jeste li znali Proces otkrivanja ljudskih bićaitrijbila puna zaokreta i izazova. Godine 1787. Šveđanin Karl Axel Arrhenius slučajno je otkrio gustu i tešku crnu rudaču u kamenolomu u blizini svog rodnog grada Ytterby sela i nazvao je "Ytterbite". Nakon toga, mnogi znanstvenici, uključujući Johana Gadolina, Andersa Gustava Ekberga, Friedricha Wöhlera i druge, proveli su dubinska istraživanja ove rude.
Godine 1794. finski kemičar Johan Gadolin uspješno je odvojio novi oksid iz iterbijeve rude i nazvao ga itrij. Ovo je bio prvi put da su ljudi jasno otkrili element rijetke zemlje. Međutim, ovo otkriće nije odmah privuklo široku pozornost.
S vremenom su znanstvenici otkrili i druge elemente rijetke zemlje. Godine 1803. Nijemac Klaproth i Šveđani Hitzinger i Berzelius otkrili su cerij. Godine 1839. otkrio je Šveđanin Mosanderlantan. Godine 1843. otkrio je erbij iterbij. Ta su otkrića dala važan temelj za kasnija znanstvena istraživanja.
Tek krajem 19. stoljeća znanstvenici su uspješno odvojili element "itrij" od rude itrija. Godine 1885. Austrijanac Wilsbach otkrio je neodim i prazeodim. Godine 1886. Bois-Baudran je otkriodisprozij. Ova su otkrića dodatno obogatila veliku obitelj elemenata rijetke zemlje.
Više od jednog stoljeća nakon otkrića itrija, zbog ograničenja tehničkih uvjeta, znanstvenici nisu mogli pročistiti ovaj element, što je uzrokovalo i neke akademske rasprave i pogreške. Međutim, to nije spriječilo znanstvenike u njihovom entuzijazmu za proučavanje itrija.
Početkom 20. stoljeća, uz kontinuirani napredak znanosti i tehnologije, znanstvenici su konačno počeli pročišćavati elemente rijetke zemlje. Godine 1901. Francuz Eugene de Marseille otkrio jeeuropij. Godine 1907.-1908. Austrijanac Wilsbach i Francuz Urbain neovisno su otkrili lutecij. Ta su otkrića dala važan temelj za kasnija znanstvena istraživanja.
U suvremenoj znanosti i tehnologiji primjena itrija sve je veća. Uz kontinuirani napredak znanosti i tehnologije, naše razumijevanje i primjena itrija postat će sve dublja.
Područja primjene elementa itrija
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:Spojevi itrija igraju važnu ulogu u fosforima i mogu emitirati jarku fluorescenciju, pa se često koriste za proizvodnju TV ekrana, monitora i rasvjetne opreme.Itrijev oksidi drugi spojevi se često koriste kao luminiscentni materijali za povećanje svjetline i jasnoće svjetla.
3. Dodaci legurama: U proizvodnji metalnih legura, itrij se često koristi kao dodatak za poboljšanje mehaničkih svojstava i otpornosti metala na koroziju.Itrijeve legurečesto se koriste za izradu čelika visoke čvrstoće ialuminijske legure, što ih čini otpornijima na toplinu i koroziju.
4. Katalizatori: Spojevi itrija igraju važnu ulogu u nekim katalizatorima i mogu ubrzati brzinu kemijskih reakcija. Koriste se za proizvodnju uređaja za pročišćavanje automobilskih ispušnih plinova i katalizatora u procesima industrijske proizvodnje, čime se pomaže smanjiti emisiju štetnih tvari.
5. Tehnologija medicinske slike: Izotopi itrija koriste se u tehnologiji medicinskog snimanja za pripremu radioaktivnih izotopa, kao što je označavanje radiofarmaceutika i dijagnosticiranje nuklearnog medicinskog snimanja.
