知っていましたか？人類が発見する過程イットリウム紆余曲折と課題に満ちていました。 1787年、スウェーデン人のカール・アクセル・アレニウスは、故郷のイッテルビー村近くの採石場で高密度で重い黒い鉱石を偶然発見し、それを「イッテルバイト」と名付けました。その後、ヨハン・ガドリン、アンデルス・グスタフ・エクベリ、フリードリヒ・ヴェーラーらを含む多くの科学者がこの鉱石について詳細な研究を行いました。
1794年、フィンランドの化学者ヨハン・ガドリンはイッテルビウム鉱石から新しい酸化物を分離することに成功し、それをイットリウムと名付けました。人類がレアアース元素を明確に発見したのはこれが初めてだった。しかし、この発見はすぐには広く注目を集めませんでした。
時間が経つにつれて、科学者は他のレアアース元素を発見しました。 1803 年、ドイツのクラプロスとスウェーデンのヒッツィンガーとベルゼリウスがセリウムを発見しました。 1839年にスウェーデン人のモサンダーが発見したランタン。 1843年に彼はエルビウムを発見し、テルビウム。これらの発見は、その後の科学研究に重要な基盤を提供しました。
科学者たちがイットリウム鉱石から元素「イットリウム」を分離することに成功したのは 19 世紀の終わりになってからでした。 1885年、オーストリアのウイルスバッハがネオジムとプラセオジムを発見しました。 1886年、ボワ＝ボードランは発見した。ジスプロシウム。これらの発見により、大規模な希土類元素がさらに豊富になりました。
イットリウムの発見から 1 世紀以上にわたり、技術的条件の限界により、科学者はこの元素を精製できず、学術的な論争や誤りも引き起こしました。しかし、これは科学者たちのイットリウム研究への熱意を止めることはありませんでした。
20 世紀初頭、科学技術の継続的な進歩により、科学者たちはついにレアアース元素を精製できるようになりました。 1901年、フランス人ウジェーヌ・ド・マルセイユが発見した。ユーロピウム。 1907年から1908年にかけて、オーストリア人のウイルスバッハとフランス人のアーバインが独立してルテチウムを発見しました。これらの発見は、その後の科学研究に重要な基盤を提供しました。
現代の科学技術において、イットリウムの応用はますます広範囲になってきています。科学技術の絶え間ない進歩に伴い、イットリウムに対する理解と応用はますます深まっていくでしょう。
イットリウム元素の応用分野
1.光学ガラスおよびセラミックス:イットリウムは、光学ガラスやセラミックスの製造、主に透明セラミックスや光学ガラスの製造に広く使用されています。その化合物は優れた光学特性を備えており、レーザー、光ファイバー通信、その他の機器のコンポーネントの製造に使用できます。
2. 蛍光体:イットリウム化合物は蛍光体として重要な役割を果たし、明るい蛍光を発することができるため、テレビ画面、モニター、照明器具の製造によく使用されます。酸化イットリウムなどの化合物は、光の明るさと透明性を高めるための発光材料としてよく使用されます。
3. 合金添加剤: 金属合金の製造では、金属の機械的特性と耐食性を向上させるための添加剤としてイットリウムがよく使用されます。イットリウム合金高張力鋼の製造によく使用され、アルミニウム合金、耐熱性と耐腐食性が向上します。
4. 触媒: イットリウム化合物は一部の触媒において重要な役割を果たし、化学反応の速度を加速することができます。自動車の排気浄化装置や工業生産工程における触媒の製造に使用され、有害物質の排出削減に貢献しています。
5. 医用画像技術: イットリウム同位体は、放射性医薬品の標識や核医学画像診断など、放射性同位体を調製する医療画像技術で使用されます。
6. レーザー技術:イットリウム イオン レーザーは、さまざまな科学研究、レーザー医学、産業用途で使用される一般的な固体レーザーです。これらのレーザーの製造には、活性化剤として特定のイットリウム化合物を使用する必要があります。.イットリウム元素およびその化合物は、光学、材料科学、医学などの多くの分野に関わる現代の科学技術や産業において重要な役割を果たし、人類社会の進歩と発展に貢献してきました。
イットリウムの物性
の原子番号イットリウムは 39 で、元素記号は Y です。
1.外観:イットリウムは銀白色の金属です。
2. 密度:イットリウムの密度は 4.47 g/cm3 で、地殻の中で比較的重い元素の 1 つです。
3. 融点:イットリウムの融点は摂氏 1522 度 (華氏 2782 度) で、熱条件下でイットリウムが固体から液体に変化する温度を指します。
