Adakah anda tahu? Proses manusia menemuiyttriumpenuh dengan liku dan cabaran. Pada tahun 1787, orang Sweden Karl Axel Arrhenius secara tidak sengaja menemui bijih hitam yang padat dan berat di kuari berhampiran kampung halamannya di kampung Ytterby dan menamakannya "Ytterbite". Selepas itu, ramai saintis termasuk Johan Gadolin, Anders Gustav Ekberg, Friedrich Wöhler dan lain-lain menjalankan penyelidikan mendalam mengenai bijih ini.
Pada tahun 1794, ahli kimia Finland Johan Gadolin berjaya memisahkan oksida baru daripada bijih ytterbium dan menamakannya yttrium. Ini adalah kali pertama manusia dengan jelas menemui unsur nadir bumi. Walau bagaimanapun, penemuan ini tidak serta-merta menarik perhatian yang meluas.
Dari masa ke masa, saintis telah menemui unsur nadir bumi yang lain. Pada tahun 1803, Klaproth Jerman dan Sweden Hitzinger dan Berzelius menemui cerium. Pada tahun 1839, Mosander Sweden menemuilanthanum. Pada tahun 1843, beliau menemui erbium danterbium. Penemuan ini menyediakan asas penting untuk penyelidikan saintifik seterusnya.
Sehingga penghujung abad ke-19, saintis berjaya memisahkan unsur "yttrium" daripada bijih yttrium. Pada tahun 1885, Wilsbach Austria menemui neodymium dan praseodymium. Pada tahun 1886, Bois-Baudran menemuidisprosium. Penemuan ini memperkayakan lagi keluarga besar unsur nadir bumi.
Selama lebih daripada satu abad selepas penemuan yttrium, disebabkan oleh batasan keadaan teknikal, saintis tidak dapat membersihkan unsur ini, yang juga telah menyebabkan beberapa pertikaian dan kesilapan akademik. Walau bagaimanapun, ini tidak menghalang saintis daripada semangat mereka untuk mengkaji yttrium.
Pada awal abad ke-20, dengan kemajuan berterusan sains dan teknologi, saintis akhirnya mula dapat memurnikan unsur nadir bumi. Pada tahun 1901, orang Perancis Eugene de Marseille menemuieuropium. Pada 1907-1908, Wilsbach Austria dan Urbain Perancis secara bebas menemui lutetium. Penemuan ini menyediakan asas penting untuk penyelidikan saintifik seterusnya.
Dalam sains dan teknologi moden, aplikasi yttrium semakin meluas. Dengan kemajuan berterusan sains dan teknologi, pemahaman dan aplikasi yttrium kita akan menjadi semakin mendalam.
Medan aplikasi unsur yttrium
1.Kaca optik dan seramik:Yttrium digunakan secara meluas dalam pembuatan kaca optik dan seramik, terutamanya dalam pembuatan seramik telus dan kaca optik. Kompaunnya mempunyai sifat optik yang sangat baik dan boleh digunakan untuk mengeluarkan komponen laser, komunikasi gentian optik dan peralatan lain.
2. Fosfor:Sebatian Yttrium memainkan peranan penting dalam fosforus dan boleh mengeluarkan pendarfluor terang, jadi ia sering digunakan untuk mengeluarkan skrin TV, monitor dan peralatan pencahayaan.Yttrium oksidadan sebatian lain sering digunakan sebagai bahan bercahaya untuk meningkatkan kecerahan dan kejelasan cahaya.
3. Bahan tambahan aloi: Dalam penghasilan aloi logam, yttrium sering digunakan sebagai bahan tambahan untuk meningkatkan sifat mekanikal dan rintangan kakisan logam.Aloi Yttriumsering digunakan untuk membuat keluli berkekuatan tinggi danaloi aluminium, menjadikannya lebih tahan haba dan tahan kakisan.
