
5. Фаза:При стайна температура итрият е в твърдо състояние.
6. Проводимост:Итрият е добър проводник на електричество с висока проводимост, така че има определени приложения в производството на електронни устройства и технологията на вериги.
7. Магнетизъм:Итрият е парамагнитен материал при стайна температура, което означава, че няма очевиден магнитен отговор на магнитните полета.
8. Кристална структура: Итрият съществува в хексагонална плътно опакована кристална структура.
9. Атомен обем:Атомният обем на итрия е 19,8 кубични сантиметра на мол, което се отнася до обема, зает от един мол итриеви атоми.
Итрият е метален елемент с относително висока плътност и точка на топене и има добра проводимост, така че има важни приложения в електрониката, материалознанието и други области. В същото време итрият също е сравнително често срещан рядък елемент, който играе важна роля в някои напреднали технологии и индустриални приложения.
Химични свойства на итрий
1. Химически символ и група: Химическият символ на итрия е Y и се намира в петия период на периодичната таблица, третата група, която е подобна на лантаноидните елементи.
2. Електронна структура: Електронната структура на итрия е 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s². Във външния електронен слой итрият има два валентни електрона.
3. Валентно състояние: Итрият обикновено показва валентно състояние +3, което е най-често срещаното валентно състояние, но може също така да показва валентни състояния +2 и +1.
4. Реактивност: Итрият е сравнително стабилен метал, но постепенно ще се окисли, когато е изложен на въздух, образувайки оксиден слой на повърхността. Това кара итрия да загуби своя блясък. За да се предпази итрият, той обикновено се съхранява в суха среда.
5. Реакция с оксиди: Итрият реагира с оксиди, за да образува различни съединения, включителноитриев оксид(Y2O3). Итриевият оксид често се използва за производство на фосфор и керамика.
6. **Реакция с киселини**: Итрият може да реагира със силни киселини, за да произведе съответните соли, като напр.итриев хлорид (YCl3) илиитриев сулфат (Y2(SO4)3).
7. Реакция с вода: Итрият не реагира директно с водата при нормални условия, но при високи температури може да реагира с водни пари, за да произведе водород и итриев оксид.
8. Реакция със сулфиди и карбиди: Итрият може да реагира със сулфиди и карбиди, за да образува съответните съединения като итриев сулфид (YS) и итриев карбид (YC2). 9. Изотопи: Итрият има множество изотопи, най-стабилният от които е итрий-89 (^89Y), който има дълъг полуживот и се използва в ядрената медицина и изотопното маркиране.
Итрият е относително стабилен метален елемент с множество валентни състояния и способността да реагира с други елементи за образуване на съединения. Той има широк спектър от приложения в оптиката, науката за материалите, медицината и промишлеността, особено във фосфора, производството на керамика и лазерната технология.
Биологични свойства на итрий
Биологичните свойства наитрийв живите организми са относително ограничени.
1. Наличие и поглъщане: Въпреки че итрият не е елемент от съществено значение за живота, следи от итрий могат да бъдат намерени в природата, включително почва, скали и вода. Организмите могат да поглъщат следи от итрий чрез хранителната верига, обикновено от почвата и растенията.
2. Бионаличност: Бионаличността на итрий е сравнително ниска, което означава, че организмите обикновено изпитват трудности при абсорбирането и ефективното използване на итрий. Повечето итриеви съединения не се абсорбират лесно в организмите, така че са склонни да се екскретират.
3. Разпределение в организмите: Веднъж попаднал в организма, итрият се разпределя главно в тъкани като черния дроб, бъбреците, далака, белите дробове и костите. По-специално, костите съдържат по-високи концентрации на итрий.
4. Метаболизъм и екскреция: Метаболизмът на итрия в човешкото тяло е сравнително ограничен, тъй като той обикновено напуска организма чрез екскреция. По-голямата част от него се екскретира чрез урината, а може да се екскретира и под формата на дефекация.
5. Токсичност: Поради ниската си бионаличност, итрият обикновено не се натрупва до вредни нива в нормалните организми. Въпреки това, експозицията на високи дози итрий може да има вредни ефекти върху организмите, водещи до токсични ефекти. Тази ситуация обикновено се случва рядко, тъй като концентрациите на итрий в природата обикновено са ниски и той не се използва широко или е изложен на организми. Биологичните характеристики на итрия в организмите се проявяват главно в присъствието му в следи от количества, ниска бионаличност и не е необходим елемент за цял живот. Въпреки че няма очевидни токсични ефекти върху организмите при нормални обстоятелства, излагането на високи дози итрий може да причини опасности за здравето. Следователно научните изследвания и мониторингът все още са важни за безопасността и биологичните ефекти на итрия.
