ידעת? תהליך הגילוי של בני אדםyttriumהיה מלא בפיתולים ואתגרים. בשנת 1787 גילה בטעות עפרות שחורות צפופות וכבדות במחצבה ליד עיר הולדתו בכפר יטרבי וכינו אותה "ytterbite". לאחר מכן, מדענים רבים כולל יוהאן גאדולין, אנדרס גוסטב אקברג, פרידריך ווהלר ואחרים ערכו מחקר מעמיק על עפרות זה.
בשנת 1794, הכימאי הפיני יוהאן גאדולין הפריד בהצלחה תחמוצת חדשה לעפרות ytterbium וקראו לה yttrium. זו הייתה הפעם הראשונה שבני האדם גילו בבירור אלמנט אדמה נדיר. עם זאת, תגלית זו לא משכה מייד תשומת לב נרחבת.
עם הזמן, מדענים גילו אלמנטים אדמה נדירים אחרים. בשנת 1803 גילו הקלפרות הגרמנית והשבדים היצינגר וברזליוס את סריום. בשנת 1839 התגלה המוזנדר השבדיLanthanumו בשנת 1843 הוא גילה את ארביום וטרביוםו תגליות אלה סיפקו בסיס חשוב למחקר מדעי שלאחר מכן.
רק בסוף המאה ה -19 הפרידו מדענים בהצלחה את היסוד "yttrium" לבין עפרות yttrium. בשנת 1885 גילה וילסבאך האוסטרי ניודימיום ופרסודימיום. בשנת 1886 גילה בויס-בודראןדיספרוזיוןו תגליות אלה העשירו עוד יותר את המשפחה הגדולה של יסודות אדמה נדירים.
במשך יותר ממאה שנים לאחר גילוי יטריום, בשל מגבלות התנאים הטכניים, מדענים לא הצליחו לטהר אלמנט זה, מה שגרם גם לחלק מהסכסוכים האקדמיים והטעויות. עם זאת, זה לא הפריע למדענים מהתלהבותם מללימוד יטריום.
בראשית המאה העשרים, עם התקדמות מתמדת של מדע וטכנולוגיה, החלו סוף סוף המדענים להיות מסוגלים לטהר יסודות כדור הארץ הנדירים. בשנת 1901 גילתה הצרפתי יוג'ין דה מרסייאירופהו בשנים 1907-1908 גילו באופן עצמאי את לוטטיום וילסבאך האוסטרי והצרפתי אורביין. תגליות אלה סיפקו בסיס חשוב למחקר מדעי שלאחר מכן.
במדע וטכנולוגיה מודרניים היישום של yttrium הופך להיות נרחב יותר ויותר. עם התקדמות רציפה של מדע וטכנולוגיה, ההבנה והיישום שלנו של yttrium יהפכו לעומק יותר ויותר.
שדות יישומים של אלמנט yttrium
1.זכוכית וקרמיקה אופטית:Yttrium נמצא בשימוש נרחב בייצור זכוכית וקרמיקה אופטית, בעיקר בייצור קרמיקה שקופה וזכוכית אופטית. לתרכובות שלה תכונות אופטיות מצוינות וניתן להשתמש בהן לייצור רכיבים של לייזרים, תקשורת סיבים אופטיים וציוד אחר.
2. זרחן:תרכובות yttrium ממלאות תפקיד חשוב בזרחן ויכולות לפלוט פלואורסצנציה בהירה, ולכן הם משמשים לעתים קרובות לייצור מסכי טלוויזיה, צגים וציוד תאורה.תחמוצת yttriumותרכובות אחרות משמשות לרוב כחומרים זוהרים כדי לשפר את הבהירות והבהירות של האור.
3. תוספי סגסוגת: בייצור סגסוגות מתכת, Yttrium משמש לרוב כתוסף לשיפור התכונות המכניות והתנגדות קורוזיה של מתכות.סגסוגות yttriumלרוב משמשים לייצור פלדה בעלת חוזק גבוה וסגסוגות אלומיניום, מה שהופך אותם לעמידים בפני חום ועמידים בפני קורוזיה.
