Vidste du det? Menneskets opdagelsesprocesyttriumvar fuld af drejninger og udfordringer. I 1787 opdagede svenskeren Karl Axel Arrhenius ved et uheld en tæt og tung sort malm i et stenbrud nær sin hjemby Ytterby landsby og kaldte den "Ytterbite". Derefter udførte mange videnskabsmænd, herunder Johan Gadolin, Anders Gustav Ekberg, Friedrich Wöhler og andre, dybdegående forskning i denne malm.
I 1794 separerede den finske kemiker Johan Gadolin et nyt oxid fra ytterbiummalm og gav det navnet yttrium. Dette var første gang, at mennesker tydeligt opdagede et sjældent jordarters element. Denne opdagelse vakte dog ikke umiddelbart stor opmærksomhed.
Over tid har forskere opdaget andre sjældne jordarters grundstoffer. I 1803 opdagede tyskeren Klaproth og svenskerne Hitzinger og Berzelius cerium. I 1839 opdagede svenskeren Mosanderlanthan. I 1843 opdagede han erbium ogterbium. Disse opdagelser gav et vigtigt grundlag for efterfølgende videnskabelig forskning.
Det var først i slutningen af det 19. århundrede, at videnskabsmænd med succes adskilte grundstoffet "yttrium" fra yttriummalm. I 1885 opdagede østrigske Wilsbach neodym og praseodym. I 1886 opdagede Bois-Baudrandysprosium. Disse opdagelser berigede yderligere den store familie af sjældne jordarters grundstoffer.
I mere end et århundrede efter opdagelsen af yttrium, på grund af begrænsningerne af tekniske forhold, har videnskabsmænd ikke været i stand til at rense dette element, hvilket også har forårsaget nogle akademiske tvister og fejl. Dette stoppede dog ikke videnskabsmænd fra deres entusiasme for at studere yttrium.
I begyndelsen af det 20. århundrede, med den fortsatte fremgang af videnskab og teknologi, begyndte videnskabsmænd endelig at være i stand til at rense sjældne jordarters elementer. I 1901 opdagede franskmanden Eugene de Marseilleeuropium. I 1907-1908 opdagede østrigske Wilsbach og franskmand Urbain uafhængigt af hinanden lutetium. Disse opdagelser gav et vigtigt grundlag for efterfølgende videnskabelig forskning.
I moderne videnskab og teknologi bliver anvendelsen af yttrium mere og mere omfattende. Med den fortsatte udvikling af videnskab og teknologi vil vores forståelse og anvendelse af yttrium blive mere og mere dybtgående.
Anvendelsesområder for yttrium-element
1.Optisk glas og keramik:Yttrium er meget udbredt til fremstilling af optisk glas og keramik, hovedsageligt til fremstilling af gennemsigtig keramik og optisk glas. Dets forbindelser har fremragende optiske egenskaber og kan bruges til at fremstille komponenter til lasere, fiberoptisk kommunikation og andet udstyr.
2. Fosfor:Yttriumforbindelser spiller en vigtig rolle i fosfor og kan udsende lys fluorescens, så de bruges ofte til fremstilling af tv-skærme, monitorer og lysudstyr.Yttriumoxidog andre forbindelser bruges ofte som selvlysende materialer for at forbedre lysets lysstyrke og klarhed.
3. Legeringsadditiver: Ved fremstilling af metallegeringer bruges yttrium ofte som et tilsætningsstof for at forbedre metallers mekaniske egenskaber og korrosionsbestandighed.Yttrium legeringerbruges ofte til at fremstille højstyrkestål ogaluminiumslegeringer, hvilket gør dem mere varmebestandige og korrosionsbestandige.
4. Katalysatorer: Yttriumforbindelser spiller en vigtig rolle i nogle katalysatorer og kan accelerere hastigheden af kemiske reaktioner. De bruges til at fremstille biludstødningsrensningsanordninger og katalysatorer i industrielle produktionsprocesser, hvilket hjælper med at reducere emissionen af skadelige stoffer.
5. Medicinsk billedteknologi: Yttriumisotoper bruges i medicinsk billeddannelsesteknologi til at fremstille radioaktive isotoper, såsom til mærkning af radiofarmaceutiske stoffer og diagnosticering af nuklear medicinsk billeddannelse.
