Sabías? O proceso de descubrimento do ser humanoitrioestaba cheo de reviravoltas e retos. En 1787, o sueco Karl Axel Arrhenius descubriu accidentalmente un mineral negro denso e pesado nunha canteira preto da súa cidade natal, a aldea de Ytterby e chamouno "Ytterbite". Despois diso, moitos científicos, entre eles Johan Gadolin, Anders Gustav Ekberg, Friedrich Wöhler e outros, realizaron unha investigación en profundidade sobre este mineral.
En 1794, o químico finlandés Johan Gadolin separou con éxito un novo óxido do mineral de iterbio e chamouno itrio. Esta foi a primeira vez que os humanos descubrían claramente un elemento de terras raras. Non obstante, este descubrimento non atraeu inmediatamente a atención xeneralizada.
Co paso do tempo, os científicos descubriron outros elementos de terras raras. En 1803, o alemán Klaproth e os suecos Hitzinger e Berzelius descubriron o cerio. En 1839, o sueco Mosander descubriulantano. En 1843, descubriu o erbio eterbio. Estes descubrimentos proporcionaron unha base importante para a investigación científica posterior.
Non foi ata finais do século XIX cando os científicos separaron con éxito o elemento "itrio" do mineral de itrio. En 1885, o austríaco Wilsbach descubriu o neodimio e o praseodimio. En 1886, Bois-Baudran descubriudisprosio. Estes descubrimentos enriqueceron aínda máis a gran familia de elementos de terras raras.
Durante máis dun século despois do descubrimento do itrio, debido ás limitacións das condicións técnicas, os científicos non puideron purificar este elemento, o que tamén provocou algunhas disputas e erros académicos. Non obstante, isto non impediu aos científicos o seu entusiasmo por estudar o itrio.
A principios do século XX, co continuo avance da ciencia e da tecnoloxía, os científicos finalmente comezaron a ser capaces de purificar os elementos das terras raras. En 1901, o francés Eugene de Marsella descubriueuropio. En 1907-1908, o austríaco Wilsbach e o francés Urbain descubriron independentemente o lutecio. Estes descubrimentos proporcionaron unha base importante para a investigación científica posterior.
Na ciencia e tecnoloxía modernas, a aplicación do itrio é cada vez máis extensa. Co avance continuo da ciencia e da tecnoloxía, a nosa comprensión e aplicación do itrio farase cada vez máis profunda.
Campos de aplicación do elemento itrio
1.Vidro óptico e cerámica:O itrio é amplamente utilizado na fabricación de vidro óptico e cerámica, principalmente na fabricación de cerámica transparente e vidro óptico. Os seus compostos teñen excelentes propiedades ópticas e pódense usar para fabricar compoñentes de láseres, comunicacións por fibra óptica e outros equipos.
2. Fósforos:Os compostos de itrio xogan un papel importante nos fósforos e poden emitir fluorescencia brillante, polo que adoitan usarse para fabricar pantallas de televisión, monitores e equipos de iluminación.Óxido de itrioe outros compostos adoitan usarse como materiais luminiscentes para mellorar o brillo e a claridade da luz.
3. Aditivos da aliaxe: Na produción de aliaxes metálicas, o itrio úsase a miúdo como aditivo para mellorar as propiedades mecánicas e a resistencia á corrosión dos metais.Aliaxes de itrioutilízanse a miúdo para fabricar aceiro de alta resistencia ealiaxes de aluminio, facéndoos máis resistentes á calor e á corrosión.
4. Catalizadores: Os compostos de itrio xogan un papel importante nalgúns catalizadores e poden acelerar a velocidade das reaccións químicas. Utilízanse para fabricar dispositivos de purificación de gases de escape de automóbiles e catalizadores en procesos de produción industrial, contribuíndo a reducir a emisión de substancias nocivas.
5. Tecnoloxía de imaxe médica: Os isótopos de itrio utilízanse na tecnoloxía de imaxe médica para preparar isótopos radioactivos, como para etiquetar radiofármacos e diagnosticar imaxes médicas nucleares.