4. 沸点:イットリウムの沸点は摂氏 3336 度 (華氏 6037 度) であり、これはイットリウムが熱条件下で液体から気体に変化する温度を指します。
5. フェーズ:室温では、イットリウムは固体状態です。
6. 導電性:イットリウムは導電性が高く電気の良導体であるため、電子デバイスの製造や回路技術に特定の用途があります。
7.磁気:イットリウムは室温では常磁性材料であり、磁場に対して明らかな磁気応答を示さないことを意味します。
8. 結晶構造：イットリウムは六方最密結晶構造で存在します。
9. 原子体積:イットリウムの原子体積は 19.8 立方センチメートル/モルで、これは 1 モルのイットリウム原子が占める体積を指します。
イットリウムは比較的密度が高く、融点が高く、導電性が良い金属元素であるため、エレクトロニクス、材料科学、その他の分野で重要な用途があります。同時に、イットリウムは比較的一般的な希少元素でもあり、一部の先進技術や産業用途で重要な役割を果たしています。
イットリウムの化学的性質
1. 元素記号と元素: イットリウムの元素記号は Y で、周期表の第 5 周期、第 3 元素に位置し、ランタニド元素と同様です。
2. 電子構造: イットリウムの電子構造は、1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s²です。外側の電子層では、イットリウムは 2 つの価電子を持っています。
3. 価数状態: イットリウムは通常、最も一般的な価数状態である +3 の価数状態を示しますが、+2 および +1 の価数状態を示すこともあります。
4. 反応性：イットリウムは比較的安定した金属ですが、空気に触れると徐々に酸化し、表面に酸化層を形成します。これによりイットリウムの光沢が失われます。イットリウムを保護するために、イットリウムは通常、乾燥した環境で保管されます。
5. 酸化物との反応: イットリウムは酸化物と反応して、次のようなさまざまな化合物を形成します。酸化イットリウム(Y2O3）。酸化イットリウムは、蛍光体やセラミックの製造によく使用されます。
6. **酸との反応**: イットリウムは強酸と反応して、次のような対応する塩を生成します。塩化イットリウム (YCl3） または硫酸イットリウム (Y2(SO4)3).
7. 水との反応: イットリウムは通常の状態では水と直接反応しませんが、高温では水蒸気と反応して水素と酸化イットリウムを生成します。
8. 硫化物および炭化物との反応: イットリウムは硫化物および炭化物と反応して、硫化イットリウム (YS) や炭化イットリウム (YC2) などの対応する化合物を形成します。 9. 同位体: イットリウムには複数の同位体があり、その中で最も安定なイットリウム 89 (^89Y) は半減期が長く、核医学や同位体標識に使用されます。
イットリウムは、複数の価数状態を持ち、他の元素と反応して化合物を形成する能力を備えた比較的安定した金属元素です。光学、材料科学、医学、産業、特に蛍光体、セラミック製造、レーザー技術など、幅広い分野で応用されています。
イットリウムの生物学的性質
の生物学的特性イットリウム生物体内では比較的限られています。
1. 存在と摂取: イットリウムは生命にとって必須の元素ではありませんが、微量のイットリウムは土壌、岩石、水などの自然界に存在します。生物は食物連鎖を通じて、通常は土壌や植物から微量のイットリウムを摂取することがあります。
2. 生物学的利用能: イットリウムの生物学的利用能は比較的低く、これは一般に生物がイットリウムを効果的に吸収して利用することが難しいことを意味します。ほとんどのイットリウム化合物は生物に吸収されにくいため、排泄される傾向があります。
3. 生物体内の分布: イットリウムは生物体内に入ると、主に肝臓、腎臓、脾臓、肺、骨などの組織に分布します。特に、骨には高濃度のイットリウムが含まれています。
4. 代謝と排泄: イットリウムは通常排泄によって生体から排出されるため、人体内でのイットリウムの代謝は比較的制限されています。そのほとんどは尿を通じて排泄されますが、排便として排泄される場合もあります。
5. 毒性: イットリウムは生体利用効率が低いため、通常、通常の生物体内では有害なレベルまで蓄積することはありません。しかし、高線量のイットリウムへの曝露は生物に有害な影響を及ぼし、有毒な影響を引き起こす可能性があります。自然界のイットリウム濃度は通常低く、広く使用されたり、生物にさらされたりすることがないため、この状況は通常はめったに起こりません。生物におけるイットリウムの生物学的特性は、主に微量に存在すること、生体利用効率が低いこと、および必要な元素ではないことに現れます。一生。通常の状況では生物に対して明らかな毒性影響はありませんが、高線量のイットリウムに曝露すると健康被害を引き起こす可能性があります。したがって、イットリウムの安全性と生物学的影響に関しては、科学的研究と監視が依然として重要です。
