Tahukah kamu? Proses penemuan manusiayttriumpenuh liku-liku dan tantangan. Pada tahun 1787, Karl Axel Arrhenius dari Swedia secara tidak sengaja menemukan bijih hitam padat dan berat di sebuah tambang dekat kampung halamannya di desa Ytterby dan menamakannya "Ytterbite". Setelah itu, banyak ilmuwan termasuk Johan Gadolin, Anders Gustav Ekberg, Friedrich Wöhler dan lainnya melakukan penelitian mendalam terhadap bijih ini.
Pada tahun 1794, ahli kimia Finlandia Johan Gadolin berhasil memisahkan oksida baru dari bijih ytterbium dan menamakannya yttrium. Ini adalah pertama kalinya manusia dengan jelas menemukan unsur tanah jarang. Namun penemuan ini tidak serta merta menarik perhatian luas.
Seiring waktu, para ilmuwan telah menemukan unsur tanah jarang lainnya. Pada tahun 1803, Klaproth Jerman dan Hitzinger dan Berzelius dari Swedia menemukan cerium. Pada tahun 1839, Mosander dari Swedia menemukanlantanum. Pada tahun 1843, ia menemukan erbium danterbium. Penemuan-penemuan ini memberikan landasan penting bagi penelitian ilmiah selanjutnya.
Baru pada akhir abad ke-19 para ilmuwan berhasil memisahkan unsur "yttrium" dari bijih yttrium. Pada tahun 1885, Wilsbach dari Austria menemukan neodymium dan praseodymium. Pada tahun 1886, Bois-Baudran menemukandisprosium. Penemuan ini semakin memperkaya keluarga besar unsur tanah jarang.
Selama lebih dari satu abad setelah penemuan yttrium, karena keterbatasan kondisi teknis, para ilmuwan tidak dapat memurnikan unsur ini, yang juga menyebabkan beberapa perselisihan dan kesalahan akademis. Namun, hal ini tidak menyurutkan semangat para ilmuwan untuk mempelajari yttrium.
Pada awal abad ke-20, dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang terus berlanjut, para ilmuwan akhirnya mulai mampu memurnikan unsur tanah jarang. Pada tahun 1901, orang Prancis Eugene de Marseille menemukannyaeuropium. Pada tahun 1907-1908, Wilsbach dari Austria dan Urbain dari Prancis secara independen menemukan lutetium. Penemuan-penemuan ini memberikan landasan penting bagi penelitian ilmiah selanjutnya.
Dalam ilmu pengetahuan dan teknologi modern, penerapan yttrium menjadi semakin luas. Dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang berkelanjutan, pemahaman dan penerapan yttrium kita akan semakin mendalam.
Bidang aplikasi elemen yttrium
1.Kaca optik dan keramik:Yttrium banyak digunakan dalam pembuatan kaca optik dan keramik, terutama dalam pembuatan keramik transparan dan kaca optik. Senyawanya memiliki sifat optik yang sangat baik dan dapat digunakan untuk pembuatan komponen laser, komunikasi serat optik, dan peralatan lainnya.
2. Fosfor:Senyawa yttrium berperan penting dalam fosfor dan dapat memancarkan fluoresensi terang, sehingga sering digunakan dalam pembuatan layar TV, monitor, dan peralatan penerangan.Itrium oksidadan senyawa lainnya sering digunakan sebagai bahan bercahaya untuk meningkatkan kecerahan dan kejernihan cahaya.
3. Aditif paduan: Dalam produksi paduan logam, yttrium sering digunakan sebagai bahan tambahan untuk meningkatkan sifat mekanik dan ketahanan korosi logam.Paduan itriumsering digunakan untuk membuat baja berkekuatan tinggi danpaduan aluminium, membuatnya lebih tahan panas dan tahan korosi.
4. Katalis: Senyawa yttrium berperan penting dalam beberapa katalis dan dapat mempercepat laju reaksi kimia. Mereka digunakan untuk memproduksi perangkat pemurnian knalpot mobil dan katalis dalam proses produksi industri, membantu mengurangi emisi zat berbahaya.
5. Teknologi pencitraan medis: Isotop yttrium digunakan dalam teknologi pencitraan medis untuk menyiapkan isotop radioaktif, seperti untuk memberi label pada radiofarmasi dan mendiagnosis pencitraan medis nuklir.
