Сіз білдіңіз бе? Адамның ашылу процесіиттрийқиыншылықтар мен қиыншылықтарға толы болды. 1787 жылы швед Карл Аксель Аррениус өзінің туған қаласы Иттерби ауылының жанындағы карьерден кездейсоқ тығыз және ауыр қара кенді тауып алып, оны «Итербит» деп атады. Осыдан кейін көптеген ғалымдар, соның ішінде Йохан Гадолин, Андерс Густав Экберг, Фридрих Вёлер және т.б. бұл кенге терең зерттеулер жүргізді.
1794 жылы фин химигі Йохан Гадолин иттербий кенінен жаңа оксидті сәтті бөліп, оны иттрий деп атады. Бұл адамдар сирек жер элементін алғаш рет анық тапты. Алайда бұл жаңалық көпшіліктің назарын бірден аудара қойған жоқ.
Уақыт өте келе ғалымдар басқа да сирек жер элементтерін тапты. 1803 жылы неміс Клапрот және шведтер Хитцингер мен Берцелиус церийді ашты. 1839 жылы швед Мосандер аштылантан. 1843 жылы ол эрбий ментербиум. Бұл ашылымдар кейінгі ғылыми зерттеулерге маңызды негіз болды.
Тек 19 ғасырдың аяғында ғана ғалымдар иттрий кенінен «иттрий» элементін сәтті ажырата алды. 1885 жылы австриялық Вильсбах неодим мен празеодимді ашты. 1886 жылы Буа-Бодран аштыдиспрозия. Бұл ашылулар сирек жер элементтерінің үлкен тобын одан әрі байытты.
Итрий ашылғаннан кейін бір ғасырдан астам уақыт бойы техникалық жағдайлардың шектеулеріне байланысты ғалымдар бұл элементті тазарта алмады, бұл да кейбір академиялық келіспеушіліктер мен қателерді тудырды. Алайда бұл ғалымдардың иттрийді зерттеуге деген ынтасын тоқтата алмады.
20 ғасырдың басында ғылым мен техниканың үздіксіз дамуымен ғалымдар сирек жер элементтерін тазарта бастады. 1901 жылы француз Евгений де Марсель аштыеуропиум. 1907-1908 жылдары австриялық Вильсбах пен француз Урбейн лютецийді дербес ашты. Бұл ашылымдар кейінгі ғылыми зерттеулерге маңызды негіз болды.
Қазіргі ғылым мен техникада иттрийдің қолданылуы барған сайын кеңейіп келеді. Ғылым мен техниканың үздіксіз дамуымен иттрийді түсінуіміз бен қолдануымыз барған сайын тереңдей түседі.
Итрий элементінің қолдану өрістері
1.Оптикалық шыны және керамика:Итрий оптикалық шыны мен керамика өндірісінде, негізінен мөлдір керамика және оптикалық шыны өндірісінде кеңінен қолданылады. Оның қосылыстары тамаша оптикалық қасиеттерге ие және лазерлердің компоненттерін, талшықты-оптикалық байланыстарды және басқа жабдықты өндіру үшін пайдаланылуы мүмкін.
2. Фосфорлар:Итрий қосылыстары люминофорларда маңызды рөл атқарады және жарқын флуоресценция шығара алады, сондықтан олар көбінесе теледидар экрандарын, мониторларды және жарықтандыру жабдықтарын жасау үшін қолданылады.Итрий оксидіжәне басқа қосылыстар көбінесе жарықтың жарықтығы мен айқындылығын арттыру үшін люминесцентті материалдар ретінде пайдаланылады.
3. Қорытпалы қоспалар: Металл қорытпаларын өндіруде иттрий көбінесе металдардың механикалық қасиеттерін және коррозияға төзімділігін жақсарту үшін қоспа ретінде қолданылады.Итрий қорытпаларыжоғары берік болат жасау үшін жиі пайдаланылады жәнеалюминий қорытпалары, оларды ыстыққа төзімді және коррозияға төзімді етеді.