6. Tecnoloxía láser:Os láseres de iones de itrio son un láser de estado sólido común usado en varias investigacións científicas, medicina láser e aplicacións industriais. A fabricación destes láseres require o uso de certos compostos de itrio como activadores.Elementos de itrioe os seus compostos xogan un papel importante na ciencia, tecnoloxía e industria modernas, implicando moitos campos como a óptica, a ciencia dos materiais e a medicina, e fixeron contribucións positivas ao progreso e desenvolvemento da sociedade humana.
Propiedades físicas do itrio
O número atómico deitrioé 39 e o seu símbolo químico é Y.
1. Aspecto:O itrio é un metal branco prateado.
2. Densidade:A densidade do itrio é de 4,47 g/cm3, o que o converte nun dos elementos relativamente pesados da codia terrestre.
3. Punto de fusión:O punto de fusión do itrio é de 1522 graos Celsius (2782 graos Fahrenheit), que se refire á temperatura á que o itrio pasa dun sólido a un líquido en condicións térmicas.
4. Punto de ebulición:O punto de ebulición do itrio é de 3336 graos Celsius (6037 graos Fahrenheit), que se refire á temperatura á que o itrio pasa dun líquido a un gas en condicións térmicas.
5. Fase:A temperatura ambiente, o itrio está en estado sólido.
6. Condutividade:O itrio é un bo condutor de electricidade con alta condutividade, polo que ten certas aplicacións na fabricación de dispositivos electrónicos e na tecnoloxía de circuítos.
7. Magnetismo:O itrio é un material paramagnético a temperatura ambiente, o que significa que non ten unha resposta magnética evidente aos campos magnéticos.
8. Estrutura cristalina: O itrio existe nunha estrutura cristalina hexagonal pechada.
9. Volume atómico:O volume atómico do itrio é de 19,8 centímetros cúbicos por mol, o que fai referencia ao volume ocupado por un mol de átomos de itrio.
O itrio é un elemento metálico cunha densidade e un punto de fusión relativamente elevados, e ten unha boa condutividade, polo que ten importantes aplicacións na electrónica, na ciencia dos materiais e noutros campos. Ao mesmo tempo, o itrio tamén é un elemento raro relativamente común, que xoga un papel importante nalgunhas tecnoloxías avanzadas e aplicacións industriais.
Propiedades químicas do itrio
1. Símbolo e grupo químicos: O símbolo químico do itrio é Y, e está situado no quinto período da táboa periódica, o terceiro grupo, que é semellante aos elementos lantánidos.
2. Estrutura electrónica: a estrutura electrónica do itrio é 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s². Na capa externa de electróns, o itrio ten dous electróns de valencia.
3. Estado de valencia: o itrio adoita mostrar un estado de valencia de +3, que é o estado de valencia máis común, pero tamén pode mostrar estados de valencia de +2 e +1.
4. Reactividade: o itrio é un metal relativamente estable, pero oxidarase gradualmente cando se expón ao aire, formando unha capa de óxido na superficie. Isto fai que o itrio perda o seu brillo. Para protexer o itrio, adoita almacenarse nun ambiente seco.
5. Reacción con óxidos: o itrio reacciona cos óxidos para formar varios compostos, entre elesóxido de itrio(Y2O3). O óxido de itrio úsase a miúdo para fabricar fósforos e cerámicas.
6. **Reacción con ácidos**: o itrio pode reaccionar con ácidos fortes para producir sales correspondentes, comocloruro de itrio (YCl3) ousulfato de itrio (Y2(SO4)3).
7. Reacción coa auga: o itrio non reacciona directamente coa auga en condicións normais, pero a altas temperaturas, pode reaccionar co vapor de auga para producir hidróxeno e óxido de itrio.
8. Reacción con sulfuros e carburos: o itrio pode reaccionar con sulfuros e carburos para formar os compostos correspondentes como o sulfuro de itrio (YS) e o carburo de itrio (YC2). 9. Isótopos: o itrio ten múltiples isótopos, o máis estable dos cales é o itrio-89 (^89Y), que ten unha vida media longa e úsase na medicina nuclear e na etiquetaxe de isótopos.