4. Pemangkin: Sebatian Yttrium memainkan peranan penting dalam beberapa mangkin dan boleh mempercepatkan kadar tindak balas kimia. Ia digunakan untuk mengeluarkan peranti penulenan ekzos kereta dan pemangkin dalam proses pengeluaran perindustrian, membantu mengurangkan pelepasan bahan berbahaya.
5. Teknologi pengimejan perubatan: Isotop Yttrium digunakan dalam teknologi pengimejan perubatan untuk menyediakan isotop radioaktif, seperti untuk melabel radiofarmaseutikal dan mendiagnosis pengimejan perubatan nuklear.
6. Teknologi laser:Laser ion Yttrium ialah laser keadaan pepejal yang biasa digunakan dalam pelbagai penyelidikan saintifik, perubatan laser dan aplikasi industri. Pembuatan laser ini memerlukan penggunaan sebatian yttrium tertentu sebagai pengaktif.Unsur Yttriumdan sebatian mereka memainkan peranan penting dalam sains dan teknologi moden dan industri, yang melibatkan banyak bidang seperti optik, sains bahan, dan perubatan, dan telah memberi sumbangan positif kepada kemajuan dan pembangunan masyarakat manusia.
Sifat fizikal yttrium
Nombor atom bagiyttriumialah 39 dan simbol kimianya ialah Y.
1. Penampilan:Yttrium ialah logam putih keperakan.
2. Ketumpatan:Ketumpatan yttrium ialah 4.47 g/cm3, yang menjadikannya salah satu unsur yang agak berat dalam kerak bumi.
3. Takat lebur:Takat lebur yttrium ialah 1522 darjah Celsius (2782 darjah Fahrenheit), yang merujuk kepada suhu di mana yttrium berubah daripada pepejal kepada cecair dalam keadaan terma.
4. Takat didih:Takat didih yttrium ialah 3336 darjah Celsius (6037 darjah Fahrenheit), yang merujuk kepada suhu di mana yttrium berubah daripada cecair kepada gas dalam keadaan terma.
5. Fasa:Pada suhu bilik, yttrium berada dalam keadaan pepejal.
6. Kekonduksian:Yttrium ialah konduktor elektrik yang baik dengan kekonduksian yang tinggi, jadi ia mempunyai aplikasi tertentu dalam pembuatan peranti elektronik dan teknologi litar.
7. Kemagnetan:Yttrium ialah bahan paramagnet pada suhu bilik, yang bermaksud ia tidak mempunyai tindak balas magnet yang jelas terhadap medan magnet.
8. Struktur kristal: Yttrium wujud dalam struktur hablur heksagon padat rapat.
9. Isipadu atom:Isipadu atom yttrium ialah 19.8 sentimeter padu setiap mol, yang merujuk kepada isipadu yang diduduki oleh satu mol atom yttrium.
Yttrium ialah unsur logam dengan ketumpatan dan takat lebur yang agak tinggi, dan mempunyai kekonduksian yang baik, jadi ia mempunyai aplikasi penting dalam elektronik, sains bahan dan bidang lain. Pada masa yang sama, yttrium juga merupakan unsur jarang yang agak biasa, yang memainkan peranan penting dalam beberapa teknologi canggih dan aplikasi perindustrian.
Sifat kimia yttrium
1. Simbol kimia dan kumpulan: Simbol kimia yttrium ialah Y, dan ia terletak dalam tempoh kelima jadual berkala, kumpulan ketiga, yang serupa dengan unsur lantanida.
2. Struktur elektronik: Struktur elektronik yttrium ialah 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s². Di lapisan elektron luar, yttrium mempunyai dua elektron valens.
3. Keadaan valens: Yttrium biasanya menunjukkan keadaan valens +3, iaitu keadaan valens yang paling biasa, tetapi ia juga boleh menunjukkan keadaan valens +2 dan +1.
4. Kereaktifan: Yttrium ialah logam yang agak stabil, tetapi ia akan teroksida secara beransur-ansur apabila terdedah kepada udara, membentuk lapisan oksida pada permukaan. Ini menyebabkan yttrium kehilangan kilauannya. Untuk melindungi yttrium, ia biasanya disimpan dalam persekitaran yang kering.