4. Катализаторлар: Итрий қосылыстары кейбір катализаторларда маңызды рөл атқарады және химиялық реакциялардың жылдамдығын жеделдете алады. Олар зиянды заттардың шығарылуын азайтуға көмектесетін өнеркәсіптік өндіріс процестерінде автомобильді пайдаланатын газдарды тазарту құрылғылары мен катализаторларын өндіру үшін қолданылады.
5. Медициналық бейнелеу технологиясы: Итрий изотоптары радиоактивті изотоптарды дайындау үшін медициналық бейнелеу технологиясында қолданылады, мысалы, радиофармацевтикалық препараттарды таңбалау және ядролық медициналық бейнелеуді диагностикалау.
6. Лазерлік технология:Итрий-иондық лазерлер әртүрлі ғылыми зерттеулерде, лазерлік медицинада және өнеркәсіптік қолданбаларда қолданылатын жалпы қатты күйдегі лазер болып табылады. Бұл лазерлерді өндіру активаторлар ретінде белгілі иттрий қосылыстарын пайдалануды талап етеді.Итрий элементтеріжәне олардың қосылыстары оптика, материалтану және медицина сияқты көптеген салаларды қамтитын заманауи ғылым мен техника мен өнеркәсіпте маңызды рөл атқарады және адамзат қоғамының прогрессі мен дамуына оң үлес қосты.
Итрийдің физикалық қасиеттері
атомдық нөміріиттрий39 және оның химиялық таңбасы Y.
1. Сыртқы түрі:Итрий – күмістей ақ түсті металл.
2. Тығыздығы:Итрийдің тығыздығы 4,47 г/см3, бұл оны жер қыртысындағы салыстырмалы түрде ауыр элементтердің бірі етеді.
3. Балқу температурасы:Итрийдің балқу температурасы Цельсий бойынша 1522 градус (Фаренгейт бойынша 2782 градус) болып табылады, бұл иттрийдің жылу жағдайында қатты күйден сұйық күйге ауысатын температурасын білдіреді.
4. Қайнау температурасы:Итрийдің қайнау температурасы 3336 градус Цельсий (6037 градус Фаренгейт), бұл иттрийдің жылу жағдайында сұйықтықтан газға ауысатын температурасын білдіреді.
5. Кезең:Бөлме температурасында иттрий қатты күйде болады.
6. Өткізгіштік:Итрий жоғары өткізгіштігі бар электр тогын жақсы өткізеді, сондықтан оның электронды құрылғыларды өндіруде және схемалар технологиясында белгілі бір қолданбалары бар.
7. Магнитизм:Иттрий бөлме температурасында парамагниттік материал болып табылады, яғни оның магнит өрістеріне айқын магниттік реакциясы жоқ.
8. Кристалл құрылымы: Итрий алтыбұрышты тығыз орналасқан кристалдық құрылымда болады.
9. Атомдық көлем:Итрийдің атомдық көлемі бір мольге 19,8 текше сантиметрді құрайды, бұл иттрий атомдарының бір мольі алатын көлемді білдіреді.
Итрий салыстырмалы түрде жоғары тығыздығы және балқу температурасы бар металл элементі және жақсы өткізгіштігі бар, сондықтан электроника, материалтану және басқа салаларда маңызды қолданбаларға ие. Сонымен қатар иттрий салыстырмалы түрде кең таралған сирек элемент болып табылады, ол кейбір озық технологиялар мен өнеркәсіптік қолданбаларда маңызды рөл атқарады.
Итрийдің химиялық қасиеттері
1. Химиялық таңба және топ: Итрийдің химиялық таңбасы Y және ол периодтық жүйенің бесінші периодында, лантанидті элементтерге ұқсас үшінші топта орналасқан.
2. Электрондық құрылым: Итрийдің электрондық құрылымы 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s². Сыртқы электронды қабатта иттрийдің екі валенттік электроны болады.
3. Валенттік күй: Итрий әдетте +3 валенттілік күйін көрсетеді, бұл ең көп таралған валенттілік күй, бірақ ол сонымен қатар +2 және +1 валенттілік күйлерін көрсете алады.
4. Реактивтілік: Итрий салыстырмалы түрде тұрақты металл, бірақ ол ауамен әсер еткенде бірте-бірте тотығады, бетінде оксидті қабат түзеді. Бұл иттрийдің жылтырлығын жоғалтуына әкеледі. Итрийді қорғау үшін әдетте құрғақ ортада сақталады.