Разпространение на итрий в природата
Итрият е рядкоземен елемент, който е относително широко разпространен в природата, въпреки че не съществува в чиста елементарна форма.
1. Срещане в земната кора: Изобилието на итрий в земната кора е относително ниско, със средна концентрация от около 33 mg/kg. Това прави итрия един от редките елементи.
Итрият съществува главно под формата на минерали, обикновено заедно с други редкоземни елементи. Някои основни итриеви минерали включват итриев железен гранат (YIG) и итриев оксалат (Y2(C2O4)3).
2. Географско разпределение: Депозитите на итрий са разпространени по целия свят, но някои области може да са богати на итрий. Някои големи находища на итрий могат да бъдат намерени в следните региони: Австралия, Китай, Съединени щати, Русия, Канада, Индия, Скандинавия и др. 3. Добив и обработка: След като итриевата руда бъде добита, обикновено се изисква химическа обработка за извличане и отделете итрия. Това обикновено включва киселинно излужване и процеси на химическо разделяне за получаване на итрий с висока чистота.
Важно е да се отбележи, че редкоземните елементи като итрия обикновено не съществуват под формата на чисти елементи, а се смесват с други редкоземни елементи. Следователно извличането на итрий с по-висока чистота изисква сложна химическа обработка и процеси на разделяне. Освен това предлагането наредкоземни елементие ограничен, така че разглеждането на тяхното управление на ресурсите и екологичната устойчивост също е важно.
Добив, извличане и топене на елемент итрий
Итрият е рядкоземен елемент, който обикновено не съществува под формата на чист итрий, а под формата на итриева руда. Следното е подробно въведение в процеса на добив и рафиниране на елемента итрий:
1. Добив на итриева руда:
Проучване: Първо, геолози и минни инженери провеждат проучвателни работи, за да намерят находища, съдържащи итрий. Това обикновено включва геоложки проучвания, геофизични проучвания и анализ на проби. Добив: След като бъде открито находище, съдържащо итрий, рудата се добива. Тези находища обикновено включват оксидни руди като итриев железен гранат (YIG) или итриев оксалат (Y2(C2O4)3). Раздробяване на рудата: След добиване рудата обикновено трябва да бъде натрошена на по-малки парчета за последваща обработка.
2. Извличане на итрий:Химично излугване: Натрошената руда обикновено се изпраща в топилна фабрика, където итрият се извлича чрез химическо излугване. Този процес обикновено използва киселинен разтвор за извличане, като сярна киселина, за разтваряне на итрия от рудата. Разделяне: След като итрият се разтвори, той обикновено се смесва с други редкоземни елементи и примеси. За да се извлече итрий с по-висока чистота, е необходим процес на разделяне, обикновено чрез екстракция с разтворител, йонообмен или други химични методи. Утаяване: Итрият се отделя от други редкоземни елементи чрез подходящи химични реакции за образуване на чисти итриеви съединения. Сушене и калциниране: Получените итриеви съединения обикновено трябва да бъдат изсушени и калцинирани, за да се отстрани остатъчната влага и примеси, за да се получи накрая чист итриев метал или съединения.
Методи за откриване на итрий
Обичайните методи за откриване на итрий включват основно атомно-абсорбционна спектроскопия (AAS), масова спектрометрия с индуктивно свързана плазма (ICP-MS), рентгенова флуоресцентна спектроскопия (XRF) и др.
1. Атомно-абсорбционна спектроскопия (AAS):AAS е често използван метод за количествен анализ, подходящ за определяне на съдържанието на итрий в разтвора. Този метод се основава на феномена на абсорбция, когато целевият елемент в пробата абсорбира светлина с определена дължина на вълната. Първо, пробата се превръща в измерима форма чрез стъпки на предварителна обработка, като изгаряне на газ и сушене при висока температура. След това светлина, съответстваща на дължината на вълната на целевия елемент, се пропуска в пробата, интензитетът на светлината, погълната от пробата, се измерва и съдържанието на итрий в пробата се изчислява чрез сравняването му със стандартен разтвор на итрий с известна концентрация.
2. Масспектрометрия с индуктивно свързана плазма (ICP-MS):ICP-MS е високочувствителна аналитична техника, подходяща за определяне на съдържанието на итрий в течни и твърди проби. Този метод преобразува пробата в заредени частици и след това използва масспектрометър за масов анализ. ICP-MS има широк диапазон на откриване и висока разделителна способност и може да определи съдържанието на множество елементи едновременно. За откриването на итрий ICP-MS може да осигури много ниски граници на откриване и висока точност.