4. זרזים: תרכובות yttrium ממלאות תפקיד חשוב בזרזים מסוימים ויכולות להאיץ את קצב התגובות הכימיות. הם משמשים לייצור מכשירי טיהור פליטה ברכב וזרזים בתהליכי ייצור תעשייתיים, ומסייעים להפחתת פליטת חומרים מזיקים.
5. טכנולוגיית הדמיה רפואית: איזוטופים של yttrium משמשים בטכנולוגיית הדמיה רפואית להכנת איזוטופים רדיואקטיביים, כמו לתיוג רדיופארמוטיקה ואבחון הדמיה רפואית גרעינית.
6. טכנולוגיית לייזר:לייזרי יון yttrium הם לייזר נפוץ במצב מוצק המשמש במחקר מדעי שונים, רפואת לייזר ויישומים תעשייתיים. ייצור לייזרים אלה מחייב שימוש בתרכובות yttrium מסוימות כמפעילים. אלמנטים של יטטריוםוהתרכובות שלהם ממלאות תפקיד חשוב במדע וטכנולוגיה ותעשייה מודרניים, הכוללים תחומים רבים כמו אופטיקה, מדעי חומרים ורפואה, ותרמו תרומה חיובית להתקדמותה ופיתוח החברה האנושית.
תכונות פיזיות של yttrium
המספר האטומי שלyttriumהוא 39 והסמל הכימי שלו הוא Y.
1. מראה:Yttrium הוא מתכת לבנה כסוף.
2. צפיפות:הצפיפות של yttrium היא 4.47 גרם/ס"מ 3, מה שהופך אותו לאחד היסודות הכבדים יחסית בקרום כדור הארץ.
3. נקודת התכה:נקודת ההיתוך של yttrium היא 1522 מעלות צלזיוס (2782 מעלות פרנהייט), המתייחסת לטמפרטורה בה משתנה יטריום ממוצק לנוזל בתנאים תרמיים.
4. נקודת רתיחה:נקודת הרתיחה של yttrium היא 3336 מעלות צלזיוס (6037 מעלות פרנהייט), המתייחסת לטמפרטורה בה משתנה יטריום מנוזל לגז בתנאים תרמיים.
5. שלב:בטמפרטורת החדר, yttrium נמצא במצב מוצק.
6. מוליכות:Yttrium הוא מוליך טוב של חשמל עם מוליכות גבוהה, כך שיש לו יישומים מסוימים בייצור מכשירים אלקטרוניים וטכנולוגיית מעגלים.
7. מגנטיות:Yttrium הוא חומר פרמגנטי בטמפרטורת החדר, מה שאומר שאין לו תגובה מגנטית ברורה לשדות מגנטיים.
8. מבנה גביש: Yttrium קיים במבנה קריסטל ארוז משושה.
9. נפח אטומי:הנפח האטומי של yttrium הוא 19.8 סנטימטרים מעוקבים לכל שומה, המתייחס לנפח שנכבש על ידי שומה אחת של אטומי yttrium.
Yttrium הוא אלמנט מתכתי עם נקודת צפיפות ונמסה גבוהה יחסית, ובעל מוליכות טובה, כך שיש לו יישומים חשובים באלקטרוניקה, מדעי חומרים ותחומים אחרים. יחד עם זאת, yttrium הוא גם מרכיב נדיר שכיח יחסית, הממלא תפקיד חשוב בכמה טכנולוגיות ויישומים תעשייתיים מתקדמים.
תכונות כימיות של yttrium
1. סמל וקבוצה כימית: הסמל הכימי של yttrium הוא y, והוא ממוקם בתקופה החמישית של הטבלה המחזורית, הקבוצה השלישית, הדומה לאלמנטים של לנטניד.
2. מבנה אלקטרוני: המבנה האלקטרוני של yttrium הוא 1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 3D⁰ 4S² 4P⁶ 4D⁰ 4F⁴ 5S². בשכבת האלקטרונים החיצוניים, ל- yttrium יש שני אלקטרונים של ערכי.
3. מצב ערכיות: yttrium בדרך כלל מראה מצב ערכיות של +3, שהוא מצב הערכיות הנפוץ ביותר, אך הוא יכול גם להראות מצבי ערכיות של +2 ו- +1.
