Věděli jste? Proces objevování lidských bytostíyttriumbyla plná zvratů a výzev. V roce 1787 Švéd Karl Axel Arrhenius náhodou objevil v lomu poblíž svého rodného města vesnice Ytterby hustou a těžkou černou rudu a pojmenoval ji „Ytterbite“. Poté mnoho vědců včetně Johana Gadolina, Anderse Gustava Ekberga, Friedricha Wöhlera a dalších provedlo hloubkový výzkum této rudy.
V roce 1794 finský chemik Johan Gadolin úspěšně oddělil nový oxid od ytterbiové rudy a pojmenoval jej yttrium. Bylo to poprvé, co lidé jasně objevili prvek vzácných zemin. Tento objev však okamžitě nevzbudil širokou pozornost.
Postupem času vědci objevili další prvky vzácných zemin. V roce 1803 objevili Němec Klaproth a Švédové Hitzinger a Berzelius cer. V roce 1839 objevil Švéd Mosanderlanthanu. V roce 1843 objevil erbium aterbium. Tyto objevy poskytly důležitý základ pro následující vědecký výzkum.
Teprve koncem 19. století vědci úspěšně oddělili prvek „yttrium“ od yttriové rudy. V roce 1885 objevil Rakušan Wilsbach neodym a praseodym. V roce 1886 objevil Bois-Baudrandysprosium. Tyto objevy dále obohatily velkou rodinu prvků vzácných zemin.
Více než století po objevu yttria se vědcům kvůli omezením technických podmínek nedaří tento prvek očistit, což také způsobilo některé akademické spory a omyly. To však vědce nezastavilo v jejich nadšení pro studium yttria.
Na počátku 20. století, s neustálým pokrokem vědy a techniky, vědci konečně začali být schopni čistit prvky vzácných zemin. V roce 1901 objevil Francouz Eugene de Marseilleeuropium. V letech 1907-1908 objevili Rakušan Wilsbach a Francouz Urbain nezávisle na sobě lutecium. Tyto objevy poskytly důležitý základ pro následující vědecký výzkum.
V moderní vědě a technice je aplikace yttria stále rozsáhlejší. S neustálým pokrokem vědy a techniky bude naše chápání a aplikace yttria stále hlubší.
Oblasti použití prvku yttria
1.Optické sklo a keramika:Yttrium je široce používáno při výrobě optického skla a keramiky, hlavně při výrobě průhledné keramiky a optického skla. Jeho sloučeniny mají vynikající optické vlastnosti a lze je použít k výrobě součástí laserů, vláknových optických komunikací a dalších zařízení.
2. Fosfory:Sloučeniny yttria hrají důležitou roli ve fosforech a mohou vyzařovat jasnou fluorescenci, takže se často používají k výrobě televizních obrazovek, monitorů a osvětlovacích zařízení.Oxid yttriuma další sloučeniny se často používají jako luminiscenční materiály pro zvýšení jasu a jasnosti světla.
3. Přísady do slitin: Při výrobě kovových slitin se yttrium často používá jako přísada pro zlepšení mechanických vlastností a korozní odolnosti kovů.Slitiny yttriase často používají k výrobě vysokopevnostní oceli aslitin hliníku, díky čemuž jsou odolnější vůči teplu a korozi.
4. Katalyzátory: Sloučeniny yttria hrají důležitou roli v některých katalyzátorech a mohou urychlit rychlost chemických reakcí. Používají se k výrobě zařízení na čištění výfukových plynů automobilů a katalyzátorů v průmyslových výrobních procesech, což pomáhá snižovat emise škodlivých látek.
5. Lékařská zobrazovací technika: Izotopy yttria se používají v lékařské zobrazovací technologii k přípravě radioaktivních izotopů, například pro značení radiofarmak a diagnostiku nukleárního lékařského zobrazování.