5. Tindak balas dengan oksida: Yttrium bertindak balas dengan oksida untuk membentuk pelbagai sebatian, termasukyttrium oksida(Y2O3). Yttrium oksida sering digunakan untuk membuat fosfor dan seramik.
6. **Tindak balas dengan asid**: Yttrium boleh bertindak balas dengan asid kuat untuk menghasilkan garam yang sepadan, sepertiyttrium klorida (YCl3) atauyttrium sulfat (Y2(SO4)3).
7. Tindak balas dengan air: Yttrium tidak bertindak balas secara langsung dengan air dalam keadaan normal, tetapi pada suhu tinggi, ia boleh bertindak balas dengan wap air untuk menghasilkan hidrogen dan yttrium oksida.
8. Tindak balas dengan sulfida dan karbida: Yttrium boleh bertindak balas dengan sulfida dan karbida untuk membentuk sebatian yang sepadan seperti yttrium sulfida (YS) dan yttrium karbida (YC2). 9. Isotop: Yttrium mempunyai berbilang isotop, yang paling stabil ialah yttrium-89 (^89Y), yang mempunyai separuh hayat yang panjang dan digunakan dalam perubatan nuklear dan pelabelan isotop.
Yttrium ialah unsur logam yang agak stabil dengan pelbagai keadaan valens dan keupayaan untuk bertindak balas dengan unsur lain untuk membentuk sebatian. Ia mempunyai pelbagai aplikasi dalam optik, sains bahan, perubatan, dan industri, terutamanya dalam fosfor, pembuatan seramik dan teknologi laser.
Sifat biologi yttrium
Sifat biologi bagiyttriumdalam organisma hidup adalah agak terhad.
1. Kehadiran dan pengingesan: Walaupun yttrium bukan unsur penting untuk kehidupan, jumlah surih yttrium boleh ditemui di alam semula jadi, termasuk tanah, batu dan air. Organisma boleh menelan sejumlah kecil yttrium melalui rantai makanan, biasanya dari tanah dan tumbuhan.
2. Ketersediaan bio: Ketersediaan bio yttrium adalah agak rendah, yang bermaksud bahawa organisma secara amnya mengalami kesukaran menyerap dan menggunakan yttrium dengan berkesan. Kebanyakan sebatian yttrium tidak mudah diserap dalam organisma, jadi ia cenderung untuk dikumuhkan.
3. Taburan dalam organisma: Sekali dalam organisma, yttrium diedarkan terutamanya dalam tisu seperti hati, buah pinggang, limpa, paru-paru dan tulang. Khususnya, tulang mengandungi kepekatan yttrium yang lebih tinggi.
4. Metabolisme dan perkumuhan: Metabolisme yttrium dalam badan manusia agak terhad kerana ia biasanya meninggalkan organisma melalui perkumuhan. Kebanyakannya dikumuhkan melalui air kencing, dan ia juga mungkin dikumuhkan dalam bentuk buang air besar.
5. Ketoksikan: Oleh kerana bioavailabilitinya yang rendah, yttrium biasanya tidak terkumpul ke tahap berbahaya dalam organisma normal. Walau bagaimanapun, pendedahan yttrium dos tinggi mungkin mempunyai kesan berbahaya pada organisma, yang membawa kepada kesan toksik. Keadaan ini biasanya jarang berlaku kerana kepekatan yttrium dalam alam semula jadi biasanya rendah dan ia tidak digunakan secara meluas atau terdedah kepada organisma. Ciri-ciri biologi yttrium dalam organisma terutamanya ditunjukkan dengan kehadirannya dalam jumlah surih, bioavailabiliti rendah, dan bukan unsur yang diperlukan. seumur hidup. Walaupun ia tidak mempunyai kesan toksik yang jelas pada organisma dalam keadaan biasa, pendedahan yttrium dos tinggi boleh menyebabkan bahaya kesihatan. Oleh itu, penyelidikan dan pemantauan saintifik masih penting untuk keselamatan dan kesan biologi yttrium.