自然界におけるイットリウムの分布
イットリウムは、純粋な元素の形では存在しませんが、自然界に比較的広く分布している希土類元素です。
1. 地殻内での存在: 地殻内のイットリウムの存在量は比較的少なく、平均濃度は約 33 mg/kg です。このため、イットリウムは希少元素の 1 つとなります。
イットリウムは主に鉱物の形で存在し、通常は他の希土類元素と一緒に存在します。主要なイットリウム鉱物には、イットリウム鉄ガーネット (YIG) やシュウ酸イットリウム (Y2(C2O4)3) などがあります。
2. 地理的分布: イットリウム鉱床は世界中に分布していますが、一部の地域ではイットリウムが豊富である可能性があります。主要なイットリウム鉱床の一部は、オーストラリア、中国、米国、ロシア、カナダ、インド、スカンジナビアなどの地域で見つかります。 3. 抽出と処理: イットリウム鉱石が採掘されると、通常、抽出および処理を行うために化学処理が必要になります。イットリウムを分離します。これには通常、高純度のイットリウムを得るために酸浸出と化学分離プロセスが含まれます。
イットリウムなどの希土類元素は、通常、純粋な元素の形で存在するのではなく、他の希土類元素と混合していることに注意することが重要です。したがって、より高純度のイットリウムを抽出するには、複雑な化学処理と分離プロセスが必要になります。さらに、希土類元素資源には限りがあるため、資源管理や環境の持続可能性を考慮することも重要です。
イットリウム元素の採掘、抽出および製錬
イットリウムは希土類元素であり、通常は純粋なイットリウムの形では存在せず、イットリウム鉱石の形で存在します。以下は、イットリウム元素の採掘と精製プロセスの詳細な紹介です。
1. イットリウム鉱石の採掘:
探査: まず、地質学者と鉱山技術者が探査作業を実施して、イットリウムを含む鉱床を見つけます。これには通常、地質学的研究、地球物理学的探査、サンプル分析が含まれます。採掘: イットリウムを含む鉱床が見つかると、鉱石が採掘されます。これらの鉱床には通常、イットリウム鉄ガーネット (YIG) やシュウ酸イットリウム (Y2(C2O4)3) などの酸化鉱石が含まれます。鉱石の破砕: 採掘後、通常、その後の処理のために鉱石を小さな断片に砕く必要があります。
2. イットリウムの抽出:化学浸出: 粉砕された鉱石は通常、製錬所に送られ、そこで化学浸出によってイットリウムが抽出されます。このプロセスでは通常、硫酸などの酸性浸出液を使用して鉱石からイットリウムを溶解します。分離: イットリウムが溶解すると、通常、他の希土類元素や不純物と混合されます。より高純度のイットリウムを抽出するには、通常、溶媒抽出、イオン交換、またはその他の化学的方法を使用する分離プロセスが必要です。沈殿: イットリウムは、適切な化学反応を通じて他の希土類元素から分離され、純粋なイットリウム化合物を形成します。乾燥と焼成：最終的に純粋なイットリウム金属または化合物を得るには、通常、得られたイットリウム化合物を乾燥し、焼成して残留水分と不純物を除去する必要があります。
イットリウムの検出方法
イットリウムの一般的な検出方法には、主に原子吸光分光法 (AAS)、誘導結合プラズマ質量分析法 (ICP-MS)、蛍光 X 線分光法 (XRF) などが含まれます。
1. 原子吸光分光法 (AAS):AAS は、溶液中のイットリウム含有量を測定するのに適した、一般的に使用される定量分析方法です。この方法は、試料中の目的元素が特定の波長の光を吸収する吸収現象を利用したものです。まず、サンプルはガス燃焼や高温乾燥などの前処理工程を経て測定可能な形状に変換されます。次に、対象元素の波長に相当する光を試料に通し、試料が吸収する光の強度を測定し、濃度既知のイットリウム標準溶液と比較することで試料中のイットリウム含有量を算出します。
2. 誘導結合プラズマ質量分析法 (ICP-MS):ICP-MS は、液体および固体サンプル中のイットリウム含有量の測定に適した高感度分析技術です。この方法では、サンプルを荷電粒子に変換し、質量分析計を使用して質量分析を行います。 ICP-MS は広い検出範囲と高い分解能を備え、複数の元素の含有量を同時に測定できます。イットリウムの検出では、ICP-MS は非常に低い検出限界と高い精度を提供します。