4. תגובתיות: yttrium הוא מתכת יציבה יחסית, אך היא תתחמצן בהדרגה כאשר היא חשופה לאוויר ויוצרת שכבת תחמוצת על פני השטח. זה גורם ל- yttrium לאבד את הברק שלו. כדי להגן על yttrium, הוא בדרך כלל מאוחסן בסביבה יבשה.
5. תגובה עם תחמוצות: yttrium מגיב עם תחמוצות ליצירת תרכובות שונות, כוללתחמוצת yttrium(Y2O3). תחמוצת yttrium משמשת לרוב לייצור זרחן וקרמיקה.
6. ** תגובה עם חומצות **: yttrium יכול להגיב עם חומצות חזקות לייצור מלחים תואמים, כמוyttrium chloride (YCL3) אוyttrium sulfate (Y2 (SO4) 3).
7. תגובה עם מים: yttrium אינו מגיב ישירות עם מים בתנאים רגילים, אך בטמפרטורות גבוהות הוא יכול להגיב עם אדי מים לייצור תחמוצת מימן ותחמוצת yttrium.
8. תגובה עם סולפידים וקרבידים: yttrium יכול להגיב עם סולפידים וקרבידים ליצירת תרכובות תואמות כמו yttrium sulfide (ys) ו- yttrium carbide (yc2). 9. Isotopes: ל- yttrium יש איזוטופים מרובים, היציבים שבהם היא yttrium-89 (^89y), שיש לה מחצית חיים ארוכה ומשמשת ברפואה גרעינית ובתיוג איזוטופי.
Yttrium הוא אלמנט מתכתי יציב יחסית עם מצבי ערכיות מרובים והיכולת להגיב עם אלמנטים אחרים ליצירת תרכובות. יש לו מגוון רחב של יישומים באופטיקה, מדעי חומרים, רפואה ותעשייה, במיוחד בזרחן, ייצור קרמיקה וטכנולוגיית לייזר.
תכונות ביולוגיות של yttrium
התכונות הביולוגיות שלyttriumבאורגניזמים חיים מוגבלים יחסית.
1. נוכחות ובליעה: אף על פי ש- yttrium אינו אלמנט חיוני לחיים, ניתן למצוא כמויות עקבות של yttrium בטבע, כולל אדמה, סלעים ומים. אורגניזמים יכולים לבלוע כמויות עקבות של yttrium דרך שרשרת המזון, בדרך כלל מאדמה וצמחים.
2. הזמינות הביולוגית: הזמינות הביולוגית של yttrium נמוכה יחסית, מה שאומר שאורגניזמים בדרך כלל מתקשים לספוג ולשימוש ביעילות ב- yttrium. מרבית תרכובות yttrium אינן נקלטות בקלות באורגניזמים, ולכן הם נוטים להפריש.
3. התפלגות באורגניזמים: פעם באורגניזם, yttrium מופץ בעיקר ברקמות כמו הכבד, הכליה, הטחול, הריאות והעצמות. בפרט, עצמות מכילות ריכוזים גבוהים יותר של yttrium.
4. מטבוליזם והפרשת: חילוף החומרים של yttrium בגוף האדם מוגבל יחסית מכיוון שהוא בדרך כלל משאיר את האורגניזם על ידי הפרשת. מרביתו מופרש בשתן, והוא עשוי להיות מופרש בצורה של הצפה.
5. רעילות: בגלל הזמינות הביולוגית הנמוכה שלו, yttrium בדרך כלל אינו מצטבר לרמות מזיקות באורגניזמים נורמליים. עם זאת, חשיפה למינון גבוה של yttrium עלולה להשפיע על אורגניזמים, מה שמוביל להשפעות רעילות. מצב זה בדרך כלל מתרחש לעיתים רחוקות מכיוון שריכוזי yttrium בטבע הם בדרך כלל נמוכים והיא אינה בשימוש נרחב או נחשפים לאורגניזם. המאפיינים הביולוגיים של yttrium באורגניזמים באים לידי ביטוי בעיקר בנוכחותו בכמויות עקבות, זמינות ביולוגית נמוכה, ולא להיות מרכיב הנחוץ לכל החיים. למרות שאין לה השפעות רעילות ברורות על אורגניזמים בנסיבות רגילות, חשיפה למינון גבוה במינון עלולה לגרום למפגעים בריאותיים. לפיכך, מחקר ומעקב מדעי עדיין חשובים להשפעות הבטיחות והביולוגיות של yttrium.