6. Teknologi laser:Laser ion yttrium adalah laser solid-state yang umum digunakan dalam berbagai penelitian ilmiah, pengobatan laser, dan aplikasi industri. Pembuatan laser ini memerlukan penggunaan senyawa yttrium tertentu sebagai aktivator.Elemen yttriumdan senyawanya berperan penting dalam ilmu pengetahuan dan teknologi serta industri modern, yang melibatkan banyak bidang seperti optik, ilmu material, dan kedokteran, serta telah memberikan kontribusi positif bagi kemajuan dan perkembangan masyarakat manusia.
Sifat fisik yttrium
Nomor atom dariyttriumadalah 39 dan simbol kimianya adalah Y.
1. Penampilan:Yttrium adalah logam berwarna putih keperakan.
2. Kepadatan:Massa jenis yttrium adalah 4,47 g/cm3, menjadikannya salah satu unsur yang relatif berat di kerak bumi.
3. Titik lebur:Titik leleh yttrium adalah 1522 derajat Celcius (2782 derajat Fahrenheit), yang mengacu pada suhu di mana yttrium berubah dari padat menjadi cair dalam kondisi termal.
4. Titik didih:Titik didih yttrium adalah 3336 derajat Celcius (6037 derajat Fahrenheit), yang mengacu pada suhu di mana yttrium berubah dari cair menjadi gas dalam kondisi termal.
5. Fase:Pada suhu kamar, yttrium berbentuk padat.
6. Konduktivitas:Yttrium merupakan penghantar listrik yang baik dengan konduktivitas tinggi, sehingga memiliki aplikasi tertentu dalam pembuatan perangkat elektronik dan teknologi sirkuit.
7. Magnetisme:Yttrium merupakan bahan paramagnetik pada suhu kamar, yang berarti tidak memiliki respons magnetis yang jelas terhadap medan magnet.
8. Struktur kristal: Yttrium ada dalam struktur kristal padat heksagonal.
9. Volume atom:Volume atom yttrium adalah 19,8 sentimeter kubik per mol, yang mengacu pada volume yang ditempati oleh satu mol atom yttrium.
Yttrium merupakan salah satu unsur logam dengan kepadatan dan titik leleh yang relatif tinggi, serta memiliki konduktivitas yang baik, sehingga memiliki aplikasi penting dalam bidang elektronik, ilmu material dan bidang lainnya. Pada saat yang sama, yttrium juga merupakan unsur langka yang relatif umum, yang memainkan peran penting dalam beberapa teknologi maju dan aplikasi industri.
Sifat kimia yttrium
1. Simbol dan golongan kimia: Simbol kimia yttrium adalah Y, dan terletak pada periode kelima tabel periodik, golongan ketiga, yang mirip dengan unsur lantanida.
2. Struktur elektronik: Struktur elektronik yttrium adalah 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s². Pada lapisan elektron terluar, yttrium memiliki dua elektron valensi.
3. Keadaan valensi: Yttrium biasanya menunjukkan keadaan valensi +3, yang merupakan keadaan valensi yang paling umum, namun dapat juga menunjukkan keadaan valensi +2 dan +1.
4. Reaktivitas: Yttrium adalah logam yang relatif stabil, tetapi secara bertahap akan teroksidasi bila terkena udara, membentuk lapisan oksida di permukaan. Hal ini menyebabkan yttrium kehilangan kilaunya. Untuk melindungi yttrium, biasanya disimpan di lingkungan yang kering.
5. Reaksi dengan oksida: Yttrium bereaksi dengan oksida membentuk berbagai senyawa, termasukyttrium oksida(Y2O3). Itrium oksida sering digunakan untuk membuat fosfor dan keramik.
6. **Reaksi dengan asam**: Yttrium dapat bereaksi dengan asam kuat menghasilkan garam yang sesuai, sepertiyttrium klorida (YCl3) atauyttrium sulfat (Y2(SO4)3).
7. Reaksi dengan air: Yttrium tidak bereaksi langsung dengan air dalam kondisi normal, tetapi pada suhu tinggi dapat bereaksi dengan uap air menghasilkan hidrogen dan yttrium oksida.
8. Reaksi dengan sulfida dan karbida: Yttrium dapat bereaksi dengan sulfida dan karbida membentuk senyawa yang sesuai seperti yttrium sulfida (YS) dan yttrium karbida (YC2). 9. Isotop: Yttrium memiliki banyak isotop, yang paling stabil adalah yttrium-89 (^89Y), yang memiliki waktu paruh panjang dan digunakan dalam pengobatan nuklir dan pelabelan isotop.
Itrium adalah unsur logam yang relatif stabil dengan berbagai keadaan valensi dan kemampuan untuk bereaksi dengan unsur lain untuk membentuk senyawa. Ia memiliki beragam aplikasi dalam optik, ilmu material, kedokteran, dan industri, terutama dalam fosfor, manufaktur keramik, dan teknologi laser.
