Jeste li znali? Proces otkrivanja ljudskih bićaitrijumbila puna preokreta i izazova. Godine 1787. Šveđanin Karl Axel Arrhenius slučajno je otkrio gustu i tešku crnu rudu u kamenolomu u blizini svog rodnog sela Ytterby i nazvao je "Ytterbite". Nakon toga, mnogi naučnici, uključujući Johana Gadolina, Andersa Gustava Ekberga, Friedricha Wöhlera i drugih, proveli su dubinsko istraživanje ove rude.
Godine 1794. finski hemičar Johan Gadolin uspješno je izdvojio novi oksid iz rude iterbija i nazvao ga itrij. Ovo je bio prvi put da su ljudi jasno otkrili element rijetke zemlje. Međutim, ovo otkriće nije odmah privuklo široku pažnju.
Tokom vremena, naučnici su otkrili i druge retke zemlje. Godine 1803., Nijemac Klaproth i Šveđani Hitzinger i Berzelius otkrili su cerij. 1839. otkrio je Šveđanin Mosanderlantan. Godine 1843. otkrio je erbijum iterbijum. Ova otkrića dala su važnu osnovu za kasnija naučna istraživanja.
Tek krajem 19. veka naučnici su uspešno odvojili element "itrijum" iz rude itrijuma. Godine 1885. Austrijanac Wilsbach otkrio je neodimijum i prazeodimijum. Godine 1886, Bois-Baudran je otkriodisprozijum. Ova otkrića dodatno su obogatila veliku porodicu rijetkih zemljanih elemenata.
Više od jednog stoljeća nakon otkrića itrijuma, zbog ograničenja tehničkih uslova, naučnici nisu bili u mogućnosti da pročiste ovaj element, što je izazvalo i neke akademske sporove i greške. Međutim, to nije spriječilo naučnike u njihovom entuzijazmu za proučavanje itrijuma.
Početkom 20. veka, uz kontinuirani napredak nauke i tehnologije, naučnici su konačno počeli da pročišćavaju retke zemlje. 1901. otkrio je Francuz Eugene de Marseilleeuropium. 1907-1908, Austrijanac Wilsbach i Francuz Urbain su nezavisno otkrili lutecijum. Ova otkrića dala su važnu osnovu za kasnija naučna istraživanja.
U modernoj nauci i tehnologiji primjena itrijuma postaje sve ekstenzivnija. Uz kontinuirani napredak nauke i tehnologije, naše razumijevanje i primjena itrijuma će postati sve dublje.
Područja primjene elementa itrijuma
1.Optičko staklo i keramika:Itrij se široko koristi u proizvodnji optičkog stakla i keramike, uglavnom u proizvodnji prozirne keramike i optičkog stakla. Njegovi spojevi imaju izvrsna optička svojstva i mogu se koristiti za proizvodnju komponenti lasera, optičkih komunikacija i druge opreme.
2. Fosfori:Jedinjenja itrijuma igraju važnu ulogu u fosforima i mogu emitovati jaku fluorescenciju, pa se često koriste za proizvodnju TV ekrana, monitora i rasvjetne opreme.Itrijum oksidi drugi spojevi se često koriste kao luminiscentni materijali za poboljšanje svjetline i jasnoće svjetlosti.
3. Aditivi za legure: U proizvodnji metalnih legura, itrijum se često koristi kao aditiv za poboljšanje mehaničkih svojstava i otpornosti metala na koroziju.Legure itrijumase često koriste za izradu čelika visoke čvrstoće ilegure aluminijuma, što ih čini otpornijim na toplinu i koroziju.
4. Katalizatori: Jedinjenja itrijuma igraju važnu ulogu u nekim katalizatorima i mogu ubrzati brzinu hemijskih reakcija. Koriste se za proizvodnju uređaja za pročišćavanje izduvnih gasova automobila i katalizatora u industrijskim proizvodnim procesima, pomažući u smanjenju emisije štetnih tvari.
5. Tehnologija medicinske slike: Izotopi itrijuma se koriste u medicinskoj tehnologiji snimanja za pripremu radioaktivnih izotopa, kao što je označavanje radiofarmaceutika i dijagnosticiranje nuklearne medicinske slike.