O itrio é un elemento metálico relativamente estable con múltiples estados de valencia e a capacidade de reaccionar con outros elementos para formar compostos. Ten unha ampla gama de aplicacións en óptica, ciencia de materiais, medicina e industria, especialmente en fósforos, fabricación de cerámica e tecnoloxía láser.
Propiedades biolóxicas do itrio
As propiedades biolóxicas deitrionos organismos vivos son relativamente limitadas.
1. Presenza e inxestión: aínda que o itrio non é un elemento esencial para a vida, pódense atopar pequenas cantidades de itrio na natureza, incluíndo solo, rochas e auga. Os organismos poden inxerir cantidades mínimas de itrio a través da cadea alimentaria, xeralmente procedente do solo e das plantas.
2. Biodispoñibilidade: a biodisponibilidade do itrio é relativamente baixa, o que significa que os organismos xeralmente teñen dificultades para absorber e utilizar o itrio de forma eficaz. A maioría dos compostos de itrio non se absorben facilmente nos organismos, polo que tenden a ser excretados.
3. Distribución nos organismos: unha vez nun organismo, o itrio distribúese principalmente en tecidos como o fígado, os riles, o bazo, os pulmóns e os ósos. En particular, os ósos conteñen maiores concentracións de itrio.
4. Metabolismo e excreción: o metabolismo do itrio no corpo humano é relativamente limitado porque adoita saír do organismo por excreción. A maior parte del é excretado a través da urina, e tamén pode ser excretado en forma de defecación.
5. Toxicidade: debido á súa baixa biodisponibilidade, o itrio non adoita acumularse a niveis nocivos nos organismos normais. Non obstante, a exposición a altas doses de itrio pode ter efectos nocivos sobre os organismos, o que provoca efectos tóxicos. Esta situación adoita ocorrer raramente porque as concentracións de itrio na natureza adoitan ser baixas e non é moi utilizado nin exposto aos organismos. As características biolóxicas do itrio nos organismos maniféstanse principalmente pola súa presenza en trazas, a súa baixa biodisponibilidade e o non ser un elemento necesario. para a vida. Aínda que non ten efectos tóxicos evidentes sobre os organismos en circunstancias normais, a exposición a altas doses de itrio pode causar perigos para a saúde. Polo tanto, a investigación científica e o seguimento seguen sendo importantes para a seguridade e os efectos biolóxicos do itrio.
Distribución do itrio na natureza
O itrio é un elemento de terras raras que está relativamente amplamente distribuído na natureza, aínda que non existe en forma elemental pura.
1. Aparición na codia terrestre: a abundancia de itrio na codia terrestre é relativamente baixa, cunha concentración media duns 33 mg/kg. Isto fai que o itrio sexa un dos elementos raros.
O itrio existe principalmente en forma de minerais, xeralmente xunto con outros elementos de terras raras. Algúns principais minerais de itrio inclúen o granate de ferro de itrio (YIG) e o oxalato de itrio (Y2(C2O4)3).
2. Distribución xeográfica: os depósitos de itrio distribúense por todo o mundo, pero algunhas zonas poden ser ricas en itrio. Algúns depósitos importantes de itrio pódense atopar nas seguintes rexións: Australia, China, Estados Unidos, Rusia, Canadá, India, Escandinavia, etc. separar o itrio. Isto normalmente implica procesos de lixiviación ácida e separación química para obter itrio de alta pureza.
É importante ter en conta que os elementos de terras raras como o itrio non adoitan existir en forma de elementos puros, senón que se mesturan con outros elementos de terras raras. Polo tanto, a extracción de itrio de maior pureza require un procesamento químico complexo e procesos de separación. Ademais, a subministración deelementos de terras rarasé limitada, polo que tamén é importante a consideración da súa xestión dos recursos e da sustentabilidade ambiental.