6. Laserska tehnologija:Itrijevi ionski laseri uobičajeni su laseri u čvrstom stanju koji se koriste u raznim znanstvenim istraživanjima, laserskoj medicini i industrijskim primjenama. Proizvodnja ovih lasera zahtijeva upotrebu određenih itrijevih spojeva kao aktivatora.Elementi itrijai njihovi spojevi igraju važnu ulogu u modernoj znanosti i tehnologiji i industriji, uključujući mnoga polja kao što su optika, znanost o materijalima i medicina, te su dali pozitivan doprinos napretku i razvoju ljudskog društva.
Fizikalna svojstva itrija
Atomski brojitrijje 39 i njegov kemijski simbol je Y.
1. Izgled:Itrij je srebrnobijeli metal.
2. Gustoća:Gustoća itrija je 4,47 g/cm3, što ga čini jednim od relativno teških elemenata u zemljinoj kori.
3. Talište:Talište itrija je 1522 stupnja Celzijusa (2782 stupnja Fahrenheita), što se odnosi na temperaturu na kojoj itrij prelazi iz krutine u tekućinu pod toplinskim uvjetima.
4. Vrelište:Vrelište itrija je 3336 stupnjeva Celzijusa (6037 stupnjeva Fahrenheita), što se odnosi na temperaturu na kojoj itrij prelazi iz tekućine u plin pod toplinskim uvjetima.
5. Faza:Na sobnoj temperaturi itrij je u krutom stanju.
6. Vodljivost:Itrij je dobar vodič električne energije s visokom vodljivošću, tako da ima određene primjene u proizvodnji elektroničkih uređaja i tehnologiji sklopova.
7. Magnetizam:Itrij je paramagnetski materijal na sobnoj temperaturi, što znači da nema očigledan magnetski odgovor na magnetska polja.
8. Kristalna struktura: Itrij postoji u heksagonalnoj zbijenoj kristalnoj strukturi.
9. Atomski volumen:Atomski volumen itrija je 19,8 kubičnih centimetara po molu, što se odnosi na volumen koji zauzima jedan mol atoma itrija.
Itrij je metalni element s relativno visokom gustoćom i talištem, te ima dobru vodljivost, tako da ima važne primjene u elektronici, znanosti o materijalima i drugim područjima. U isto vrijeme, itrij je također relativno čest rijedak element, koji igra važnu ulogu u nekim naprednim tehnologijama i industrijskim primjenama.
Kemijska svojstva itrija
1. Kemijski simbol i skupina: Kemijski simbol itrija je Y, a nalazi se u petoj periodi periodnog sustava, trećoj skupini, koja je slična elementima lantanida.
2. Elektronska struktura: Elektronska struktura itrija 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 +3, što je najčešće valentno stanje, ali također može pokazati valentno stanje +2 i +1.
4. Reaktivnost: Itrij je relativno stabilan metal, ali će postupno oksidirati kada je izložen zraku, stvarajući oksidni sloj na površini. Zbog toga itrij gubi svoj sjaj. Kako bi se zaštitio itrij, obično se skladišti u suhom okruženju.
5. Reakcija s oksidima: Itrij reagira s oksidima i stvara različite spojeve, uključujućiitrijev oksid(Y2O3). Itrijev oksid se često koristi za izradu fosfora i keramike.
6. **Reakcija s kiselinama**: Itrij može reagirati s jakim kiselinama i proizvesti odgovarajuće soli, kao što jeitrijev klorid (YCl3) iliitrijev sulfat (Y2(SO4)3).
7. Reakcija s vodom: Itrij ne reagira izravno s vodom u normalnim uvjetima, ali pri visokim temperaturama može reagirati s vodenom parom i proizvesti vodik i itrijev oksid.
8. Reakcija sa sulfidima i karbidima: Itrij može reagirati sa sulfidima i karbidima i formirati odgovarajuće spojeve kao što su itrijev sulfid (YS) i itrijev karbid (YC2). 9. Izotopi: Itrij ima više izotopa, od kojih je najstabilniji itrij-89 (^89Y), koji ima dug poluživot i koristi se u nuklearnoj medicini i označavanju izotopa.
Itrij je relativno stabilan metalni element s višestrukim valentnim stanjima i sposobnošću da reagira s drugim elementima u obliku spojeva. Ima širok raspon primjena u optici, znanosti o materijalima, medicini i industriji, posebice u fosforima, proizvodnji keramike i laserskoj tehnologiji.