התפלגות yttrium בטבע
Yttrium הוא אלמנט אדמה נדיר המופץ באופן נרחב יחסית, אם כי הוא אינו קיים בצורה יסודית טהורה.
1. התרחשות בקרום כדור הארץ: שפע yttrium בקרום כדור הארץ נמוך יחסית, עם ריכוז ממוצע של כ- 33 מ"ג לק"ג. זה הופך את yttrium לאחד האלמנטים הנדירים.
Yttrium קיים בעיקר בצורה של מינרלים, בדרך כלל יחד עם יסודות אדמה נדירים אחרים. כמה מינרלים גדולים של yttrium כוללים yttrium ברזל גרנט (Yig) ו- yttrium oxalate (Y2 (C2O4) 3).
2. התפלגות גיאוגרפית: מרבצי yttrium מופצים בכל העולם, אך אזורים מסוימים עשויים להיות עשירים ב- yttrium. ניתן למצוא כמה מרבצי yttrium גדולים באזורים הבאים: אוסטרליה, סין, ארצות הברית, רוסיה, קנדה, הודו, סקנדינביה וכו '. 3. מיצוי ועיבוד: ברגע שמכרה עפרות yttrium, בדרך כלל נדרש עיבוד כימי כדי לחלץ ולהפריד בין yttrium. בדרך כלל זה כרוך בתהליכי שטיפת חומצות והפרדה כימית להשגת yttrium טוהר גבוה.
חשוב לציין כי יסודות אדמה נדירים כמו yttrium אינם קיימים בדרך כלל בצורה של אלמנטים טהורים, אלא מעורבבים עם יסודות אדמה נדירים אחרים. לפיכך, מיצוי של yttrium טוהר גבוה יותר דורש תהליכי עיבוד כימיים מורכבים והפרדה. בנוסף, אספקתיסודות אדמה נדיריםהוא מוגבל, ולכן גם התחשבות בניהול המשאבים שלהם וקיימות סביבתית חשובה.
כרייה, מיצוי והתכת אלמנט yttrium
Yttrium הוא אלמנט אדמה נדיר שלרוב אינו קיים בצורה של yttrium טהור, אלא בצורה של עפרות yttrium. להלן מבוא מפורט לתהליך הכרייה והעידן של אלמנט yttrium:
1. כריית עפרות yttrium:
חקר: ראשית, גיאולוגים ומהנדסי כרייה מבצעים עבודות חיפוש כדי למצוא פיקדונות המכילים yttrium. בדרך כלל זה כולל מחקרים גיאולוגיים, חקר גיאופיזי וניתוח מדגם. כרייה: ברגע שנמצא פיקדון המכיל yttrium, העפרות ממוקשות. משקעים אלה כוללים בדרך כלל עפרות תחמוצת כמו גרנט ברזל yttrium (Yig) או yttrium oxalate (Y2 (C2O4) 3). ריסוק עפרות: לאחר הכרייה, בדרך כלל יש לפרק את העפרות לחתיכות קטנות יותר לעיבוד לאחר מכן.
2. חילוץ yttrium:שטיפה כימית: העפרות הכתושות נשלחות בדרך כלל למפעל, שם מופק yttrium באמצעות שטיפה כימית. תהליך זה משתמש בדרך כלל בתמיסת שטיפה חומצית, כמו חומצה גופרתית, כדי להמיס את yttrium מהעפרות. הפרדה: לאחר מומס yttrium, הוא בדרך כלל מעורבב עם יסודות אדמה נדירים אחרים וזיהומים. על מנת לחלץ yttrium של טוהר גבוה יותר, נדרש תהליך הפרדה, בדרך כלל באמצעות מיצוי ממס, חילופי יונים או שיטות כימיות אחרות. משקעים: yttrium מופרד מאלמנטים אדמה נדירים אחרים באמצעות תגובות כימיות מתאימות ליצירת תרכובות yttrium טהורות. ייבוש והצבת: תרכובות yttrium המתקבלות בדרך כלל צריכות להיות מיובשות ולהסתלק כדי להסיר כל לחות וזיהומים שנותרו כדי להשיג סוף סוף מתכת או תרכובות יפטריום טהורות.