6. Laserová technologie:Yttriové iontové lasery jsou běžné pevnolátkové lasery používané v různých vědeckých výzkumech, laserové medicíně a průmyslových aplikacích. Výroba těchto laserů vyžaduje použití určitých sloučenin yttria jako aktivátorů.Yttrium prvkya jejich sloučeniny hrají důležitou roli v moderní vědě, technologii a průmyslu, zahrnujícím mnoho oborů, jako je optika, věda o materiálech a medicína, a pozitivně přispěly k pokroku a rozvoji lidské společnosti.
Fyzikální vlastnosti yttria
Atomové čísloyttriumje 39 a jeho chemický symbol je Y.
1. Vzhled:Yttrium je stříbřitě bílý kov.
2. Hustota:Hustota yttria je 4,47 g/cm3, což z něj činí jeden z relativně těžkých prvků v zemské kůře.
3. Bod tání:Bod tání yttria je 1522 stupňů Celsia (2782 stupňů Fahrenheita), což se týká teploty, při které se yttrium za tepelných podmínek mění z pevné látky na kapalinu.
4. Bod varu:Bod varu yttria je 3336 stupňů Celsia (6037 stupňů Fahrenheita), což se týká teploty, při které se yttrium za tepelných podmínek mění z kapaliny na plyn.
5. Fáze:Při pokojové teplotě je yttrium v pevném stavu.
6. Vodivost:Yttrium je dobrý vodič elektřiny s vysokou vodivostí, takže má určité aplikace ve výrobě elektronických zařízení a technologii obvodů.
7. Magnetismus:Yttrium je při pokojové teplotě paramagnetický materiál, což znamená, že nemá zjevnou magnetickou odezvu na magnetická pole.
8. Krystalová struktura: Yttrium existuje v hexagonální uzavřené krystalové struktuře.
9. Atomový objem:Atomový objem yttria je 19,8 kubických centimetrů na mol, což se vztahuje k objemu obsazenému jedním molem atomů yttria.
Yttrium je kovový prvek s relativně vysokou hustotou a bodem tání a má dobrou vodivost, takže má důležité aplikace v elektronice, vědě o materiálech a dalších oborech. Yttrium je přitom také poměrně častým vzácným prvkem, který hraje důležitou roli v některých vyspělých technologiích a průmyslových aplikacích.
Chemické vlastnosti yttria
1. Chemická značka a skupina: Chemická značka yttria je Y a nachází se v páté periodě periodické tabulky, třetí skupině, která je podobná prvkům lanthanoidů.
2. Elektronická struktura: Elektronická struktura yttria je 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s². Ve vnější elektronové vrstvě má yttrium dva valenční elektrony.
3. Valenční stav: Yttrium obvykle vykazuje valenční stav +3, což je nejčastější valenční stav, ale může vykazovat i valenční stavy +2 a +1.
4. Reaktivita: Yttrium je relativně stabilní kov, ale při vystavení vzduchu postupně oxiduje a na povrchu vytvoří vrstvu oxidu. To způsobí, že yttrium ztratí svůj lesk. Pro ochranu yttria se obvykle skladuje v suchém prostředí.
5. Reakce s oxidy: Yttrium reaguje s oxidy za vzniku různých sloučenin, včoxid yttrium(Y2O3). Oxid yttrium se často používá k výrobě fosforu a keramiky.
6. **Reakce s kyselinami**: Yttrium může reagovat se silnými kyselinami za vzniku odpovídajících solí, jako např.chlorid yttrium (YCl3) nebosíran yttrium (Y2(S04)3).
7. Reakce s vodou: Yttrium za normálních podmínek nereaguje přímo s vodou, ale při vysokých teplotách může reagovat s vodní párou za vzniku vodíku a oxidu yttria.
8. Reakce se sulfidy a karbidy: Yttrium může reagovat se sulfidy a karbidy za vzniku odpovídajících sloučenin, jako je sulfid yttritý (YS) a karbid yttria (YC2). 9. Izotopy: Yttrium má více izotopů, z nichž nejstabilnější je yttrium-89 (^89Y), které má dlouhý poločas rozpadu a používá se v nukleární medicíně a značení izotopů.