Taburan yttrium dalam alam semula jadi
Yttrium ialah unsur nadir bumi yang secara relatifnya tersebar luas di alam semula jadi, walaupun ia tidak wujud dalam bentuk unsur tulen.
1. Kejadian dalam kerak Bumi: Kelimpahan yttrium dalam kerak Bumi agak rendah, dengan purata kepekatan kira-kira 33 mg/kg. Ini menjadikan yttrium sebagai salah satu unsur yang jarang ditemui.
Yttrium terutamanya wujud dalam bentuk mineral, biasanya bersama-sama dengan unsur nadir bumi yang lain. Beberapa mineral yttrium utama termasuk yttrium iron garnet (YIG) dan yttrium oxalate (Y2(C2O4)3).
2. Taburan geografi: Deposit Yttrium diedarkan ke seluruh dunia, tetapi sesetengah kawasan mungkin kaya dengan yttrium. Beberapa mendapan yttrium utama boleh didapati di kawasan berikut: Australia, China, Amerika Syarikat, Rusia, Kanada, India, Scandinavia, dll. 3. Pengekstrakan dan Pemprosesan: Setelah bijih yttrium dilombong, pemprosesan kimia biasanya diperlukan untuk mengekstrak dan asingkan yttrium. Ini biasanya melibatkan proses larut lesap asid dan pemisahan kimia untuk mendapatkan yttrium ketulenan tinggi.
Adalah penting untuk diperhatikan bahawa unsur nadir bumi seperti yttrium biasanya tidak wujud dalam bentuk unsur tulen, tetapi bercampur dengan unsur nadir bumi yang lain. Oleh itu, pengekstrakan yttrium ketulenan yang lebih tinggi memerlukan pemprosesan kimia yang kompleks dan proses pemisahan. Selain itu, bekalanunsur nadir bumiadalah terhad, jadi pertimbangan pengurusan sumber mereka dan kelestarian alam sekitar juga penting.
Perlombongan, pengekstrakan dan peleburan unsur yttrium
Yttrium ialah unsur nadir bumi yang biasanya tidak wujud dalam bentuk yttrium tulen, tetapi dalam bentuk bijih yttrium. Berikut ialah pengenalan terperinci kepada proses perlombongan dan penapisan unsur yttrium:
1. Perlombongan bijih yttrium:
Penerokaan: Pertama, ahli geologi dan jurutera perlombongan menjalankan kerja penerokaan untuk mencari mendapan yang mengandungi yttrium. Ini biasanya melibatkan kajian geologi, penerokaan geofizik, dan analisis sampel. Perlombongan: Setelah deposit yang mengandungi yttrium ditemui, bijih itu dilombong. Mendapan ini biasanya termasuk bijih oksida seperti yttrium iron garnet (YIG) atau yttrium oxalate (Y2(C2O4)3). Penghancuran bijih: Selepas melombong, bijih biasanya perlu dipecahkan kepada kepingan yang lebih kecil untuk pemprosesan seterusnya.
2. Mengeluarkan yttrium:Pencairan kimia: Bijih yang dihancurkan biasanya dihantar ke peleburan, di mana yttrium diekstrak melalui larut lesap kimia. Proses ini biasanya menggunakan larutan larut lesap berasid, seperti asid sulfurik, untuk melarutkan yttrium daripada bijih. Pemisahan: Setelah yttrium dibubarkan, ia biasanya bercampur dengan unsur nadir bumi dan kekotoran lain. Untuk mengekstrak yttrium ketulenan yang lebih tinggi, proses pengasingan diperlukan, biasanya menggunakan pengekstrakan pelarut, pertukaran ion atau kaedah kimia lain. Kerpasan: Yttrium diasingkan daripada unsur nadir bumi yang lain melalui tindak balas kimia yang sesuai untuk membentuk sebatian yttrium tulen. Pengeringan dan pengkalsinan: Sebatian yttrium yang diperolehi biasanya perlu dikeringkan dan dikalsinkan untuk mengeluarkan sebarang lembapan dan kekotoran sisa untuk akhirnya memperoleh logam atau sebatian yttrium tulen.