3. Рентгенова флуоресцентна спектрометрия (XRF):XRF е недеструктивен аналитичен метод, подходящ за определяне на съдържанието на итрий в твърди и течни проби. Този метод определя съдържанието на елемент чрез облъчване на повърхността на пробата с рентгенови лъчи и измерване на характерния пиков интензитет на флуоресцентния спектър в пробата. XRF има предимствата на бърза скорост, проста работа и възможност за определяне на множество елементи едновременно. Въпреки това, XRF може да се намеси в анализа на итрий с ниско съдържание, което води до големи грешки.
4. Оптична емисионна спектрометрия с индуктивно свързана плазма (ICP-OES):Оптично-емисионната спектрометрия с индуктивно свързана плазма е високочувствителен и селективен аналитичен метод, широко използван в многоелементния анализ. Той атомизира пробата и образува плазма за измерване на специфичната дължина на вълната и интензитета oе итрийизлъчване в спектрометъра. В допълнение към горните методи има и други често използвани методи за откриване на итрий, включително електрохимичен метод, спектрофотометрия и др. Изборът на подходящ метод за откриване зависи от фактори като свойства на пробата, изискван обхват на измерване и точност на откриване и стандарти за калибриране често са необходими за контрол на качеството, за да се гарантира точността и надеждността на резултатите от измерването.
Специфично приложение на метода на атомна абсорбция на итрий
При измерването на елементи масспектрометрията с индуктивно свързана плазма (ICP-MS) е високочувствителна и многоелементна техника за анализ, която често се използва за определяне на концентрацията на елементи, включително итрий. Следва подробен процес за тестване на итрий в ICP-MS:
1. Подготовка на пробата:
Пробата обикновено трябва да се разтвори или диспергира в течна форма за ICP-MS анализ. Това може да бъде направено чрез химическо разтваряне, нагряване на смилане или други подходящи методи за приготвяне.
Подготовката на пробата изисква изключително чисти условия, за да се предотврати замърсяване от всякакви външни елементи. Лабораторията трябва да вземе необходимите мерки, за да избегне замърсяване на пробата.
2. Генериране на ICP:
ICP се генерира чрез въвеждане на аргон или смесен газ аргон-кислород в затворена кварцова плазмена горелка. Високочестотното индуктивно свързване произвежда интензивен плазмен пламък, който е началната точка на анализа.
Температурата на плазмата е около 8000 до 10000 градуса по Целзий, което е достатъчно високо, за да превърне елементите в пробата в йонно състояние.
3. Йонизация и разделяне:След като пробата навлезе в плазмата, елементите в нея се йонизират. Това означава, че атомите губят един или повече електрони, образувайки заредени йони. ICP-MS използва масспектрометър за разделяне на йоните на различни елементи, обикновено чрез съотношение маса към заряд (m/z). Това позволява йоните на различни елементи да бъдат разделени и впоследствие анализирани.
4. Масспектрометрия:Отделените йони влизат в масспектрометър, обикновено квадруполен масспектрометър или магнитен сканиращ масспектрометър. В масспектрометъра йоните на различни елементи се разделят и откриват според съотношението им маса-заряд. Това позволява да се определи наличието и концентрацията на всеки елемент. Едно от предимствата на масспектрометрията с индуктивно свързана плазма е нейната висока разделителна способност, която й позволява да открива множество елементи едновременно.
5. Обработка на данни:Данните, генерирани от ICP-MS, обикновено трябва да бъдат обработени и анализирани, за да се определи концентрацията на елементите в пробата. Това включва сравняване на сигнала за откриване със стандарти с известни концентрации и извършване на калибриране и корекция.
6. Доклад за резултатите:Крайният резултат се представя като концентрация или масов процент на елемента. Тези резултати могат да се използват в различни приложения, включително наука за земята, анализ на околната среда, тестване на храни, медицински изследвания и др.
ICP-MS е много точна и чувствителна техника, подходяща за многоелементен анализ, включително итрий. Въпреки това изисква сложни инструменти и опит, така че обикновено се извършва в лаборатория или център за професионален анализ. При реалната работа е необходимо да се избере подходящ метод за измерване според конкретните нужди на обекта. Тези методи се използват широко при анализа и откриването на итербий в лаборатории и индустрии.
След като обобщим горното, можем да заключим, че итрият е много интересен химичен елемент с уникални физични и химични свойства, който е от голямо значение в научните изследвания и приложните области. Въпреки че постигнахме известен напредък в нашето разбиране за него, все още има много въпроси, които се нуждаят от допълнителни изследвания и изследвания. Надявам се, че нашето въведение може да помогне на читателите да разберат по-добре този завладяващ елемент и да вдъхнови любовта на всички към науката и интереса към изследването.
За повече информация plsсвържете се с наспо-долу:
Тел&как: 008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
Време на публикуване: 28 ноември 2024 г