6. Laserteknologi:Yttrium ion lasere er en almindelig faststoflaser, der bruges i forskellige videnskabelige undersøgelser, lasermedicin og industrielle applikationer. Fremstillingen af disse lasere kræver brug af visse yttriumforbindelser som aktivatorer.Yttrium elementerog deres forbindelser spiller en vigtig rolle i moderne videnskab og teknologi og industri, der involverer mange områder såsom optik, materialevidenskab og medicin, og har ydet positive bidrag til fremskridt og udvikling af det menneskelige samfund.
Fysiske egenskaber af yttrium
Atomnummeret påyttriumer 39 og dets kemiske symbol er Y.
1. Udseende:Yttrium er et sølvhvidt metal.
2. Tæthed:Densiteten af yttrium er 4,47 g/cm3, hvilket gør det til et af de relativt tunge grundstoffer i jordskorpen.
3. Smeltepunkt:Smeltepunktet for yttrium er 1522 grader Celsius (2782 grader Fahrenheit), hvilket refererer til den temperatur, ved hvilken yttrium ændres fra et fast stof til en væske under termiske forhold.
4. Kogepunkt:Kogepunktet for yttrium er 3336 grader Celsius (6037 grader Fahrenheit), hvilket refererer til den temperatur, ved hvilken yttrium ændres fra en væske til en gas under termiske forhold.
5. Fase:Ved stuetemperatur er yttrium i fast tilstand.
6. Ledningsevne:Yttrium er en god leder af elektricitet med høj ledningsevne, så det har visse anvendelser inden for fremstilling af elektroniske enheder og kredsløbsteknologi.
7. Magnetisme:Yttrium er et paramagnetisk materiale ved stuetemperatur, hvilket betyder, at det ikke har en tydelig magnetisk reaktion på magnetiske felter.
8. Krystalstruktur: Yttrium eksisterer i en sekskantet tætpakket krystalstruktur.
9. Atomvolumen:Atomvolumenet af yttrium er 19,8 kubikcentimeter pr. mol, hvilket refererer til volumenet optaget af et mol yttriumatomer.
Yttrium er et metallisk grundstof med relativt høj densitet og smeltepunkt og har god ledningsevne, så det har vigtige anvendelser inden for elektronik, materialevidenskab og andre områder. Samtidig er yttrium også et relativt almindeligt sjældent grundstof, som spiller en vigtig rolle i nogle avancerede teknologier og industrielle applikationer.
Yttriums kemiske egenskaber
1. Kemisk symbol og gruppe: Det kemiske symbol for yttrium er Y, og det er placeret i den femte periode af det periodiske system, den tredje gruppe, som ligner lanthanid-elementerne.
2. Elektronisk struktur: Den elektroniske struktur af yttrium er 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s². I det ydre elektronlag har yttrium to valenselektroner.
3. Valenstilstand: Yttrium viser normalt en valenstilstand på +3, som er den mest almindelige valenstilstand, men den kan også vise valenstilstande på +2 og +1.
4. Reaktivitet: Yttrium er et relativt stabilt metal, men det vil gradvist oxidere, når det udsættes for luft, og danner et oxidlag på overfladen. Dette får yttrium til at miste sin glans. For at beskytte yttrium opbevares det normalt i et tørt miljø.
5. Reaktion med oxider: Yttrium reagerer med oxider og danner forskellige forbindelser, bl.a.yttriumoxid(Y2O3). Yttriumoxid bruges ofte til fremstilling af fosfor og keramik.
6. **Reaktion med syrer**: Yttrium kan reagere med stærke syrer og danne tilsvarende salte, som f.eks.yttriumchlorid (YCI3) elleryttriumsulfat (Y2(SO4)3).
7. Reaktion med vand: Yttrium reagerer ikke direkte med vand under normale forhold, men ved høje temperaturer kan det reagere med vanddamp og danne brint og yttriumoxid.
8. Reaktion med sulfider og carbider: Yttrium kan reagere med sulfider og carbider til dannelse af tilsvarende forbindelser såsom yttriumsulfid (YS) og yttriumcarbid (YC2). 9. Isotoper: Yttrium har flere isotoper, hvoraf den mest stabile er yttrium-89 (^89Y), som har en lang halveringstid og bruges i nuklearmedicin og isotopmærkning.