6. Laserska tehnologija:Itrijum jonski laseri su uobičajeni laseri u čvrstom stanju koji se koriste u raznim naučnim istraživanjima, laserskoj medicini i industrijskim aplikacijama. Proizvodnja ovih lasera zahtijeva korištenje određenih spojeva itrijuma kao aktivatora.Elementi itrijumai njihovi spojevi igraju važnu ulogu u modernoj nauci i tehnologiji i industriji, uključujući mnoga polja kao što su optika, nauka o materijalima i medicina, i dali su pozitivan doprinos napretku i razvoju ljudskog društva.
Fizička svojstva itrijuma
Atomski brojitrijumje 39 i njegov hemijski simbol je Y.
1. Izgled:Itrijum je srebrno-bijeli metal.
2. Gustina:Gustina itrijuma je 4,47 g/cm3, što ga čini jednim od relativno teških elemenata u zemljinoj kori.
3. Tačka topljenja:Tačka topljenja itrijuma je 1522 stepena Celzijusa (2782 stepena Farenhajta), što se odnosi na temperaturu na kojoj itrijum prelazi iz čvrstog u tečnost pod termičkim uslovima.
4. Tačka ključanja:Tačka ključanja itrijuma je 3336 stepeni Celzijusa (6037 stepeni Farenhajta), što se odnosi na temperaturu na kojoj itrijum prelazi iz tečnosti u gas pod termičkim uslovima.
5. Faza:Na sobnoj temperaturi, itrijum je u čvrstom stanju.
6. Provodljivost:Itrij je dobar provodnik električne energije visoke provodljivosti, tako da ima određene primjene u proizvodnji elektroničkih uređaja i tehnologiji kola.
7. Magnetizam:Itrij je paramagnetni materijal na sobnoj temperaturi, što znači da nema očigledan magnetski odgovor na magnetna polja.
8. Kristalna struktura: Itrij postoji u heksagonalnoj zbijenoj kristalnoj strukturi.
9. Atomski volumen:Atomska zapremina itrijuma je 19,8 kubnih centimetara po molu, što se odnosi na zapreminu koju zauzima jedan mol atoma itrijuma.
Itrij je metalni element s relativno visokom gustinom i tačkom topljenja, te ima dobru provodljivost, tako da ima važnu primjenu u elektronici, nauci o materijalima i drugim poljima. U isto vrijeme, itrij je također relativno čest rijedak element, koji igra važnu ulogu u nekim naprednim tehnologijama i industrijskim primjenama.
Hemijska svojstva itrijuma
1. Hemijski simbol i grupa: Hemijski simbol itrijuma je Y, a nalazi se u petom periodu periodnog sistema, trećoj grupi, koja je slična elementima lantanida.
2. Elektronska struktura: Elektronska struktura itrijuma je 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s². U vanjskom elektronskom sloju, itrij ima dva valentna elektrona.
3. Valentno stanje: Itrij obično pokazuje valentno stanje od +3, što je najčešće valentno stanje, ali može pokazati i valentna stanja od +2 i +1.
4. Reaktivnost: Itrij je relativno stabilan metal, ali će postepeno oksidirati kada je izložen zraku, formirajući oksidni sloj na površini. To uzrokuje da itrijum gubi svoj sjaj. Da bi se zaštitio itrijum, obično se čuva u suvom okruženju.
5. Reakcija sa oksidima: Itrijum reaguje sa oksidima da nastane različita jedinjenja, uključujućiitrijum oksid(Y2O3). Itrijum oksid se često koristi za proizvodnju fosfora i keramike.
6. **Reakcija sa kiselinama**: Itrij može reagovati sa jakim kiselinama da bi proizveo odgovarajuće soli, kao npr.itrijum hlorid (YCl3) iliitrijum sulfat (Y2(SO4)3).
7. Reakcija sa vodom: Itrijum ne reaguje direktno sa vodom u normalnim uslovima, ali na visokim temperaturama može da reaguje sa vodenom parom da bi proizveo vodonik i itrijum oksid.
8. Reakcija sa sulfidima i karbidima: Itrijum može reagovati sa sulfidima i karbidima i formirati odgovarajuća jedinjenja kao što su itrijum sulfid (YS) i itrijum karbid (YC2). 9. Izotopi: Itrij ima više izotopa, od kojih je najstabilniji itrijum-89 (^89Y), koji ima dugi poluživot i koristi se u nuklearnoj medicini i označavanju izotopa.