שיטות גילוי של yttrium
שיטות גילוי נפוצות ל- yttrium כוללות בעיקר ספקטרוסקופיית ספיגה אטומית (AAS), ספקטרומטריה של מסה פלזמה משולבת באופן אינדוקטיבי (ICP-MS), ספקטרוסקופיה פלואורסצנטית רנטגן (XRF) וכו '.
1. ספקטרוסקופיית ספיגה אטומית (AAS):AAS היא שיטת ניתוח כמותית נפוצה המתאימה לקביעת תוכן yttrium בתמיסה. שיטה זו מבוססת על תופעת הספיגה כאשר אלמנט היעד במדגם סופג אור באורך גל ספציפי. ראשית, המדגם מומר לצורה ניתנת למדידה באמצעות שלבי טיפול מקדים כמו בעירה בגז וייבוש בטמפרטורה גבוהה. לאחר מכן, אור המתאים לאורח הגל של אלמנט היעד מועבר לדגימה, נמדדת עוצמת האור הנספגת על ידי הדגימה, ותכולת yttrium במדגם מחושבת על ידי השוואתו עם תמיסת yttrium סטנדרטית של ריכוז ידוע.
2. ספקטרומטריית מסה פלזמה משולבת באופן אינדוקטיבי (ICP-MS):ICP-MS היא טכניקה אנליטית רגישה ביותר המתאימה לקביעת תכולת yttrium בדגימות נוזליות ומוצקות. שיטה זו ממירה את הדגימה לחלקיקים טעונים ואז משתמשת בספקטרומטר המוני לניתוח המוני. ל- ICP-MS טווח גילוי רחב ורזולוציה גבוהה ויכול לקבוע את התוכן של אלמנטים מרובים בו זמנית. לגילוי yttrium, ICP-MS יכול לספק מגבלות גילוי נמוכות מאוד ודיוק גבוה.
3. ספקטרומטריית פלואורסצנט רנטגן (XRF):XRF היא שיטה אנליטית לא הרסנית המתאימה לקביעת תכולת yttrium בדגימות מוצקות ונוזליות. שיטה זו קובעת את תוכן האלמנט על ידי הקרנת פני השטח של הדגימה באמצעות צילומי רנטגן ומדידת עוצמת השיא האופיינית של ספקטרום הקרינה במדגם. ל- XRF היתרונות של מהירות מהירה, פעולה פשוטה ויכולת לקבוע אלמנטים מרובים בו זמנית. עם זאת, ניתן להפריע ל- XRF בניתוח של yttrium בעל תכלת נמוכה, וכתוצאה מכך שגיאות גדולות.
4. ספקטרומטריית פליטה אופטית משולבת באופן אינדוקטיבי (ICP-OES):ספקטרומטריית פליטה אופטית משולבת באופן אינדוקטיבי היא שיטה אנליטית רגישה וסלקטיבית ביותר הנמצאת בשימוש נרחב בניתוח רב-אלמנטים. זה מרסן את הדגימה ויוצר פלזמה למדידת אורך הגל הספציפי ועוצמת of yttriumפליטה בספקטרומטר. בנוסף לשיטות לעיל, קיימות שיטות אחרות הנפוצות לגילוי yttrium, כולל שיטה אלקטרוכימית, ספקטרופוטומטריה וכו '. בחירת שיטת גילוי מתאימה תלויה בגורמים כמו תכונות מדגם, נדרשת טווח מדידה ודיוק גילוי, ותקני כיול נדרשים לרוב לבקרת איכות כדי להבטיח את האשכה של תוצאות המדידה.
יישום ספציפי של שיטת ספיגה אטומית yttrium
במדידת אלמנטים, ספקטרומטריית מסה פלזמה משולבת באופן אינדוקטיבי (ICP-MS) היא טכניקת ניתוח רגישה ורב-אלמנט, המשמשת לעתים קרובות לקביעת ריכוז האלמנטים, כולל yttrium. להלן תהליך מפורט לבדיקת yttrium ב- ICP-MS:
1. הכנת מדגם:
בדרך כלל יש להמיס או לפזר את הדגימה לצורה נוזלית לניתוח ICP-MS. ניתן לעשות זאת על ידי פירוק כימי, עיכול חימום או שיטות הכנה מתאימות אחרות.