5. Оксидтермен әрекеттесу: Итрий оксидтермен әрекеттесіп, әртүрлі қосылыстар түзеді, соның ішіндеиттрий оксиді(Y2O3). Итрий оксиді көбінесе фосфор мен керамика жасау үшін қолданылады.
6. **Қышқылдармен реакция**: Итрий күшті қышқылдармен әрекеттесіп, сәйкес тұздар түзе алады, мысалыиттрий хлориді (YCl3) немесеиттрий сульфаты (Y2(SO4)3).
7. Сумен әрекеттесу: Итрий қалыпты жағдайда сумен тікелей әрекеттеспейді, бірақ жоғары температурада су буымен әрекеттесіп, сутегі мен иттрий оксидін түзе алады.
8. Сульфидтермен және карбидтермен реакция: Итрий сульфидтермен және карбидтермен әрекеттесіп, иттрий сульфиді (YS) және иттрий карбиді (YC2) сияқты сәйкес қосылыстар түзе алады. 9. Изотоптар: Итрийдің бірнеше изотоптары бар, олардың ең тұрақтысы иттрий-89 (^89Y), оның жартылай ыдырау кезеңі ұзақ және ядролық медицинада және изотопты таңбалауда қолданылады.
Итрий – көптеген валенттік күйлері бар және басқа элементтермен қосылыстар түзу үшін әрекеттесу қабілеті бар салыстырмалы түрде тұрақты металл элемент. Ол оптикада, материалтануда, медицинада және өнеркәсіпте, әсіресе фосфор, керамика өндірісінде және лазерлік технологияда кеңінен қолданылады.
Итрийдің биологиялық қасиеттері
Биологиялық қасиеттеріиттрийтірі организмдерде салыстырмалы түрде шектеулі.
1. Болуы және жұтуы: иттрий өмір үшін маңызды элемент болмаса да, иттрийдің аз мөлшерін табиғатта, соның ішінде топырақта, тау жыныстарында және суда табуға болады. Ағзалар иттрийдің аз мөлшерін қоректік тізбек арқылы, әдетте топырақ пен өсімдіктерден жұта алады.
2. Биожетімділігі: иттрийдің биожетімділігі салыстырмалы түрде төмен, бұл организмдер әдетте иттрийді тиімді сіңіру және пайдалану қиынға соғатынын білдіреді. Итрий қосылыстарының көпшілігі организмдерге оңай сіңбейді, сондықтан олар экскрецияға бейім.
3. Ағзаларда таралуы: Итрий организмге енгеннен кейін негізінен бауыр, бүйрек, көкбауыр, өкпе және сүйектер сияқты ұлпаларда таралады. Атап айтқанда, сүйектерде иттрийдің жоғары концентрациясы бар.
4. Зат алмасуы және шығарылуы: Адам ағзасындағы иттрийдің метаболизмі салыстырмалы түрде шектелген, өйткені ол әдетте организмнен экскреция арқылы шығады. Оның көп бөлігі несеп арқылы шығарылады, сонымен қатар дефекация түрінде де шығарылуы мүмкін.
5. Уыттылық: биожетімділігі төмен болғандықтан, иттрий әдетте қалыпты организмдерде зиянды деңгейге дейін жиналмайды. Дегенмен, иттрийдің жоғары дозасы организмдерге зиянды әсер етуі мүмкін, бұл токсикалық әсерлерге әкеледі. Бұл жағдай әдетте сирек кездеседі, өйткені иттрийдің табиғатта концентрациясы әдетте төмен және ол кеңінен қолданылмайды немесе организмдерге әсер етпейді. Итрийдің организмдердегі биологиялық сипаттамалары негізінен оның микроэлементтерде болуымен, биожетімділігінің төмендігімен және қажетті элемент болмауымен көрінеді. өмір үшін. Қалыпты жағдайда организмдерге айқын уытты әсер етпесе де, иттрийдің жоғары дозалары денсаулыққа қауіп төндіруі мүмкін. Сондықтан иттрийдің қауіпсіздігі мен биологиялық әсері үшін ғылыми зерттеулер мен мониторинг әлі де маңызды.