Sifat biologis yttrium
Sifat biologis dariyttriumpada organisme hidup relatif terbatas.
1. Keberadaan dan konsumsi: Meskipun yttrium bukan merupakan unsur penting bagi kehidupan, sejumlah kecil yttrium dapat ditemukan di alam, termasuk tanah, batu, dan air. Organisme dapat menelan yttrium dalam jumlah kecil melalui rantai makanan, biasanya dari tanah dan tanaman.
2. Ketersediaan hayati: Ketersediaan hayati yttrium relatif rendah, yang berarti organisme umumnya mengalami kesulitan dalam menyerap dan memanfaatkan yttrium secara efektif. Sebagian besar senyawa yttrium tidak mudah diserap oleh organisme, sehingga cenderung diekskresikan.
3. Distribusi dalam organisme: Sekali dalam suatu organisme, yttrium terutama didistribusikan di jaringan seperti hati, ginjal, limpa, paru-paru, dan tulang. Secara khusus, tulang mengandung konsentrasi yttrium yang lebih tinggi.
4. Metabolisme dan ekskresi: Metabolisme yttrium dalam tubuh manusia relatif terbatas karena biasanya keluar dari organisme melalui ekskresi. Sebagian besar dikeluarkan melalui urin, dan dapat juga dikeluarkan melalui buang air besar.
5. Toksisitas: Karena bioavailabilitasnya yang rendah, yttrium biasanya tidak terakumulasi hingga tingkat berbahaya pada organisme normal. Namun, paparan yttrium dosis tinggi mungkin mempunyai efek berbahaya pada organisme, yang menyebabkan efek toksik. Situasi ini biasanya jarang terjadi karena konsentrasi yttrium di alam biasanya rendah dan tidak banyak digunakan atau terpapar pada organisme. Karakteristik biologis yttrium dalam organisme terutama terlihat dari keberadaannya dalam jumlah sedikit, bioavailabilitas yang rendah, dan bukan merupakan unsur yang diperlukan. seumur hidup. Meskipun tidak mempunyai efek toksik yang jelas pada organisme dalam keadaan normal, paparan yttrium dalam dosis tinggi dapat menyebabkan bahaya kesehatan. Oleh karena itu, penelitian dan pemantauan ilmiah masih penting untuk keamanan dan efek biologis yttrium.
Distribusi yttrium di alam
Yttrium merupakan unsur tanah jarang yang tersebar relatif luas di alam, meskipun tidak ada dalam bentuk unsur murni.
1. Keberadaan di kerak bumi: Kelimpahan yttrium di kerak bumi relatif rendah, dengan konsentrasi rata-rata sekitar 33 mg/kg. Hal ini menjadikan yttrium salah satu unsur langka.
Yttrium terutama ada dalam bentuk mineral, biasanya bersama dengan unsur tanah jarang lainnya. Beberapa mineral yttrium utama termasuk yttrium iron garnet (YIG) dan yttrium oxalate (Y2(C2O4)3).
2. Distribusi geografis: Endapan yttrium tersebar di seluruh dunia, namun beberapa daerah mungkin kaya akan yttrium. Beberapa deposit yttrium utama dapat ditemukan di wilayah berikut: Australia, Cina, Amerika Serikat, Rusia, Kanada, India, Skandinavia, dll. 3. Ekstraksi dan Pengolahan: Setelah bijih yttrium ditambang, proses kimia biasanya diperlukan untuk mengekstraksi dan pisahkan yttriumnya. Ini biasanya melibatkan pencucian asam dan proses pemisahan kimia untuk mendapatkan yttrium dengan kemurnian tinggi.
Perlu diketahui bahwa unsur tanah jarang seperti yttrium biasanya tidak ada dalam bentuk unsur murni, melainkan bercampur dengan unsur tanah jarang lainnya. Oleh karena itu, ekstraksi yttrium dengan kemurnian lebih tinggi memerlukan pemrosesan kimia dan proses pemisahan yang kompleks. Selain itu, pasokanunsur tanah jarangterbatas, sehingga pertimbangan pengelolaan sumber daya dan kelestarian lingkungan juga penting.