Itrijum je relativno stabilan metalni element sa višestrukim valentnim stanjima i sposobnošću da reaguje sa drugim elementima da formira jedinjenja. Ima širok spektar primjena u optici, nauci o materijalima, medicini i industriji, posebno u proizvodnji fosfora, keramike i laserske tehnologije.
Biološka svojstva itrijuma
Biološka svojstvaitrijumu živim organizmima su relativno ograničeni.
1. Prisustvo i gutanje: Iako itrijum nije element neophodan za život, količine itrijuma u tragovima se mogu naći u prirodi, uključujući tlo, kamenje i vodu. Organizmi mogu unositi tragove itrijuma kroz lanac ishrane, obično iz tla i biljaka.
2. Bioraspoloživost: Bioraspoloživost itrijuma je relativno niska, što znači da organizmi generalno imaju poteškoća da apsorbuju i efikasno koriste itrijum. Većina jedinjenja itrijuma se ne apsorbuje lako u organizmima, tako da imaju tendenciju da se izluče.
3. Raspodjela u organizmima: Jednom u organizmu, itrijum se uglavnom distribuira u tkivima kao što su jetra, bubrezi, slezina, pluća i kosti. Posebno, kosti sadrže veće koncentracije itrijuma.
4. Metabolizam i izlučivanje: Metabolizam itrijuma u ljudskom tijelu je relativno ograničen jer obično napušta organizam izlučivanjem. Većina se izlučuje urinom, a može se izlučiti i u obliku defekacije.
5. Toksičnost: Zbog svoje niske bioraspoloživosti, itrijum se obično ne akumulira do štetnih nivoa u normalnim organizmima. Međutim, izloženost itrijumu visokim dozama može imati štetne učinke na organizme, što dovodi do toksičnih učinaka. Ova situacija se obično događa rijetko jer su koncentracije itrijuma u prirodi obično niske i nije široko korišten niti izložen organizmima. Biološke karakteristike itrijuma u organizmima se uglavnom manifestiraju u njegovoj prisutnosti u tragovima, niskoj bioraspoloživosti i da nije neophodan element za život. Iako nema očigledne toksične učinke na organizme u normalnim okolnostima, izloženost itrijumu visokim dozama može uzrokovati zdravstvene opasnosti. Stoga su naučna istraživanja i monitoring još uvijek važni za sigurnost i biološke efekte itrijuma.
Rasprostranjenost itrijuma u prirodi
Itrij je rijetki zemni element koji je relativno široko rasprostranjen u prirodi, iako ne postoji u čistom elementarnom obliku.
1. Pojava u Zemljinoj kori: Količina itrijuma u Zemljinoj kori je relativno niska, sa prosječnom koncentracijom od oko 33 mg/kg. Ovo čini itrijum jednim od rijetkih elemenata.
Itrijum uglavnom postoji u obliku minerala, obično zajedno sa drugim elementima retkih zemalja. Neki od najvažnijih minerala itrijuma uključuju itrijum željezni granat (YIG) i itrijum oksalat (Y2(C2O4)3).
2. Geografska rasprostranjenost: Nalazišta itrijuma su rasprostranjena po cijelom svijetu, ali neka područja mogu biti bogata itrijumom. Neka glavna ležišta itrijuma mogu se naći u sljedećim regijama: Australija, Kina, Sjedinjene Američke Države, Rusija, Kanada, Indija, Skandinavija, itd. odvojiti itrijum. Ovo obično uključuje kiselinsko luženje i procese hemijskog odvajanja kako bi se dobio itrijum visoke čistoće.
Važno je napomenuti da rijetki zemni elementi poput itrijuma obično ne postoje u obliku čistih elemenata, već su pomiješani s drugim rijetkim zemnim elementima. Stoga, ekstrakcija itrijuma veće čistoće zahtijeva složenu hemijsku obradu i procese separacije. Osim toga, nabavkarijetkih zemljanih elemenataje ograničen, tako da je važno razmotriti njihovo upravljanje resursima i održivost životne sredine.