Yttrium er et relativt stabilt metallisk grundstof med flere valenstilstande og evnen til at reagere med andre grundstoffer for at danne forbindelser. Det har en bred vifte af applikationer inden for optik, materialevidenskab, medicin og industri, især inden for fosfor, keramisk fremstilling og laserteknologi.
Biologiske egenskaber af yttrium
De biologiske egenskaber vedyttriumi levende organismer er relativt begrænsede.
1. Tilstedeværelse og indtagelse: Selvom yttrium ikke er et element, der er essentielt for liv, kan spormængder af yttrium findes i naturen, herunder jord, sten og vand. Organismer kan indtage spormængder af yttrium gennem fødekæden, normalt fra jord og planter.
2. Biotilgængelighed: Biotilgængeligheden af yttrium er relativt lav, hvilket betyder, at organismer generelt har svært ved at optage og udnytte yttrium effektivt. De fleste yttriumforbindelser absorberes ikke let i organismer, så de har en tendens til at blive udskilt.
3. Fordeling i organismer: Når det først er i en organisme, fordeles yttrium hovedsageligt i væv som lever, nyre, milt, lunger og knogler. Især knogler indeholder højere koncentrationer af yttrium.
4. Metabolisme og udskillelse: Omsætningen af yttrium i menneskekroppen er relativt begrænset, fordi det normalt forlader organismen ved udskillelse. Det meste udskilles gennem urin, og det kan også udskilles i form af afføring.
5. Toksicitet: På grund af dets lave biotilgængelighed akkumuleres yttrium normalt ikke til skadelige niveauer i normale organismer. Imidlertid kan højdosis yttrium-eksponering have skadelige virkninger på organismer, hvilket fører til toksiske virkninger. Denne situation opstår sædvanligvis sjældent, fordi yttriumkoncentrationerne i naturen normalt er lave, og det ikke er meget brugt eller udsat for organismer. De biologiske egenskaber ved yttrium i organismer manifesteres hovedsageligt i dets tilstedeværelse i spormængder, lav biotilgængelighed og ikke at være et nødvendigt element. for livet. Selvom det ikke har åbenlyse toksiske virkninger på organismer under normale omstændigheder, kan højdosis yttrium eksponering forårsage sundhedsfarer. Derfor er videnskabelig forskning og overvågning stadig vigtig for sikkerheden og de biologiske virkninger af yttrium.
Fordeling af yttrium i naturen
Yttrium er et sjældent jordarters grundstof, der er relativt vidt udbredt i naturen, selvom det ikke eksisterer i ren grundstofform.
1. Forekomst i jordskorpen: Forekomsten af yttrium i jordskorpen er relativt lav med en gennemsnitlig koncentration på omkring 33 mg/kg. Dette gør yttrium til et af de sjældne grundstoffer.
Yttrium findes hovedsageligt i form af mineraler, normalt sammen med andre sjældne jordarters grundstoffer. Nogle vigtige yttriummineraler omfatter yttriumjerngranat (YIG) og yttriumoxalat (Y2(C2O4)3).
2. Geografisk fordeling: Yttriumforekomster er fordelt over hele verden, men nogle områder kan være rige på yttrium. Nogle større yttriumforekomster kan findes i følgende regioner: Australien, Kina, USA, Rusland, Canada, Indien, Skandinavien osv. 3. Udvinding og forarbejdning: Når først yttriummalmen er udvundet, kræves der sædvanligvis kemisk behandling for at udvinde og adskille yttrium. Dette involverer normalt syreudvaskning og kemiske separationsprocesser for at opnå højrent yttrium.
Det er vigtigt at bemærke, at sjældne jordarters grundstoffer såsom yttrium normalt ikke eksisterer i form af rene grundstoffer, men er blandet med andre sjældne jordarters grundstoffer. Derfor kræver ekstraktion af højere renhed yttrium komplekse kemiske processer og separationsprocesser. Hertil kommer udbud afsjældne jordarters grundstofferer begrænset, så hensynet til deres ressourceforvaltning og miljømæssig bæredygtighed er også vigtigt.