הכנת הדגימה דורשת מצבים נקיים במיוחד כדי למנוע זיהום על ידי אלמנטים חיצוניים כלשהם. על המעבדה לנקוט באמצעים הכרחיים כדי למנוע זיהום מדגמים.
2. דור ICP:
ICP נוצר על ידי הצגת גז מעורב של ארגון או ארגון-חמצן לפיד פלזמה של קוורץ סגור. צימוד אינדוקטיבי בתדר גבוה מייצר להבת פלזמה אינטנסיבית, שהיא נקודת המוצא של הניתוח.
הטמפרטורה של הפלזמה היא בערך 8000 עד 10000 מעלות צלזיוס, שהיא גבוהה מספיק כדי להמיר את היסודות במדגם למצב יוני.
3. יינון והפרדה:ברגע שהמדגם נכנס לפלזמה, היסודות בה מיוננים. המשמעות היא שהאטומים מאבדים אלקטרון אחד או יותר, ויוצרים יונים טעונים. ICP-MS משתמש בספקטרומטר המוני כדי להפריד בין היונים של אלמנטים שונים, בדרך כלל על ידי יחס מסה-למטען (M/Z). זה מאפשר להפריד בין יוני אלמנטים שונים ולנתח לאחר מכן.
4. ספקטרומטריה המונית:היונים המופרדים נכנסים לספקטרומטר המוני, בדרך כלל ספקטרומטר מסה מרובע או ספקטרומטר מסה סריקה מגנטי. בספקטרומטר ההמוני, היונים של אלמנטים שונים מופרדים ומתגלים בהתאם ליחס המוני-לטעון שלהם. זה מאפשר לקבוע נוכחות וריכוז של כל אלמנט. אחד היתרונות של ספקטרומטריית המסה הפלזמה המשולבת באופן אינדוקטיבי הוא הרזולוציה הגבוהה שלה, המאפשרת לה לגלות בו זמנית אלמנטים מרובים.
5. עיבוד נתונים:בדרך כלל יש לעבד ולנתח את הנתונים שנוצרו על ידי ICP-MS כדי לקבוע את ריכוז האלמנטים במדגם. זה כולל השוואה בין אות הגילוי לסטנדרטים של ריכוזים ידועים, וביצוע כיול ותיקון.
6. דוח תוצאה:התוצאה הסופית מוצגת כריכוז או אחוז המסה של האלמנט. ניתן להשתמש בתוצאות אלה במגוון יישומים, כולל מדעי כדור הארץ, ניתוח סביבתי, בדיקות מזון, מחקר רפואי וכו '.
ICP-MS היא טכניקה מדויקת ורגישה ביותר המתאימה לניתוח רב-אלמנטים, כולל yttrium. עם זאת, זה דורש מכשור ומומחיות מורכבים, ולכן הוא מבוצע בדרך כלל במעבדה או במרכז ניתוח מקצועי. בעבודה בפועל יש צורך לבחור בשיטת המדידה המתאימה בהתאם לצרכים הספציפיים של האתר. שיטות אלה נמצאות בשימוש נרחב בניתוח וגילוי של ytterbium במעבדות ותעשיות.
לאחר סיכום האמור לעיל, אנו יכולים להסיק כי yttrium הוא מרכיב כימי מעניין מאוד עם תכונות פיזיקליות וכימיות ייחודיות, שהוא בעל משמעות רבה בתחומי מחקר ומדע מדעיים. למרות שהתקדמנו בהבנתנו את זה, יש עדיין שאלות רבות הזקוקות למחקר וחקירה נוספת. אני מקווה שההקדמה שלנו יכולה לעזור לקוראים להבין טוב יותר את האלמנט המרתק הזה ולעורר את אהבתם של כולם למדע ולעניין בחקירה.
למידע נוסף plsצרו קשרלְהַלָן:
טל & מה: 008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
זמן הודעה: נובמבר 28-2024