Extracción, extracción e fundición de elemento itrio
O itrio é un elemento de terras raras que normalmente non existe en forma de itrio puro, senón en forma de mineral de itrio. A seguinte é unha introdución detallada ao proceso de minería e refino do elemento itrio:
1. Extracción de mineral de itrio:
Exploración: primeiro, xeólogos e enxeñeiros de minas realizan traballos de exploración para atopar depósitos que conteñan itrio. Isto xeralmente implica estudos xeolóxicos, exploración xeofísica e análise de mostras. Minería: unha vez que se atopa un depósito que contén itrio, o mineral é extraído. Estes depósitos adoitan incluír minerais de óxido como o granate de ferro de itrio (YIG) ou oxalato de itrio (Y2(C2O4)3). Trituración do mineral: despois da extracción, o mineral xeralmente necesita ser roto en anacos máis pequenos para o seu procesamento posterior.
2. Extracción de itrio:Lixiviación química: o mineral triturado adoita enviarse a unha fundición, onde se extrae o itrio mediante lixiviación química. Este proceso adoita empregar unha solución de lixiviación ácida, como o ácido sulfúrico, para disolver o itrio do mineral. Separación: unha vez disolto o itrio, normalmente mestúrase con outros elementos de terras raras e impurezas. Para extraer o itrio de maior pureza, é necesario un proceso de separación, normalmente mediante extracción con disolvente, intercambio iónico ou outros métodos químicos. Precipitación: o itrio sepárase doutros elementos de terras raras mediante reaccións químicas apropiadas para formar compostos de itrio puros. Secado e calcinación: os compostos de itrio obtidos adoitan necesitarse secados e calcinados para eliminar calquera humidade residual e impurezas para finalmente obter metal ou compostos de itrio puros.
Métodos de detección de itrio
Os métodos de detección comúns de itrio inclúen principalmente a espectroscopia de absorción atómica (AAS), a espectrometría de masas de plasma acoplado indutivamente (ICP-MS), a espectroscopia de fluorescencia de raios X (XRF), etc.
1. Espectroscopia de absorción atómica (AAS):O AAS é un método de análise cuantitativa de uso común axeitado para determinar o contido de itrio en solución. Este método baséase no fenómeno de absorción cando o elemento obxectivo da mostra absorbe luz dunha lonxitude de onda específica. En primeiro lugar, a mostra convértese nunha forma medible mediante etapas de pretratamento como a combustión de gas e o secado a alta temperatura. Despois, a luz correspondente á lonxitude de onda do elemento obxectivo pásase á mostra, mídese a intensidade da luz absorbida pola mostra e calcúlase o contido de itrio na mostra comparándoo cunha solución estándar de itrio de concentración coñecida.
2. Espectrometría de masas con plasma acoplado indutivamente (ICP-MS):ICP-MS é unha técnica analítica moi sensible adecuada para determinar o contido de itrio en mostras líquidas e sólidas. Este método converte a mostra en partículas cargadas e despois usa un espectrómetro de masas para a análise de masas. ICP-MS ten un amplo rango de detección e alta resolución, e pode determinar o contido de varios elementos ao mesmo tempo. Para a detección de itrio, o ICP-MS pode proporcionar límites de detección moi baixos e alta precisión.
3. Espectrometría de fluorescencia de raios X (XRF):XRF é un método analítico non destrutivo axeitado para a determinación do contido de itrio en mostras sólidas e líquidas. Este método determina o contido do elemento irradiando a superficie da mostra con raios X e medindo a intensidade máxima característica do espectro de fluorescencia na mostra. XRF ten as vantaxes dunha velocidade rápida, un funcionamento sinxelo e a capacidade de determinar varios elementos ao mesmo tempo. Non obstante, a XRF pode verse interferida na análise de itrio de baixo contido, dando lugar a grandes erros.