Kaedah pengesanan yttrium
Kaedah pengesanan biasa untuk yttrium terutamanya termasuk spektroskopi serapan atom (AAS), spektrometri jisim plasma berganding induktif (ICP-MS), spektroskopi pendarfluor sinar-X (XRF), dsb.
1. Spektroskopi serapan atom (AAS):AAS ialah kaedah analisis kuantitatif yang biasa digunakan sesuai untuk menentukan kandungan yttrium dalam larutan. Kaedah ini adalah berdasarkan fenomena penyerapan apabila unsur sasaran dalam sampel menyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Pertama, sampel ditukar kepada bentuk yang boleh diukur melalui langkah prarawatan seperti pembakaran gas dan pengeringan suhu tinggi. Kemudian, cahaya yang sepadan dengan panjang gelombang unsur sasaran disalurkan ke dalam sampel, keamatan cahaya yang diserap oleh sampel diukur, dan kandungan yttrium dalam sampel dikira dengan membandingkannya dengan larutan yttrium piawai yang diketahui kepekatannya.
2. Spektrometri jisim plasma berganding secara induktif (ICP-MS):ICP-MS ialah teknik analisis yang sangat sensitif yang sesuai untuk menentukan kandungan yttrium dalam sampel cecair dan pepejal. Kaedah ini menukarkan sampel kepada zarah bercas dan kemudian menggunakan spektrometer jisim untuk analisis jisim. ICP-MS mempunyai julat pengesanan yang luas dan resolusi tinggi, dan boleh menentukan kandungan berbilang elemen pada masa yang sama. Untuk pengesanan yttrium, ICP-MS boleh memberikan had pengesanan yang sangat rendah dan ketepatan yang tinggi.
3. Spektrometri pendarfluor sinar-X (XRF):XRF ialah kaedah analisis tidak merosakkan yang sesuai untuk penentuan kandungan yttrium dalam sampel pepejal dan cecair. Kaedah ini menentukan kandungan unsur dengan menyinari permukaan sampel dengan sinar-X dan mengukur keamatan puncak ciri spektrum pendarfluor dalam sampel. XRF mempunyai kelebihan kelajuan pantas, operasi mudah, dan keupayaan untuk menentukan berbilang elemen pada masa yang sama. Walau bagaimanapun, XRF mungkin diganggu dalam analisis yttrium kandungan rendah, mengakibatkan ralat besar.
4. Spektrometri pelepasan optik plasma (ICP-OES) yang digandingkan secara induktif:Spektrometri pelepasan optik plasma yang digabungkan secara induktif ialah kaedah analisis yang sangat sensitif dan terpilih yang digunakan secara meluas dalam analisis berbilang unsur. Ia mengatomkan sampel dan membentuk plasma untuk mengukur panjang gelombang dan keamatan tertentu of yttriumpelepasan dalam spektrometer. Selain kaedah di atas, terdapat kaedah lain yang biasa digunakan untuk pengesanan yttrium, termasuk kaedah elektrokimia, spektrofotometri, dsb. Pemilihan kaedah pengesanan yang sesuai bergantung pada faktor seperti sifat sampel, julat pengukuran yang diperlukan dan ketepatan pengesanan, dan piawaian penentukuran selalunya diperlukan untuk kawalan kualiti untuk memastikan ketepatan dan kebolehpercayaan hasil pengukuran.
Aplikasi khusus kaedah penyerapan atom yttrium
Dalam pengukuran unsur, spektrometri jisim plasma berganding induktif (ICP-MS) ialah teknik analisis yang sangat sensitif dan berbilang unsur, yang sering digunakan untuk menentukan kepekatan unsur, termasuk yttrium. Berikut ialah proses terperinci untuk menguji yttrium dalam ICP-MS:
1. Penyediaan sampel:
Sampel biasanya perlu dibubarkan atau disebarkan ke dalam bentuk cecair untuk analisis ICP-MS. Ini boleh dilakukan dengan pembubaran kimia, memanaskan pencernaan atau kaedah penyediaan lain yang sesuai.