Biološka svojstva itrija
Biološka svojstvaitriju živim organizmima su relativno ograničeni.
1. Prisutnost i gutanje: Iako itrij nije element neophodan za život, količine itrija u tragovima mogu se pronaći u prirodi, uključujući tlo, stijene i vodu. Organizmi mogu unijeti itrij u tragovima kroz hranidbeni lanac, obično iz tla i biljaka.
2. Bioraspoloživost: Bioraspoloživost itrija je relativno niska, što znači da organizmi općenito imaju poteškoća s apsorbiranjem i učinkovitim korištenjem itrija. Većina itrijevih spojeva se ne apsorbira lako u organizmima, pa se nastoje izlučiti.
3. Distribucija u organizmima: Kada uđe u organizam, itrij se uglavnom distribuira u tkivima kao što su jetra, bubrezi, slezena, pluća i kosti. Konkretno, kosti sadrže veće koncentracije itrija.
4. Metabolizam i izlučivanje: Metabolizam itrija u ljudskom tijelu je relativno ograničen jer se obično izlučuje iz organizma. Većina se izlučuje urinom, a može se izlučiti i u obliku defekacije.
5. Toksičnost: Zbog svoje niske bioraspoloživosti, itrij se obično ne akumulira do štetnih razina u normalnim organizmima. Međutim, izlaganje visokim dozama itrija može imati štetne učinke na organizme, što dovodi do toksičnih učinaka. Ova se situacija obično događa rijetko jer su koncentracije itrija u prirodi obično niske i nije naširoko korišten ili nije izložen organizmima. Biološke karakteristike itrija u organizmima uglavnom se očituju u njegovoj prisutnosti u tragovima, niskoj bioraspoloživosti i tome što nije nužan element za života. Iako nema očite toksične učinke na organizme u normalnim okolnostima, izlaganje visokim dozama itrija može uzrokovati zdravstvene opasnosti. Stoga su znanstvena istraživanja i praćenje i dalje važni za sigurnost i biološke učinke itrija.
Rasprostranjenost itrija u prirodi
Itrij je element rijetke zemlje koji je relativno široko rasprostranjen u prirodi, iako ne postoji u čistom elementarnom obliku.
1. Pojavljivanje u Zemljinoj kori: Zastupljenost itrija u Zemljinoj kori je relativno niska, s prosječnom koncentracijom od oko 33 mg/kg. To itrij čini jednim od rijetkih elemenata.
Itrij uglavnom postoji u obliku minerala, obično zajedno s drugim elementima rijetke zemlje. Neki glavni minerali itrija uključuju itrijev željezni granat (YIG) i itrijev oksalat (Y2(C2O4)3).
2. Zemljopisna distribucija: Naslage itrija raspoređene su po cijelom svijetu, ali neka područja mogu biti bogata itrijem. Neka velika nalazišta itrija mogu se pronaći u sljedećim regijama: Australija, Kina, Sjedinjene Države, Rusija, Kanada, Indija, Skandinavija itd. 3. Ekstrakcija i obrada: Nakon što se ruda itrija iskopa, obično je potrebna kemijska obrada za ekstrakciju i odvojiti itrij. To obično uključuje ispiranje kiselinom i procese kemijske separacije kako bi se dobio itrij visoke čistoće.
Važno je napomenuti da elementi rijetke zemlje kao što je itrij obično ne postoje u obliku čistih elemenata, već su pomiješani s drugim elementima rijetke zemlje. Stoga ekstrakcija itrija veće čistoće zahtijeva složenu kemijsku obradu i procese odvajanja. Osim toga, opskrbaelementi rijetkih zemaljaje ograničen, pa je također važno razmotriti upravljanje njihovim resursima i održivost okoliša.