Yttrium je relativně stabilní kovový prvek s více valenčními stavy a schopností reagovat s jinými prvky za vzniku sloučenin. Má širokou škálu aplikací v optice, nauce o materiálech, medicíně a průmyslu, zejména v oblasti fosforu, keramické výroby a laserové technologie.
Biologické vlastnosti yttria
Biologické vlastnostiyttriumv živých organismech jsou poměrně omezené.
1. Přítomnost a požívání: Přestože yttrium není prvkem nezbytným pro život, stopová množství yttria lze nalézt v přírodě, včetně půdy, hornin a vody. Organismy mohou přijímat stopová množství yttria potravním řetězcem, obvykle z půdy a rostlin.
2. Biologická dostupnost: Biologická dostupnost yttria je relativně nízká, což znamená, že organismy mají obecně potíže s absorpci a efektivním využíváním yttria. Většina sloučenin yttria není snadno absorbována v organismech, takže mají tendenci být vylučovány.
3. Distribuce v organismech: Jakmile je yttrium v organismu, je distribuováno hlavně v tkáních, jako jsou játra, ledviny, slezina, plíce a kosti. Zejména kosti obsahují vyšší koncentrace yttria.
4. Metabolismus a vylučování: Metabolismus yttria v lidském těle je poměrně omezený, protože většinou opouští organismus vylučováním. Většina se vylučuje močí a může se také vylučovat ve formě defekace.
5. Toxicita: Vzhledem ke své nízké biologické dostupnosti se yttrium v normálních organismech obvykle neakumuluje na škodlivé úrovně. Expozice vysokých dávek yttria však může mít škodlivé účinky na organismy, což vede k toxickým účinkům. Tato situace se obvykle vyskytuje zřídka, protože koncentrace yttria v přírodě jsou obvykle nízké a není široce používáno ani vystaveno organismům. Biologické vlastnosti yttria v organismech se projevují především jeho přítomností ve stopových množstvích, nízkou biologickou dostupností a tím, že není nezbytným prvkem. pro život. Ačkoli za normálních okolností nemá zjevné toxické účinky na organismy, expozice vysokým dávkám yttria může způsobit zdravotní rizika. Pro bezpečnost a biologické účinky yttria je proto stále důležitý vědecký výzkum a monitorování.
Distribuce yttria v přírodě
Yttrium je prvek vzácných zemin, který je v přírodě poměrně široce rozšířen, i když v čisté elementární formě neexistuje.
1. Výskyt v zemské kůře: Množství yttria v zemské kůře je relativně nízké, s průměrnou koncentrací asi 33 mg/kg. To dělá z yttria jeden ze vzácných prvků.
Yttrium existuje hlavně ve formě minerálů, obvykle spolu s jinými prvky vzácných zemin. Některé hlavní minerály yttria zahrnují yttrium-železný granát (YIG) a yttrium oxalát (Y2(C2O4)3).
2. Geografické rozšíření: Ložiska yttria jsou rozšířena po celém světě, ale některé oblasti mohou být bohaté na yttrium. Některá významná ložiska yttria lze nalézt v následujících regionech: Austrálie, Čína, Spojené státy americké, Rusko, Kanada, Indie, Skandinávie atd. 3. Těžba a zpracování: Jakmile je yttriová ruda vytěžena, je k extrakci a oddělit yttrium. To obvykle zahrnuje kyselé loužení a chemické separační procesy pro získání vysoce čistého yttria.
Je důležité poznamenat, že prvky vzácných zemin, jako je yttrium, obvykle neexistují ve formě čistých prvků, ale jsou smíchány s jinými prvky vzácných zemin. Proto extrakce yttria vyšší čistoty vyžaduje složité chemické procesy zpracování a separace. Kromě toho dodávkaprvky vzácných zeminje omezená, proto je také důležité zvážit jejich hospodaření se zdroji a udržitelnost životního prostředí.