3. 蛍光 X 線分析 (XRF):XRF は、固体および液体サンプル中のイットリウム含有量の測定に適した非破壊分析法です。この方法では、試料表面にX線を照射し、試料中の蛍光スペクトルの特徴的なピーク強度を測定することにより、元素の含有量を測定します。 XRF には、高速、簡単な操作、および複数の元素を同時に決定できるという利点があります。ただし、低含有イットリウムの分析では XRF が干渉され、大きな誤差が生じる可能性があります。
4. 誘導結合プラズマ発光分光分析法 (ICP-OES):誘導結合プラズマ発光分光分析は、多元素分析で広く使用されている高感度で選択的な分析方法です。サンプルを霧化してプラズマを形成し、特定の波長と強度を測定します。イットリウム分光計での発光。上記の方法に加えて、イットリウムの検出には電気化学的方法、分光測光法などの他の一般的に使用される方法があります。適切な検出方法の選択は、サンプルの特性、必要な測定範囲と検出精度、校正標準などの要因によって決まります。測定結果の精度と信頼性を確保するための品質管理が必要になることがよくあります。
イットリウム原子吸光法の具体的な応用例
元素測定では、誘導結合プラズマ質量分析法 (ICP-MS) は高感度の多元素分析技術であり、イットリウムなどの元素の濃度を測定するためによく使用されます。以下は、ICP-MS でイットリウムをテストする詳細なプロセスです。
1. サンプルの準備:
ICP-MS 分析では、通常、サンプルを液体の状態に溶解または分散する必要があります。これは、化学的溶解、加熱消化、またはその他の適切な調製方法によって行うことができます。
サンプルの調製には、外部要素による汚染を防ぐため、非常に清浄な条件が必要です。研究室はサンプルの汚染を避けるために必要な措置を講じる必要があります。
2. ICP の生成:
ICP は、密閉された石英プラズマ トーチにアルゴンまたはアルゴンと酸素の混合ガスを導入することによって生成されます。高周波誘導結合により強力なプラズマ炎が生成され、これが解析の開始点となります。
プラズマの温度は摂氏約 8000 ～ 10000 度で、サンプル内の元素をイオン状態に変換するには十分な温度です。
3. イオン化と分離:サンプルがプラズマに入ると、その中の元素がイオン化されます。これは、原子が 1 つ以上の電子を失い、荷電イオンが形成されることを意味します。 ICP-MS は、質量分析計を使用して、通常は質量電荷比 (m/z) によってさまざまな元素のイオンを分離します。これにより、さまざまな元素のイオンを分離し、その後分析することができます。
4. 質量分析:分離されたイオンは質量分析計、通常は四重極質量分析計または磁気走査質量分析計に入ります。質量分析計では、さまざまな元素のイオンが質量電荷比に従って分離および検出されます。これにより、各元素の存在と濃度を決定できます。誘導結合プラズマ質量分析の利点の 1 つは、分解能が高く、複数の元素を同時に検出できることです。
5. データ処理:通常、ICP-MS によって生成されたデータは、サンプル内の元素の濃度を決定するために処理および分析する必要があります。これには、検出信号を既知の濃度の標準と比較し、校正と補正を実行することが含まれます。
6. 結果報告:最終結果は、元素の濃度または質量パーセントとして表示されます。これらの結果は、地球科学、環境分析、食品検査、医学研究など、さまざまな用途に使用できます。
ICP-MS は、イットリウムを含む多元素分析に適した高精度かつ高感度の技術です。ただし、複雑な機器と専門知識が必要なため、通常は実験室または専門の分析センターで実行されます。実際の作業では、現場のニーズに応じて適切な測定方法を選択する必要があります。これらの方法は、研究室や産業におけるイッテルビウムの分析と検出に広く使用されています。
上記を要約すると、イットリウムは独特の物理的および化学的特性を持つ非常に興味深い化学元素であり、科学研究および応用分野において非常に重要であると結論付けることができます。私たちはそれについての理解においてある程度の進歩を遂げてきましたが、さらなる研究と探究を必要とする多くの疑問がまだ残っています。私たちの序文が、読者がこの魅力的な要素をよりよく理解し、科学への愛と探検への興味を刺激するのに役立つことを願っています。
詳細については、お問い合わせくださいお問い合わせ下に：
電話番号:008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
投稿日時: 2024 年 11 月 28 日