Итрийдің табиғатта таралуы
Итрий – сирек жер элементі, ол таза элементтік түрде болмаса да, табиғатта салыстырмалы түрде кең таралған.
1. Жер қыртысында пайда болуы: Жер қыртысында иттрийдің көптігі салыстырмалы түрде төмен, орташа концентрациясы шамамен 33 мг/кг. Бұл иттрийді сирек элементтердің біріне айналдырады.
Итрий негізінен минералдар түрінде, әдетте басқа сирек жер элементтерімен бірге болады. Кейбір негізгі иттрий минералдарына иттрий темір гранаты (YIG) және иттрий оксалаты (Y2(C2O4)3) жатады.
2. Географиялық таралуы: Итрий кен орындары бүкіл әлемде таралған, бірақ кейбір аймақтар иттрийге бай болуы мүмкін. Кейбір ірі иттрий кен орындарын келесі аймақтарда табуға болады: Австралия, Қытай, АҚШ, Ресей, Канада, Үндістан, Скандинавия және т.б. 3. Өндіру және өңдеу: иттрий кені өндірілгеннен кейін, әдетте өндіру және алу үшін химиялық өңдеу қажет. иттрийді ажыратады. Бұл әдетте жоғары таза иттрийді алу үшін қышқылды шаймалау және химиялық бөлу процестерін қамтиды.
Айта кету керек, иттрий сияқты сирек жер элементтері әдетте таза элементтер түрінде болмайды, бірақ басқа сирек жер элементтерімен араласады. Сондықтан тазалығы жоғары иттрийді алу күрделі химиялық өңдеу мен бөлу процестерін қажет етеді. Сонымен қатар, жеткізусирек жер элементтерішектеулі, сондықтан олардың ресурстарын басқару мен экологиялық тұрақтылығын ескеру де маңызды.
Итрий элементін өндіру, алу және балқыту
Итрий - сирек жер элементі, әдетте таза иттрий түрінде болмайды, бірақ иттрий кені түрінде болады. Төменде иттрий элементін өндіру және тазарту процесі туралы егжей-тегжейлі кіріспе берілген:
1. Итрий кенін өндіру:
Барлау: Біріншіден, геологтар мен тау-кен инженерлері құрамында иттрий бар кен орындарын табу үшін барлау жұмыстарын жүргізеді. Бұл әдетте геологиялық зерттеулерді, геофизикалық барлауды және үлгіні талдауды қамтиды. Тау-кен: құрамында иттрий бар кен орны табылғаннан кейін, кен өндіріледі. Бұл кен орындары әдетте иттрий темір гранаты (YIG) немесе иттрий оксалаты (Y2(C2O4)3) сияқты оксидті кендерді қамтиды. Кенді ұсақтау: Өндіруден кейін кенді кейіннен өңдеу үшін әдетте кішірек бөліктерге бөлу керек.
2. Итрийді алу:Химиялық шаймалау: Ұсақталған кен әдетте балқыту зауытына жіберіледі, онда иттрий химиялық шаймалау арқылы алынады. Бұл процесс әдетте рудадан иттрийді еріту үшін күкірт қышқылы сияқты қышқылды шаймалау ерітіндісін пайдаланады. Бөлу: иттрий ерігеннен кейін ол әдетте басқа сирек кездесетін элементтермен және қоспалармен араласады. Тазалығы жоғары иттрийді алу үшін әдетте еріткішпен экстракциялау, ион алмасу немесе басқа химиялық әдістерді қолдану арқылы бөлу процесі қажет. Жауын-шашын: иттрий таза иттрий қосылыстарын қалыптастыру үшін тиісті химиялық реакциялар арқылы басқа сирек кездесетін элементтерден бөлінеді. Кептіру және күйдіру: Алынған иттрий қосылыстарын, әдетте, таза иттрий металын немесе қосылыстарын алу үшін кез келген қалдық ылғал мен қоспаларды кетіру үшін кептіру және күйдіру қажет.