Minedrift, udvinding og smeltning af yttrium-element
Yttrium er et sjældent jordarters grundstof, der normalt ikke findes i form af rent yttrium, men i form af yttriummalm. Det følgende er en detaljeret introduktion til minedrift og raffinering af yttriumelement:
1. Udvinding af yttriummalm:
Efterforskning: Først udfører geologer og mineingeniører efterforskningsarbejde for at finde aflejringer, der indeholder yttrium. Dette involverer normalt geologiske undersøgelser, geofysisk udforskning og prøveanalyse. Minedrift: Når en forekomst indeholdende yttrium er fundet, udvindes malmen. Disse aflejringer omfatter normalt oxidmalme såsom yttriumjerngranat (YIG) eller yttriumoxalat (Y2(C2O4)3). Malmknusning: Efter minedrift skal malmen normalt brydes i mindre stykker til efterfølgende forarbejdning.
2. Udvinding af yttrium:Kemisk udvaskning: Den knuste malm sendes normalt til et smelter, hvor yttrium udvindes gennem kemisk udvaskning. Denne proces bruger normalt en sur udvaskningsopløsning, såsom svovlsyre, til at opløse yttrium fra malmen. Adskillelse: Når først yttrium er opløst, blandes det normalt med andre sjældne jordarters grundstoffer og urenheder. For at ekstrahere yttrium af højere renhed kræves en separationsproces, sædvanligvis ved hjælp af opløsningsmiddelekstraktion, ionbytning eller andre kemiske metoder. Udfældning: Yttrium adskilles fra andre sjældne jordarters grundstoffer gennem passende kemiske reaktioner for at danne rene yttriumforbindelser. Tørring og kalcinering: De opnåede yttriumforbindelser skal normalt tørres og kalcineres for at fjerne eventuel resterende fugt og urenheder for endelig at opnå rent yttriummetal eller -forbindelser.
Detektionsmetoder for yttrium
Almindelige detektionsmetoder for yttrium omfatter hovedsageligt atomabsorptionsspektroskopi (AAS), induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS), røntgenfluorescensspektroskopi (XRF) osv.
1. Atomabsorptionsspektroskopi (AAS):AAS er en almindeligt anvendt kvantitativ analysemetode, der er egnet til at bestemme yttriumindholdet i opløsning. Denne metode er baseret på absorptionsfænomenet, når målelementet i prøven absorberer lys af en bestemt bølgelængde. Først omdannes prøven til en målbar form gennem forbehandlingstrin såsom gasforbrænding og højtemperaturtørring. Derefter sendes lys svarende til målelementets bølgelængde ind i prøven, lysintensiteten absorberet af prøven måles, og yttriumindholdet i prøven beregnes ved at sammenligne det med en standard yttriumopløsning af kendt koncentration.
2. Induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS):ICP-MS er en meget følsom analytisk teknik, der er velegnet til at bestemme yttriumindholdet i flydende og faste prøver. Denne metode konverterer prøven til ladede partikler og bruger derefter et massespektrometer til masseanalyse. ICP-MS har et bredt detektionsområde og høj opløsning og kan bestemme indholdet af flere elementer på samme tid. Til detektion af yttrium kan ICP-MS give meget lave detektionsgrænser og høj nøjagtighed.
3. Røntgenfluorescensspektrometri (XRF):XRF er en ikke-destruktiv analysemetode, der er velegnet til bestemmelse af yttriumindhold i faste og flydende prøver. Denne metode bestemmer grundstofindholdet ved at bestråle overfladen af prøven med røntgenstråler og måle den karakteristiske spidsintensitet af fluorescensspektret i prøven. XRF har fordelene ved hurtig hastighed, enkel betjening og evnen til at bestemme flere elementer på samme tid. XRF kan dog blive forstyrret i analysen af lavt indhold af yttrium, hvilket resulterer i store fejl.