Vađenje, ekstrakcija i topljenje elementa itrijuma
Itrij je rijetki zemni element koji obično ne postoji u obliku čistog itrijuma, već u obliku rude itrijuma. Slijedi detaljan uvod u proces rudarenja i rafiniranja elementa itrijuma:
1. Vađenje rude itrijuma:
Istraživanje: Prvo, geolozi i rudarski inženjeri sprovode istražne radove kako bi pronašli ležišta koja sadrže itrijum. Ovo obično uključuje geološka istraživanja, geofizička istraživanja i analizu uzoraka. Rudarstvo: Jednom kada se pronađe ležište koje sadrži itrijum, ruda se iskopava. Ova ležišta obično uključuju oksidne rude kao što su itrijum željezni granat (YIG) ili itrijum oksalat (Y2(C2O4)3). Drobljenje rude: Nakon iskopavanja, rudu je obično potrebno razbiti na manje komade radi naknadne obrade.
2. Ekstrakcija itrijuma:Hemijsko luženje: Zdrobljena ruda se obično šalje u topionicu, gdje se itrijum ekstrahuje putem hemijskog luženja. Ovaj proces obično koristi kiseli rastvor za luženje, kao što je sumporna kiselina, za otapanje itrijuma iz rude. Odvajanje: Jednom kada se itrijum rastvori, obično se meša sa drugim elementima retkih zemalja i nečistoćama. Da bi se ekstrahovao itrijum veće čistoće, potreban je proces separacije, obično pomoću ekstrakcije rastvaračem, jonske izmene ili drugih hemijskih metoda. Taloženje: Itrijum se odvaja od drugih rijetkih zemnih elemenata putem odgovarajućih kemijskih reakcija kako bi se formirala čista jedinjenja itrijuma. Sušenje i kalcinacija: Dobijena jedinjenja itrijuma obično se moraju osušiti i kalcinisati kako bi se uklonila zaostala vlaga i nečistoće da bi se konačno dobio čisti metal ili jedinjenja itrijuma.
Metode detekcije itrijuma
Uobičajene metode detekcije itrijuma uglavnom uključuju atomsku apsorpcionu spektroskopiju (AAS), masenu spektrometriju induktivno spregnute plazme (ICP-MS), rendgensku fluorescentnu spektroskopiju (XRF), itd.
1. Atomska apsorpciona spektroskopija (AAS):AAS je uobičajena metoda kvantitativne analize pogodna za određivanje sadržaja itrijuma u rastvoru. Ova metoda se zasniva na fenomenu apsorpcije kada ciljni element u uzorku apsorbira svjetlost određene valne dužine. Prvo, uzorak se pretvara u mjerljiv oblik kroz korake prethodne obrade kao što su sagorijevanje plina i sušenje na visokoj temperaturi. Zatim se svjetlost koja odgovara talasnoj dužini ciljnog elementa propušta u uzorak, mjeri se intenzitet svjetlosti koji je uzorak apsorbirao, a sadržaj itrijuma u uzorku se izračunava poređenjem sa standardnim rastvorom itrijuma poznate koncentracije.
2. Masena spektrometrija induktivno spregnute plazme (ICP-MS):ICP-MS je visoko osjetljiva analitička tehnika pogodna za određivanje sadržaja itrijuma u tekućim i čvrstim uzorcima. Ova metoda pretvara uzorak u nabijene čestice, a zatim koristi maseni spektrometar za analizu mase. ICP-MS ima širok raspon detekcije i visoku rezoluciju, te može odrediti sadržaj više elemenata u isto vrijeme. Za detekciju itrijuma, ICP-MS može pružiti vrlo niske granice detekcije i visoku preciznost.
3. rendgenska fluorescentna spektrometrija (XRF):XRF je nedestruktivna analitička metoda pogodna za određivanje sadržaja itrijuma u čvrstim i tečnim uzorcima. Ova metoda određuje sadržaj elementa zračenjem površine uzorka rendgenskim zracima i mjerenjem karakterističnog vršnog intenziteta spektra fluorescencije u uzorku. XRF ima prednosti velike brzine, jednostavnog rada i mogućnosti određivanja više elemenata u isto vrijeme. Međutim, XRF može biti ometan u analizi niskog sadržaja itrijuma, što rezultira velikim greškama.
4. Induktivno spregnuta plazma optička emisiona spektrometrija (ICP-OES):Optička emisiona spektrometrija induktivno spregnute plazme je visoko osjetljiva i selektivna analitička metoda koja se široko koristi u višeelementnoj analizi. On atomizira uzorak i formira plazmu za mjerenje specifične talasne dužine i intenziteta of itrijumemisija u spektrometru. Pored gore navedenih metoda, postoje i druge najčešće korištene metode za detekciju itrijuma, uključujući elektrohemijsku metodu, spektrofotometriju, itd. Odabir odgovarajuće metode detekcije ovisi o faktorima kao što su svojstva uzorka, potreban raspon mjerenja i tačnost detekcije, te standardi kalibracije često su potrebni za kontrolu kvaliteta kako bi se osigurala tačnost i pouzdanost rezultata mjerenja.