Penambangan, ekstraksi dan peleburan unsur yttrium
Yttrium merupakan unsur tanah jarang yang biasanya tidak ada dalam bentuk yttrium murni, melainkan dalam bentuk bijih yttrium. Berikut ini adalah pengenalan rinci tentang proses penambangan dan pemurnian unsur yttrium:
1. Penambangan bijih yttrium:
Eksplorasi: Pertama, ahli geologi dan insinyur pertambangan melakukan pekerjaan eksplorasi untuk menemukan endapan yang mengandung yttrium. Ini biasanya melibatkan studi geologi, eksplorasi geofisika, dan analisis sampel. Penambangan: Setelah deposit yang mengandung yttrium ditemukan, bijih tersebut ditambang. Endapan ini biasanya mencakup bijih oksida seperti yttrium iron garnet (YIG) atau yttrium oxalate (Y2(C2O4)3). Penghancuran bijih: Setelah penambangan, bijih biasanya perlu dipecah menjadi potongan-potongan kecil untuk diproses selanjutnya.
2. Mengekstraksi yttrium:Pencucian kimiawi: Bijih yang dihancurkan biasanya dikirim ke pabrik peleburan, tempat yttrium diekstraksi melalui pencucian kimia. Proses ini biasanya menggunakan larutan pelindian yang bersifat asam, seperti asam sulfat, untuk melarutkan yttrium dari bijih. Pemisahan: Setelah yttrium dilarutkan, biasanya dicampur dengan unsur tanah jarang dan pengotor lainnya. Untuk mengekstrak yttrium dengan kemurnian lebih tinggi, diperlukan proses pemisahan, biasanya menggunakan ekstraksi pelarut, pertukaran ion, atau metode kimia lainnya. Pengendapan: Yttrium dipisahkan dari unsur tanah jarang lainnya melalui reaksi kimia yang sesuai untuk membentuk senyawa yttrium murni. Pengeringan dan kalsinasi: Senyawa yttrium yang diperoleh biasanya perlu dikeringkan dan dikalsinasi untuk menghilangkan sisa air dan kotoran untuk akhirnya mendapatkan logam atau senyawa yttrium murni.
Metode deteksi yttrium
Metode deteksi umum untuk yttrium terutama mencakup spektroskopi serapan atom (AAS), spektrometri massa plasma berpasangan induktif (ICP-MS), spektroskopi fluoresensi sinar-X (XRF), dll.
1. Spektroskopi serapan atom (AAS):AAS adalah metode analisis kuantitatif yang umum digunakan dan cocok untuk menentukan kandungan yttrium dalam larutan. Metode ini didasarkan pada fenomena serapan ketika elemen target dalam sampel menyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Pertama, sampel diubah menjadi bentuk yang dapat diukur melalui langkah-langkah perlakuan awal seperti pembakaran gas dan pengeringan suhu tinggi. Kemudian, cahaya yang sesuai dengan panjang gelombang elemen target dilewatkan ke dalam sampel, intensitas cahaya yang diserap oleh sampel diukur, dan kandungan yttrium dalam sampel dihitung dengan membandingkannya dengan larutan standar yttrium yang konsentrasinya diketahui.
2. Spektrometri massa plasma berpasangan induktif (ICP-MS):ICP-MS adalah teknik analisis sangat sensitif yang cocok untuk menentukan kandungan yttrium dalam sampel cair dan padat. Metode ini mengubah sampel menjadi partikel bermuatan dan kemudian menggunakan spektrometer massa untuk analisis massa. ICP-MS memiliki jangkauan deteksi yang luas dan resolusi tinggi, serta dapat menentukan konten beberapa elemen secara bersamaan. Untuk deteksi yttrium, ICP-MS dapat memberikan batas deteksi yang sangat rendah dan akurasi yang tinggi.
3. Spektrometri fluoresensi sinar-X (XRF):XRF adalah metode analisis non-destruktif yang cocok untuk menentukan kandungan yttrium dalam sampel padat dan cair. Metode ini menentukan kandungan unsur dengan menyinari permukaan sampel dengan sinar-X dan mengukur karakteristik intensitas puncak spektrum fluoresensi dalam sampel. XRF memiliki keunggulan kecepatan yang cepat, pengoperasian yang sederhana, dan kemampuan untuk menentukan banyak elemen secara bersamaan. Namun, XRF mungkin terganggu dalam analisis yttrium dengan kandungan rendah, sehingga menghasilkan kesalahan yang besar.
4. Spektrometri emisi optik plasma berpasangan induktif (ICP-OES):Spektrometri emisi optik plasma yang digabungkan secara induktif adalah metode analisis yang sangat sensitif dan selektif yang banyak digunakan dalam analisis multi-elemen. Ini mengatomisasi sampel dan membentuk plasma untuk mengukur panjang gelombang dan intensitas spesifik of yttriumemisi dalam spektrometer. Selain metode di atas, ada metode lain yang umum digunakan untuk mendeteksi yttrium, termasuk metode elektrokimia, spektrofotometri, dll. Pemilihan metode deteksi yang sesuai bergantung pada faktor-faktor seperti sifat sampel, rentang pengukuran dan akurasi deteksi yang diperlukan, serta standar kalibrasi. sering kali diperlukan untuk pengendalian kualitas guna memastikan keakuratan dan keandalan hasil pengukuran.