Penyediaan sampel memerlukan keadaan yang sangat bersih untuk mengelakkan pencemaran oleh sebarang unsur luaran. Makmal perlu mengambil langkah yang perlu untuk mengelakkan pencemaran sampel.
2. Penjanaan ICP:
ICP dijana dengan memasukkan gas campuran argon atau argon-oksigen ke dalam obor plasma kuarza tertutup. Gandingan induktif frekuensi tinggi menghasilkan nyalaan plasma yang sengit, yang merupakan titik permulaan analisis.
Suhu plasma adalah kira-kira 8000 hingga 10000 darjah Celsius, yang cukup tinggi untuk menukar unsur-unsur dalam sampel kepada keadaan ionik.
3. Pengionan dan pengasingan:Sebaik sahaja sampel memasuki plasma, unsur-unsur di dalamnya terion. Ini bermakna bahawa atom kehilangan satu atau lebih elektron, membentuk ion bercas. ICP-MS menggunakan spektrometer jisim untuk memisahkan ion unsur yang berbeza, biasanya dengan nisbah jisim kepada cas (m/z). Ini membolehkan ion unsur berbeza diasingkan dan seterusnya dianalisis.
4. Spektrometri jisim:Ion yang dipisahkan memasuki spektrometer jisim, biasanya spektrometer jisim quadrupole atau spektrometer jisim pengimbasan magnetik. Dalam spektrometer jisim, ion-ion unsur yang berbeza dipisahkan dan dikesan mengikut nisbah jisim kepada casnya. Ini membolehkan kehadiran dan kepekatan setiap elemen ditentukan. Salah satu kelebihan spektrometri jisim plasma gandingan secara induktif ialah resolusi tingginya, yang membolehkannya mengesan berbilang elemen secara serentak.
5. Pemprosesan data:Data yang dihasilkan oleh ICP-MS biasanya perlu diproses dan dianalisis untuk menentukan kepekatan unsur dalam sampel. Ini termasuk membandingkan isyarat pengesanan kepada piawaian kepekatan yang diketahui, dan melaksanakan penentukuran dan pembetulan.
6. Laporan Keputusan:Keputusan akhir dibentangkan sebagai kepekatan atau peratusan jisim unsur. Keputusan ini boleh digunakan dalam pelbagai aplikasi, termasuk sains bumi, analisis alam sekitar, ujian makanan, penyelidikan perubatan, dsb.
ICP-MS ialah teknik yang sangat tepat dan sensitif yang sesuai untuk analisis pelbagai unsur, termasuk yttrium. Walau bagaimanapun, ia memerlukan instrumentasi dan kepakaran yang kompleks, jadi ia biasanya dilakukan di makmal atau pusat analisis profesional. Dalam kerja sebenar, adalah perlu untuk memilih kaedah pengukuran yang sesuai mengikut keperluan khusus tapak. Kaedah ini digunakan secara meluas dalam analisis dan pengesanan ytterbium di makmal dan industri.
Selepas meringkaskan perkara di atas, kita boleh membuat kesimpulan bahawa yttrium ialah unsur kimia yang sangat menarik dengan sifat fizikal dan kimia yang unik, yang sangat penting dalam penyelidikan saintifik dan bidang aplikasi. Walaupun kami telah mencapai sedikit kemajuan dalam pemahaman kami mengenainya, masih terdapat banyak persoalan yang memerlukan penyelidikan dan penerokaan lanjut. Saya berharap pengenalan kami dapat membantu pembaca lebih memahami elemen yang menarik ini dan memberi inspirasi kepada semua orang untuk mencintai sains dan minat dalam penerokaan.
Untuk maklumat lanjut silahubungi kamidi bawah:
Tel&whats:008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
Masa siaran: Nov-28-2024