Итрийді анықтау әдістері
Итрийді анықтаудың жалпы әдістеріне негізінен атомдық абсорбциялық спектроскопия (AAS), индуктивті байланысқан плазмалық масс-спектрометрия (ICP-MS), рентгендік флуоресценттік спектроскопия (XRF) және т.б.
1. Атомдық абсорбциялық спектроскопия (ААС):AAS - ерітіндідегі иттрий құрамын анықтауға жарамды кең таралған сандық талдау әдісі. Бұл әдіс үлгідегі мақсатты элемент белгілі бір толқын ұзындығының сәулесін жұтқанда жұтылу құбылысына негізделген. Біріншіден, үлгі газды жағу және жоғары температурада кептіру сияқты алдын ала өңдеу қадамдары арқылы өлшенетін пішінге айналады. Содан кейін нысана элементтің толқын ұзындығына сәйкес келетін жарық үлгіге өтеді, үлгі жұтқан жарық қарқындылығы өлшенеді және үлгідегі иттрий мөлшері белгілі концентрациядағы стандартты иттрий ерітіндісімен салыстыру арқылы есептеледі.
2. Индуктивті байланысқан плазмалық масс-спектрометрия (ICP-MS):ICP-MS - сұйық және қатты үлгілердегі иттрий құрамын анықтауға жарамды жоғары сезімтал аналитикалық әдіс. Бұл әдіс үлгіні зарядталған бөлшектерге айналдырады, содан кейін массалық талдау үшін масс-спектрометрді пайдаланады. ICP-MS анықтау диапазоны кең және жоғары ажыратымдылыққа ие және бір уақытта бірнеше элементтердің мазмұнын анықтай алады. Итрийді анықтау үшін ICP-MS анықтаудың өте төмен шектерін және жоғары дәлдікті қамтамасыз ете алады.
3. Рентгендік флуоресценциялық спектрометрия (XRF):XRF – қатты және сұйық үлгілердегі иттрий құрамын анықтауға жарамды бұзылмайтын аналитикалық әдіс. Бұл әдіс үлгінің бетін рентген сәулелерімен сәулелендіру және үлгідегі флуоресценция спектрінің сипаттамалық ең жоғары қарқындылығын өлшеу арқылы элемент құрамын анықтайды. XRF жылдам жылдамдығы, қарапайым жұмыс және бір уақытта бірнеше элементтерді анықтау мүмкіндігінің артықшылықтарына ие. Дегенмен, XRF аз мазмұнды иттрийді талдауға кедергі келтіруі мүмкін, бұл үлкен қателіктерге әкеледі.
4. Индуктивті байланысқан плазмалық оптикалық эмиссия спектрометриясы (ICP-OES):Индуктивті байланысқан плазмалық оптикалық эмиссиялық спектрометрия – көп элементті талдауда кеңінен қолданылатын жоғары сезімтал және селективті аналитикалық әдіс. Ол үлгіні атомизациялайды және нақты толқын ұзындығын және o қарқындылығын өлшеу үшін плазманы құрайдыf иттрийспектрометрдегі сәуле шығару. Жоғарыда аталған әдістерден басқа, иттрийді анықтаудың басқа да жиі қолданылатын әдістері бар, соның ішінде электрохимиялық әдіс, спектрофотометрия және т.б. Сәйкес анықтау әдісін таңдау үлгі қасиеттері, қажетті өлшеу диапазоны және анықтау дәлдігі және калибрлеу стандарттары сияқты факторларға байланысты. өлшеу нәтижелерінің дәлдігі мен сенімділігін қамтамасыз ету үшін сапаны бақылау үшін жиі талап етіледі.
Итрийдің атомдық абсорбция әдісінің ерекше қолданылуы
Элементтерді өлшеуде индуктивті байланысқан плазмалық масс-спектрометрия (ICP-MS) элементтердің, соның ішінде иттрийдің концентрациясын анықтау үшін жиі қолданылатын жоғары сезімтал және көп элементті талдау әдісі болып табылады. Төменде ICP-MS жүйесінде иттрийді сынаудың егжей-тегжейлі процесі берілген:
1. Үлгіні дайындау:
Үлгіні ICP-MS талдауы үшін әдетте еріту немесе сұйық пішінге тарату қажет. Бұл химиялық еріту, қыздыру ас қорыту немесе басқа сәйкес дайындау әдістері арқылы жасалуы мүмкін.