Penerapan khusus metode serapan atom yttrium
Dalam pengukuran unsur, spektrometri massa plasma berpasangan induktif (ICP-MS) adalah teknik analisis multi-elemen yang sangat sensitif, yang sering digunakan untuk menentukan konsentrasi unsur, termasuk yttrium. Berikut detail proses pengujian yttrium di ICP-MS:
1. Persiapan sampel:
Sampel biasanya perlu dilarutkan atau didispersikan ke dalam bentuk cair untuk analisis ICP-MS. Hal ini dapat dilakukan dengan pelarutan kimia, pemanasan pencernaan atau metode persiapan lain yang sesuai.
Persiapan sampel memerlukan kondisi yang sangat bersih untuk mencegah kontaminasi oleh elemen eksternal. Laboratorium harus mengambil tindakan yang diperlukan untuk menghindari kontaminasi sampel.
2. Generasi ICP:
ICP dihasilkan dengan memasukkan gas campuran argon atau argon-oksigen ke dalam obor plasma kuarsa tertutup. Kopling induktif frekuensi tinggi menghasilkan nyala plasma yang kuat, yang merupakan titik awal analisis.
Suhu plasma sekitar 8.000 hingga 10.000 derajat Celcius, yang cukup tinggi untuk mengubah unsur-unsur dalam sampel menjadi keadaan ionik.
3. Ionisasi dan pemisahan:Begitu sampel memasuki plasma, unsur-unsur di dalamnya terionisasi. Ini berarti atom kehilangan satu atau lebih elektron, membentuk ion bermuatan. ICP-MS menggunakan spektrometer massa untuk memisahkan ion-ion dari unsur-unsur yang berbeda, biasanya dengan rasio massa terhadap muatan (m/z). Hal ini memungkinkan ion-ion dari unsur yang berbeda untuk dipisahkan dan kemudian dianalisis.
4. Spektrometri massa:Ion-ion yang dipisahkan memasuki spektrometer massa, biasanya spektrometer massa kuadrupol atau spektrometer massa pemindaian magnetik. Dalam spektrometer massa, ion-ion dari berbagai unsur dipisahkan dan dideteksi berdasarkan rasio massa terhadap muatannya. Hal ini memungkinkan keberadaan dan konsentrasi setiap elemen dapat ditentukan. Salah satu keunggulan spektrometri massa plasma yang digabungkan secara induktif adalah resolusinya yang tinggi, yang memungkinkannya mendeteksi banyak elemen secara bersamaan.
5. Pengolahan data:Data yang dihasilkan oleh ICP-MS biasanya perlu diolah dan dianalisis untuk mengetahui konsentrasi unsur-unsur dalam sampel. Hal ini termasuk membandingkan sinyal deteksi dengan standar konsentrasi yang diketahui, serta melakukan kalibrasi dan koreksi.
6. Laporan Hasil:Hasil akhirnya disajikan sebagai konsentrasi atau persentase massa unsur. Hasil ini dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk ilmu bumi, analisis lingkungan, pengujian makanan, penelitian medis, dll.
ICP-MS adalah teknik yang sangat akurat dan sensitif yang cocok untuk analisis multi-elemen, termasuk yttrium. Namun memerlukan instrumentasi dan keahlian yang kompleks, sehingga biasanya dilakukan di laboratorium atau pusat analisis profesional. Dalam pekerjaan sebenarnya, penting untuk memilih metode pengukuran yang sesuai dengan kebutuhan spesifik lokasi. Metode ini banyak digunakan dalam analisis dan deteksi ytterbium di laboratorium dan industri.
Setelah merangkum hal-hal di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa yttrium adalah unsur kimia yang sangat menarik dengan sifat fisik dan kimia yang unik, yang sangat penting dalam penelitian ilmiah dan bidang penerapan. Meskipun kita telah mencapai beberapa kemajuan dalam pemahaman kita tentang hal ini, masih banyak pertanyaan yang memerlukan penelitian dan eksplorasi lebih lanjut. Saya harap pendahuluan kami dapat membantu pembaca lebih memahami elemen menarik ini dan menginspirasi kecintaan semua orang terhadap sains dan minat terhadap eksplorasi.
Untuk informasi lebih lanjut, mohonHubungi kamidi bawah:
Telp&apa:008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
Waktu posting: 28 November 2024