Specifična primjena metode atomske apsorpcije itrijuma
U mjerenju elemenata, masena spektrometrija induktivno spregnute plazme (ICP-MS) je visoko osjetljiva tehnika analize s više elemenata, koja se često koristi za određivanje koncentracije elemenata, uključujući itrijum. Slijedi detaljan proces za testiranje itrijuma u ICP-MS:
1. Priprema uzorka:
Uzorak obično treba rastvoriti ili dispergovati u tečni oblik za ICP-MS analizu. To se može postići hemijskim otapanjem, zagrevanjem digestije ili drugim odgovarajućim metodama pripreme.
Priprema uzorka zahtijeva izuzetno čiste uslove kako bi se spriječila kontaminacija bilo kakvim vanjskim elementima. Laboratorija treba da preduzme neophodne mere da izbegne kontaminaciju uzorka.
2. ICP generacija:
ICP se stvara uvođenjem argona ili plina miješanog argona i kisika u zatvorenu kvarcnu plazma baklju. Visokofrekventna induktivna sprega proizvodi intenzivan plamen plazme, što je početna tačka analize.
Temperatura plazme je oko 8000 do 10000 stepeni Celzijusa, što je dovoljno visoko da se elementi u uzorku pretvore u jonsko stanje.
3. Ionizacija i odvajanje:Kada uzorak uđe u plazmu, elementi u njoj se joniziraju. To znači da atomi gube jedan ili više elektrona, formirajući nabijene ione. ICP-MS koristi maseni spektrometar za razdvajanje jona različitih elemenata, obično omjerom mase i naboja (m/z). Ovo omogućava da se joni različitih elemenata odvoje i potom analiziraju.
4. Masena spektrometrija:Odvojeni ioni ulaze u maseni spektrometar, obično kvadrupolni maseni spektrometar ili magnetni skenirajući maseni spektrometar. U masenom spektrometru, joni različitih elemenata se odvajaju i detektuju prema njihovom omjeru mase i naboja. Ovo omogućava da se utvrdi prisustvo i koncentracija svakog elementa. Jedna od prednosti masene spektrometrije induktivno spregnute plazme je njena visoka rezolucija, koja joj omogućava da detektuje više elemenata istovremeno.
5. Obrada podataka:Podaci koje generiše ICP-MS obično treba obraditi i analizirati kako bi se odredila koncentracija elemenata u uzorku. Ovo uključuje poređenje signala detekcije sa standardima poznatih koncentracija i izvođenje kalibracije i korekcije.
6. Izvještaj o rezultatima:Konačni rezultat je predstavljen kao koncentracija ili maseni postotak elementa. Ovi rezultati se mogu koristiti u različitim aplikacijama, uključujući nauku o Zemlji, analizu životne sredine, testiranje hrane, medicinska istraživanja itd.
ICP-MS je vrlo precizna i osjetljiva tehnika pogodna za analizu više elemenata, uključujući itrijum. Međutim, zahtijeva složenu instrumentaciju i stručnost, pa se obično izvodi u laboratoriji ili u stručnom centru za analizu. U konkretnom radu potrebno je odabrati odgovarajuću metodu mjerenja prema specifičnim potrebama lokacije. Ove metode se široko koriste u analizi i detekciji iterbija u laboratorijama i industrijama.
Nakon sumiranja navedenog, možemo zaključiti da je itrijum veoma interesantan hemijski element sa jedinstvenim fizičkim i hemijskim svojstvima, koji je od velikog značaja u naučnim istraživanjima i oblastima primene. Iako smo postigli određeni napredak u našem razumijevanju toga, još uvijek postoje mnoga pitanja koja treba dodatno istražiti i istražiti. Nadam se da naš uvod može pomoći čitaocima da bolje razumiju ovaj fascinantan element i inspiriše svačiju ljubav prema nauci i interesovanje za istraživanje.
Za više informacija plskontaktirajte nasispod:
Tel&whats:008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
Vrijeme objave: 28.11.2024