Těžba, těžba a tavení prvku yttria
Yttrium je prvek vzácných zemin, který se obvykle nevyskytuje ve formě čistého yttria, ale ve formě yttriové rudy. Následuje podrobný úvod do procesu těžby a rafinace prvku yttria:
1. Těžba yttriové rudy:
Průzkum: Nejprve geologové a důlní inženýři provádějí průzkumné práce, aby našli ložiska obsahující yttrium. To obvykle zahrnuje geologické studie, geofyzikální průzkum a analýzu vzorků. Těžba: Jakmile je nalezeno ložisko obsahující yttrium, je ruda těžena. Tato ložiska obvykle zahrnují oxidové rudy, jako je yttrium-železný granát (YIG) nebo yttrium oxalát (Y2(C2O4)3). Drcení rudy: Po těžbě je většinou potřeba rudu rozlámat na menší kusy pro následné zpracování.
2. Těžba yttria:Chemické loužení: Drcená ruda se obvykle posílá do huti, kde se chemickým loužením získává yttrium. Tento proces obvykle používá kyselý louhovací roztok, jako je kyselina sírová, k rozpuštění yttria z rudy. Separace: Jakmile je yttrium rozpuštěno, je obvykle smícháno s jinými prvky vzácných zemin a nečistotami. K extrakci yttria o vyšší čistotě je nutný separační proces, obvykle využívající extrakci rozpouštědlem, iontovou výměnu nebo jiné chemické metody. Srážení: Yttrium se odděluje od ostatních prvků vzácných zemin pomocí vhodných chemických reakcí za vzniku čistých sloučenin yttria. Sušení a kalcinace: Získané sloučeniny yttria je obvykle nutné vysušit a kalcinovat, aby se odstranila jakákoli zbytková vlhkost a nečistoty, aby se nakonec získal čistý kov nebo sloučeniny yttria.
Metody detekce yttria
Mezi běžné metody detekce yttria patří především atomová absorpční spektroskopie (AAS), hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS), rentgenová fluorescenční spektroskopie (XRF) atd.
1. Atomová absorpční spektroskopie (AAS):AAS je běžně používaná metoda kvantitativní analýzy vhodná pro stanovení obsahu yttria v roztoku. Tato metoda je založena na jevu absorpce, kdy cílový prvek ve vzorku absorbuje světlo specifické vlnové délky. Nejprve se vzorek převede do měřitelné formy pomocí kroků předúpravy, jako je spalování plynu a sušení při vysoké teplotě. Poté do vzorku prochází světlo odpovídající vlnové délce cílového prvku, měří se intenzita světla absorbovaného vzorkem a obsah yttria ve vzorku se vypočítá porovnáním se standardním roztokem yttria o známé koncentraci.
2. Hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS):ICP-MS je vysoce citlivá analytická technika vhodná pro stanovení obsahu yttria v kapalných a pevných vzorcích. Tato metoda převádí vzorek na nabité částice a poté používá hmotnostní spektrometr pro hmotnostní analýzu. ICP-MS má široký detekční rozsah a vysoké rozlišení a dokáže určit obsah více prvků současně. Pro detekci yttria může ICP-MS poskytnout velmi nízké detekční limity a vysokou přesnost.
3. Rentgenová fluorescenční spektrometrie (XRF):XRF je nedestruktivní analytická metoda vhodná pro stanovení obsahu yttria v pevných a kapalných vzorcích. Tato metoda určuje obsah prvků ozařováním povrchu vzorku rentgenovými paprsky a měřením charakteristické maximální intenzity fluorescenčního spektra ve vzorku. XRF má výhody vysoké rychlosti, jednoduchého ovládání a schopnosti určit více prvků současně. Při analýze nízkého obsahu yttria však může docházet k interferenci s XRF, což vede k velkým chybám.
4. Optická emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-OES):Optická emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem je vysoce citlivá a selektivní analytická metoda široce používaná ve víceprvkové analýze. Rozprašuje vzorek a vytváří plazmu pro měření specifické vlnové délky a intenzity of yttriumemise ve spektrometru. Kromě výše uvedených metod existují další běžně používané metody pro detekci yttria, včetně elektrochemické metody, spektrofotometrie atd. Výběr vhodné metody detekce závisí na faktorech, jako jsou vlastnosti vzorku, požadovaný rozsah měření a přesnost detekce a kalibrační standardy. jsou často vyžadovány pro kontrolu kvality, aby byla zajištěna přesnost a spolehlivost výsledků měření.