Vađenje, ekstrakcija i taljenje elementa itrija
Itrij je element rijetke zemlje koji obično ne postoji u obliku čistog itrija, već u obliku rude itrija. Slijedi detaljan uvod u proces rudarenja i rafiniranja elementa itrija:
1. Vađenje rude itrija:
Istraživanje: Prvo, geolozi i rudarski inženjeri provode istraživačke radove kako bi pronašli naslage koje sadrže itrij. To obično uključuje geološka istraživanja, geofizička istraživanja i analizu uzoraka. Rudarstvo: Kada se pronađe nalazište itrija, ruda se iskopava. Ova ležišta obično uključuju rude oksida kao što su itrij željezni granat (YIG) ili itrij oksalat (Y2(C2O4)3). Drobljenje rude: Nakon iskopavanja, ruda se obično mora razbiti u manje komade za naknadnu obradu.
2. Ekstrakcija itrija:Kemijsko ispiranje: Zdrobljena ruda obično se šalje u talionicu, gdje se itrij ekstrahira kemijskim ispiranjem. Ovaj proces obično koristi kiselu otopinu za ispiranje, kao što je sumporna kiselina, za otapanje itrija iz rude. Odvajanje: Kada se itrij otopi, obično se miješa s drugim elementima rijetke zemlje i nečistoćama. Kako bi se ekstrahirao itrij veće čistoće, potreban je postupak odvajanja, obično korištenjem ekstrakcije otapalom, ionske izmjene ili drugih kemijskih metoda. Taloženje: Itrij se odvaja od drugih elemenata rijetke zemlje putem odgovarajućih kemijskih reakcija kako bi se formirali čisti spojevi itrija. Sušenje i kalcinacija: Dobivene itrijeve spojeve obično je potrebno osušiti i kalcinirati kako bi se uklonila sva zaostala vlaga i nečistoće kako bi se konačno dobio čisti metal ili spojevi itrija.
Metode detekcije itrija
Uobičajene metode detekcije itrija uglavnom uključuju atomsku apsorpcijsku spektroskopiju (AAS), induktivno spregnutu plazma spektrometriju mase (ICP-MS), rendgensku fluorescentnu spektroskopiju (XRF) itd.
1. Atomska apsorpcijska spektroskopija (AAS):AAS je često korištena metoda kvantitativne analize prikladna za određivanje sadržaja itrija u otopini. Ova se metoda temelji na fenomenu apsorpcije kada ciljni element u uzorku apsorbira svjetlost određene valne duljine. Prvo, uzorak se pretvara u mjerljiv oblik kroz korake predobrade kao što je izgaranje plina i sušenje na visokoj temperaturi. Zatim se svjetlost koja odgovara valnoj duljini ciljanog elementa propušta u uzorak, mjeri se intenzitet svjetlosti koju uzorak apsorbira, a sadržaj itrija u uzorku se izračunava usporedbom sa standardnom otopinom itrija poznate koncentracije.
2. Masena spektrometrija induktivno spregnute plazme (ICP-MS):ICP-MS je vrlo osjetljiva analitička tehnika prikladna za određivanje sadržaja itrija u tekućim i krutim uzorcima. Ova metoda pretvara uzorak u nabijene čestice i zatim koristi spektrometar mase za analizu mase. ICP-MS ima širok raspon detekcije i visoku rezoluciju te može odrediti sadržaj više elemenata u isto vrijeme. Za detekciju itrija, ICP-MS može pružiti vrlo niske granice detekcije i visoku točnost.
3. X-zračna fluorescentna spektrometrija (XRF):XRF je nedestruktivna analitička metoda prikladna za određivanje sadržaja itrija u krutim i tekućim uzorcima. Ova metoda određuje sadržaj elementa ozračivanjem površine uzorka X-zrakama 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 udjela itrija, što rezultira velikim pogreškama.
4. Optička emisijska spektrometrija induktivno spregnute plazme (ICP-OES):Optička emisijska spektrometrija s induktivno spregnutom plazmom vrlo je osjetljiva i selektivna analitička metoda koja se široko koristi u analizi više elemenata. Raspršuje uzorak i formira plazmu za mjerenje specifične valne duljine i intenzitetaf itrijemisija u spektrometru. Uz gore navedene metode, postoje i druge uobičajeno korištene metode za detekciju itrija, uključujući elektrokemijsku metodu, spektrofotometriju, itd. Odabir prikladne metode detekcije ovisi o čimbenicima kao što su svojstva uzorka, zahtijevani raspon mjerenja i točnost detekcije te kalibracijski standardi često su potrebni za kontrolu kvalitete kako bi se osigurala točnost i pouzdanost rezultata mjerenja.