4. Espectrometría de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES):A espectrometría de emisión óptica de plasma acoplado indutivamente é un método analítico altamente sensible e selectivo moi utilizado na análise de elementos múltiples. Atomiza a mostra e forma un plasma para medir a lonxitude de onda e intensidade específica of itrioemisión no espectrómetro. Ademais dos métodos anteriores, existen outros métodos comúnmente utilizados para a detección de itrio, incluído o método electroquímico, espectrofotometría, etc. A selección dun método de detección axeitado depende de factores como as propiedades da mostra, o rango de medición necesario e a precisión de detección e os estándares de calibración. adoitan ser necesarios para o control de calidade para garantir a precisión e fiabilidade dos resultados das medicións.
Aplicación específica do método de absorción atómica de itrio
Na medición de elementos, a espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) é unha técnica de análise de elementos múltiples e moi sensible, que se usa a miúdo para determinar a concentración de elementos, incluído o itrio. O seguinte é un proceso detallado para probar o itrio en ICP-MS:
1. Preparación da mostra:
A mostra adoita ser disolta ou dispersa nunha forma líquida para a análise ICP-MS. Isto pódese facer mediante a disolución química, a dixestión por quecemento ou outros métodos de preparación apropiados.
A preparación da mostra require condicións extremadamente limpas para evitar a contaminación por elementos externos. O laboratorio debe tomar as medidas necesarias para evitar a contaminación da mostra.
2. Xeración ICP:
O ICP xérase introducindo argón ou gas mesturado argón-osíxeno nun facho de plasma de cuarzo pechado. O acoplamento indutivo de alta frecuencia produce unha intensa chama de plasma, que é o punto de partida da análise.
A temperatura do plasma é duns 8000 a 10000 graos centígrados, o que é o suficientemente alto como para converter os elementos da mostra en estado iónico.
3. Ionización e separación:Unha vez que a mostra entra no plasma, os elementos que nel están ionizados. Isto significa que os átomos perden un ou máis electróns, formando ións cargados. O ICP-MS utiliza un espectrómetro de masas para separar os ións de diferentes elementos, normalmente mediante a relación masa-carga (m/z). Isto permite separar os ións de diferentes elementos e analizalos posteriormente.
4. Espectrometría de masas:Os ións separados entran nun espectrómetro de masas, normalmente un espectrómetro de masas cuadrupolar ou un espectrómetro de masas de exploración magnética. No espectrómetro de masas, os ións de diferentes elementos son separados e detectados segundo a súa relación masa-carga. Isto permite determinar a presenza e concentración de cada elemento. Unha das vantaxes da espectrometría de masas de plasma acoplado indutivamente é a súa alta resolución, que lle permite detectar múltiples elementos simultaneamente.
5. Tratamento de datos:Os datos xerados polo ICP-MS adoitan ser procesados e analizados para determinar a concentración dos elementos na mostra. Isto inclúe comparar o sinal de detección con patróns de concentracións coñecidas e realizar a calibración e corrección.
6. Informe de resultados:O resultado final preséntase como a concentración ou porcentaxe de masa do elemento. Estes resultados pódense utilizar en diversas aplicacións, incluíndo ciencias da terra, análise ambiental, probas de alimentos, investigación médica, etc.
ICP-MS é unha técnica moi precisa e sensible adecuada para a análise de varios elementos, incluíndo o itrio. Non obstante, require instrumentación e coñecementos complexos, polo que adoita realizarse nun laboratorio ou nun centro de análise profesional. No traballo real, é necesario seleccionar o método de medición axeitado segundo as necesidades específicas do lugar. Estes métodos son amplamente utilizados na análise e detección de iterbio en laboratorios e industrias.
Despois de resumir o anterior, podemos concluír que o itrio é un elemento químico moi interesante con propiedades físicas e químicas únicas, que é de gran importancia nos campos de investigación e aplicación científica. Aínda que fixemos algún progreso na nosa comprensión do mesmo, aínda hai moitas preguntas que precisan máis investigación e exploración. Espero que a nosa introdución poida axudar aos lectores a comprender mellor este elemento fascinante e inspirar o amor de todos pola ciencia e o interese pola exploración.
Para máis información plspóñase en contacto connoscoa continuación:
Teléfono: 008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
Hora de publicación: 28-nov-2024