4. Induktivt koblet plasma optisk emissionsspektrometri (ICP-OES):Induktivt koblet plasma optisk emissionsspektrometri er en meget følsom og selektiv analytisk metode, der er meget udbredt i multi-element analyse. Det forstøver prøven og danner et plasma for at måle den specifikke bølgelængde og intensitet of yttriumemission i spektrometeret. Ud over de ovennævnte metoder er der andre almindeligt anvendte metoder til yttriumdetektion, herunder elektrokemisk metode, spektrofotometri osv. Valget af en passende detektionsmetode afhænger af faktorer som prøveegenskaber, påkrævet måleområde og detektionsnøjagtighed og kalibreringsstandarder er ofte påkrævet til kvalitetskontrol for at sikre nøjagtigheden og pålideligheden af måleresultaterne.
Specifik anvendelse af yttrium atomabsorptionsmetode
I grundstofmåling er induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS) en meget følsom og multi-element analyseteknik, som ofte bruges til at bestemme koncentrationen af grundstoffer, herunder yttrium. Følgende er en detaljeret proces til test af yttrium i ICP-MS:
1. Prøveforberedelse:
Prøven skal normalt opløses eller dispergeres i en flydende form til ICP-MS-analyse. Dette kan gøres ved kemisk opløsning, opvarmning fordøjelse eller andre passende forberedelsesmetoder.
Forberedelsen af prøven kræver ekstremt rene forhold for at forhindre kontaminering af eksterne elementer. Laboratoriet bør træffe de nødvendige foranstaltninger for at undgå prøvekontaminering.
2. ICP-generering:
ICP genereres ved at indføre argon eller argon-ilt blandet gas i en lukket kvartsplasmabrænder. Højfrekvent induktiv kobling frembringer en intens plasmaflamme, som er udgangspunktet for analysen.
Plasmatemperaturen er omkring 8000 til 10000 grader Celsius, hvilket er høj nok til at omdanne grundstofferne i prøven til ionisk tilstand.
3. Ionisering og adskillelse:Når prøven kommer ind i plasmaet, ioniseres elementerne i den. Det betyder, at atomerne mister en eller flere elektroner og danner ladede ioner. ICP-MS bruger et massespektrometer til at adskille ioner af forskellige elementer, normalt ved masse-til-ladning-forhold (m/z). Dette gør det muligt at separere ioner af forskellige grundstoffer og efterfølgende analysere dem.
4. Massespektrometri:De adskilte ioner kommer ind i et massespektrometer, normalt et quadrupol massespektrometer eller et magnetisk scanning massespektrometer. I massespektrometeret adskilles og detekteres ioner af forskellige grundstoffer i henhold til deres masse-til-ladning-forhold. Dette gør det muligt at bestemme tilstedeværelsen og koncentrationen af hvert element. En af fordelene ved induktivt koblet plasmamassespektrometri er dens høje opløsning, som gør det muligt at detektere flere elementer samtidigt.
5. Databehandling:De data, der genereres af ICP-MS, skal normalt behandles og analyseres for at bestemme koncentrationen af elementerne i prøven. Dette omfatter sammenligning af detektionssignalet med standarder for kendte koncentrationer og udførelse af kalibrering og korrektion.
6. Resultatrapport:Det endelige resultat præsenteres som koncentrationen eller masseprocenten af grundstoffet. Disse resultater kan bruges i en række forskellige applikationer, herunder jordvidenskab, miljøanalyse, fødevaretest, medicinsk forskning osv.
ICP-MS er en meget nøjagtig og følsom teknik velegnet til multi-element analyse, herunder yttrium. Det kræver dog kompleks instrumentering og ekspertise, så det udføres normalt i et laboratorium eller et professionelt analysecenter. I det faktiske arbejde er det nødvendigt at vælge den passende målemetode i henhold til stedets specifikke behov. Disse metoder er meget udbredt til analyse og påvisning af ytterbium i laboratorier og industrier.
Efter at have opsummeret ovenstående kan vi konkludere, at yttrium er et meget interessant kemisk grundstof med unikke fysiske og kemiske egenskaber, hvilket er af stor betydning inden for videnskabelig forskning og anvendelsesområder. Selvom vi har gjort nogle fremskridt i vores forståelse af det, er der stadig mange spørgsmål, der kræver yderligere forskning og udforskning. Jeg håber, at vores introduktion kan hjælpe læserne med bedre at forstå dette fascinerende element og inspirere alles kærlighed til videnskab og interesse for udforskning.
For mere information plskontakt osunder:
Tlf.&whats:008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
Indlægstid: 28. november 2024