Specifična primjena metode atomske apsorpcije itrija
U mjerenju elemenata, spektrometrija mase s induktivno spregnutom plazmom (ICP-MS) vrlo je osjetljiva tehnika analize s više elemenata, koja se često koristi za određivanje koncentracije elemenata, uključujući itrij. Slijedi detaljan postupak za testiranje itrija u ICP-MS:
1. Priprema uzorka:
Uzorak se obično treba otopiti ili dispergirati u tekući oblik za ICP-MS analizu. To se može učiniti kemijskim otapanjem, zagrijavanjem ili drugim odgovarajućim metodama pripreme.
Priprema uzorka zahtijeva izuzetno čiste uvjete kako bi se spriječila kontaminacija vanjskim elementima. Laboratorij treba poduzeti potrebne mjere kako bi se izbjegla kontaminacija uzorka.
2. ICP generacija:
ICP se stvara uvođenjem argona ili plina mješavine argona i kisika u zatvorenu kvarcnu plazma baklju. Visokofrekventno induktivno spajanje proizvodi intenzivan plazma plamen, što je početna točka analize.
Temperatura plazme je oko 8000 do 10000 Celzijevih stupnjeva, što je dovoljno visoko da se elementi u uzorku prevedu u ionsko stanje.
3. Ionizacija i odvajanje:Nakon što uzorak uđe u plazmu, elementi u njemu se ioniziraju. To znači da atomi gube jedan ili više elektrona, stvarajući nabijene ione. ICP-MS koristi maseni spektrometar za odvajanje iona različitih elemenata, obično omjerom mase i naboja (m/z). To omogućuje odvajanje i naknadnu analizu iona različitih elemenata.
4. Masena spektrometrija:Odvojeni ioni ulaze u maseni spektrometar, obično kvadrupolni maseni spektrometar ili magnetski skenirajući maseni spektrometar. U masenom spektrometru ioni različitih elemenata se odvajaju i detektiraju prema njihovom omjeru mase i naboja. To omogućuje određivanje prisutnosti i koncentracije svakog elementa. Jedna od prednosti masene spektrometrije s induktivno spregnutom plazmom je njezina visoka razlučivost, koja joj omogućuje istovremeno otkrivanje više elemenata.
5. Obrada podataka:Podaci dobiveni ICP-MS-om obično se moraju obraditi i analizirati kako bi se odredila koncentracija elemenata u uzorku. To uključuje usporedbu signala detekcije sa standardima poznatih koncentracija i izvođenje kalibracije i korekcije.
6. Izvješće o rezultatima:Konačni rezultat prikazuje se kao koncentracija ili maseni postotak elementa. Ovi se rezultati mogu koristiti u raznim primjenama, uključujući znanost o zemlji, analizu okoliša, testiranje hrane, medicinska istraživanja itd.
ICP-MS je vrlo precizna i osjetljiva tehnika prikladna za analizu više elemenata, uključujući itrij. Međutim, zahtijeva složene instrumente i stručnost, pa se obično izvodi u laboratoriju ili centru za profesionalnu analizu. U stvarnom radu potrebno je odabrati odgovarajuću metodu mjerenja prema specifičnim potrebama gradilišta. Ove se metode naširoko koriste u analizi i detekciji iterbija u laboratorijima i industriji.
Nakon sažetka navedenog možemo zaključiti da je itrij vrlo zanimljiv kemijski element s jedinstvenim fizikalnim i kemijskim svojstvima, koji ima veliki značaj u znanstvenim istraživanjima i područjima primjene. Iako smo postigli određeni napredak u našem razumijevanju toga, još uvijek postoje mnoga pitanja koja zahtijevaju daljnje istraživanje i istraživanje. Nadam se da će naš uvod pomoći čitateljima da bolje razumiju ovaj fascinantan element i potaknuti svačiju ljubav prema znanosti i zanimanje za istraživanje.
Za više informacija plskontaktirajte nasispod:
Tel&šta: 008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
Vrijeme objave: 28. studenoga 2024