Specifická aplikace metody atomové absorpce yttria
Při měření prvků je hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS) vysoce citlivou a víceprvkovou analytickou technikou, která se často používá ke stanovení koncentrace prvků, včetně yttria. Následuje podrobný postup testování yttria v ICP-MS:
1. Příprava vzorku:
Pro ICP-MS analýzu je obvykle nutné vzorek rozpustit nebo dispergovat do kapalné formy. To lze provést chemickým rozpouštěním, tepelným rozkladem nebo jinými vhodnými způsoby přípravy.
Příprava vzorku vyžaduje extrémně čisté podmínky, aby se zabránilo kontaminaci jakýmikoli vnějšími prvky. Laboratoř by měla přijmout nezbytná opatření, aby se zabránilo kontaminaci vzorku.
2. Generování ICP:
ICP se generuje zaváděním argonu nebo plynné směsi argonu a kyslíku do uzavřeného křemenného plazmového hořáku. Vysokofrekvenční indukční vazba vytváří intenzivní plazmový plamen, který je výchozím bodem analýzy.
Teplota plazmatu je asi 8000 až 10000 stupňů Celsia, což je dostatečně vysoká hodnota na to, aby převedla prvky ve vzorku do iontového stavu.
3. Ionizace a separace:Jakmile vzorek vstoupí do plazmatu, prvky v něm jsou ionizovány. To znamená, že atomy ztratí jeden nebo více elektronů a vytvoří nabité ionty. ICP-MS používá hmotnostní spektrometr k oddělení iontů různých prvků, obvykle poměrem hmotnosti k náboji (m/z). To umožňuje separaci a následnou analýzu iontů různých prvků.
4. Hmotnostní spektrometrie:Oddělené ionty vstupují do hmotnostního spektrometru, obvykle kvadrupólového hmotnostního spektrometru nebo magnetického skenovacího hmotnostního spektrometru. V hmotnostním spektrometru jsou ionty různých prvků separovány a detekovány podle jejich poměru hmotnosti k náboji. To umožňuje určit přítomnost a koncentraci každého prvku. Jednou z výhod hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem je její vysoké rozlišení, které umožňuje detekovat více prvků současně.
5. Zpracování údajů:Data generovaná ICP-MS je obvykle potřeba zpracovat a analyzovat, aby se určila koncentrace prvků ve vzorku. To zahrnuje porovnání detekčního signálu se standardy o známých koncentracích a provedení kalibrace a korekce.
6. Zpráva o výsledcích:Konečný výsledek je prezentován jako koncentrace nebo hmotnostní procento prvku. Tyto výsledky lze použít v různých aplikacích, včetně vědy o Zemi, analýzy životního prostředí, testování potravin, lékařského výzkumu atd.
ICP-MS je vysoce přesná a citlivá technika vhodná pro víceprvkovou analýzu, včetně yttria. Vyžaduje však složité přístrojové vybavení a odborné znalosti, proto se obvykle provádí v laboratoři nebo v odborném analytickém centru. Při vlastní práci je nutné zvolit vhodnou metodu měření podle konkrétních potřeb staveniště. Tyto metody jsou široce používány při analýze a detekci ytterbia v laboratořích a průmyslových odvětvích.
Po shrnutí výše uvedeného můžeme dojít k závěru, že yttrium je velmi zajímavý chemický prvek s unikátními fyzikálními a chemickými vlastnostmi, který má velký význam ve vědeckém výzkumu a aplikačních oblastech. Přestože jsme dosáhli určitého pokroku v našem chápání, stále existuje mnoho otázek, které vyžadují další výzkum a průzkum. Doufám, že náš úvod pomůže čtenářům lépe porozumět tomuto fascinujícímu prvku a inspiruje každého k lásce k vědě a zájmu o průzkum.
Pro více informací plskontaktujte násníže:
Tel&co:008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
Čas odeslání: 28. listopadu 2024