Үлгіні дайындау кез келген сыртқы элементтермен ластануды болдырмау үшін өте таза жағдайларды талап етеді. Зертхана үлгінің ластануын болдырмау үшін қажетті шараларды қабылдауы керек.
2. ICP генерациясы:
ICP жабық кварц плазма алауына аргон немесе аргон-оттегі аралас газды енгізу арқылы жасалады. Жоғары жиілікті индуктивті қосылыс талдаудың бастапқы нүктесі болып табылатын қарқынды плазмалық жалын шығарады.
Плазма температурасы шамамен 8000-10000 градус Цельсий, бұл үлгідегі элементтерді иондық күйге айналдыру үшін жеткілікті жоғары.
3. Иондану және бөлу:Үлгі плазмаға түскеннен кейін ондағы элементтер иондалады. Бұл атомдар зарядталған иондарды құра отырып, бір немесе бірнеше электрондарын жоғалтады дегенді білдіреді. ICP-MS әртүрлі элементтердің иондарын әдетте масса-заряд қатынасы (м/з) бойынша бөлу үшін масс-спектрометрді пайдаланады. Бұл әртүрлі элементтердің иондарын бөлуге және кейіннен талдауға мүмкіндік береді.
4. Масс-спектрометрия:Бөлінген иондар масс-спектрометрге, әдетте төрт полюсті масс-спектрометрге немесе магниттік сканерлеуші масс-спектрометрге түседі. Масс-спектрометрде әртүрлі элементтердің иондары масса-заряд қатынасына сәйкес бөлінеді және анықталады. Бұл әрбір элементтің болуын және концентрациясын анықтауға мүмкіндік береді. Индуктивті байланысқан плазмалық масс-спектрометрияның артықшылықтарының бірі оның жоғары ажыратымдылығы болып табылады, ол бір уақытта бірнеше элементтерді анықтауға мүмкіндік береді.
5. Мәліметтерді өңдеу:ICP-MS арқылы жасалған деректер әдетте үлгідегі элементтердің концентрациясын анықтау үшін өңделуі және талдануы қажет. Бұл анықтау сигналын белгілі концентрациялардың стандарттарымен салыстыруды және калибрлеу мен түзетуді қамтиды.
6. Нәтиже туралы есеп:Соңғы нәтиже элементтің концентрациясы немесе массалық пайызы ретінде көрсетіледі. Бұл нәтижелерді жер туралы ғылымды, қоршаған ортаны талдауды, тамақ өнімдерін сынауды, медициналық зерттеулерді және т.б. қоса алғанда, әртүрлі қолданбаларда пайдалануға болады.
ICP-MS - иттрийді қоса алғанда, көп элементті талдауға жарамды өте дәл және сезімтал әдіс. Дегенмен, ол күрделі аспаптар мен сараптаманы қажет етеді, сондықтан ол әдетте зертханада немесе кәсіби талдау орталығында орындалады. Нақты жұмыста учаскенің нақты қажеттіліктеріне сәйкес тиісті өлшеу әдісін таңдау қажет. Бұл әдістер лабораториялар мен өндірістерде иттербийді талдау және анықтауда кеңінен қолданылады.
Жоғарыда айтылғандарды қорытындылай келе, иттрий бірегей физикалық және химиялық қасиеттері бар өте қызықты химиялық элемент болып табылады, оның ғылыми зерттеулер мен қолдану салаларында үлкен маңызы бар деген қорытынды жасауға болады. Біз оны түсінуде біршама ілгерілеушілікке қол жеткізгенімізбен, әлі де қосымша зерттеулер мен барлауды қажет ететін көптеген сұрақтар бар. Біздің кіріспе оқырмандарға осы қызықты элементті жақсырақ түсінуге көмектеседі және әрбір адамның ғылымға деген сүйіспеншілігі мен зерттеуге деген қызығушылығын оятады деп үміттенемін.
Қосымша ақпарат алу үшін plsбізбен хабарласыңытөменде:
Тел&whats:008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
Жіберу уақыты: 28 қараша 2024 ж