Wist je dat? Het proces waarin mensen ontdekkenyttriumzat vol wendingen en uitdagingen. In 1787 ontdekte de Zweed Karl Axel Arrhenius per ongeluk een dicht en zwaar zwart erts in een steengroeve nabij zijn geboorteplaats Ytterby en noemde het "Ytterbite". Daarna hebben veel wetenschappers, waaronder Johan Gadolin, Anders Gustav Ekberg, Friedrich Wöhler en anderen, diepgaand onderzoek gedaan naar dit erts.
In 1794 scheidde de Finse chemicus Johan Gadolin met succes een nieuw oxide uit ytterbiumerts en noemde het yttrium. Dit was de eerste keer dat mensen duidelijk een zeldzaam aardelement ontdekten. Deze ontdekking trok echter niet meteen brede aandacht.
In de loop van de tijd hebben wetenschappers andere zeldzame aardelementen ontdekt. In 1803 ontdekten de Duitser Klaproth en de Zweden Hitzinger en Berzelius cerium. In 1839 ontdekte de Zweed Mosanderlanthaan. In 1843 ontdekte hij erbium enterbium. Deze ontdekkingen vormden een belangrijke basis voor daaropvolgend wetenschappelijk onderzoek.
Pas aan het einde van de 19e eeuw scheidden wetenschappers met succes het element "yttrium" van yttriumerts. In 1885 ontdekte de Oostenrijker Wilsbach neodymium en praseodymium. In 1886 ontdekte Bois-Baudrandysprosium. Deze ontdekkingen verrijkten de grote familie van zeldzame aardelementen verder.
Meer dan een eeuw na de ontdekking van yttrium zijn wetenschappers er vanwege de beperkingen van de technische omstandigheden niet in geslaagd dit element te zuiveren, wat ook tot enkele academische geschillen en fouten heeft geleid. Dit weerhield wetenschappers er echter niet van om enthousiast te zijn over het bestuderen van yttrium.
In het begin van de 20e eeuw, met de voortdurende vooruitgang van wetenschap en technologie, begonnen wetenschappers eindelijk zeldzame aardmetalen te kunnen zuiveren. In 1901 ontdekte de Fransman Eugene de Marseilleeuropium. In 1907-1908 ontdekten de Oostenrijker Wilsbach en de Fransman Urbain onafhankelijk van elkaar lutetium. Deze ontdekkingen vormden een belangrijke basis voor daaropvolgend wetenschappelijk onderzoek.
In de moderne wetenschap en technologie wordt de toepassing van yttrium steeds uitgebreider. Met de voortdurende vooruitgang van wetenschap en technologie zal ons begrip en de toepassing van yttrium steeds diepgaander worden.
Toepassingsgebieden van yttriumelement
1.Optisch glas en keramiek:Yttrium wordt veel gebruikt bij de vervaardiging van optisch glas en keramiek, voornamelijk bij de vervaardiging van transparant keramiek en optisch glas. De verbindingen hebben uitstekende optische eigenschappen en kunnen worden gebruikt voor de vervaardiging van componenten van lasers, glasvezelcommunicatie en andere apparatuur.
2. Fosforen:Yttriumverbindingen spelen een belangrijke rol in fosforen en kunnen heldere fluorescentie uitstralen. Daarom worden ze vaak gebruikt bij de vervaardiging van tv-schermen, monitoren en verlichtingsapparatuur.Yttriumoxideen andere verbindingen worden vaak gebruikt als luminescerende materialen om de helderheid en helderheid van licht te verbeteren.
3. Legeringsadditieven: Bij de productie van metaallegeringen wordt yttrium vaak gebruikt als additief om de mechanische eigenschappen en corrosieweerstand van metalen te verbeteren.Yttrium-legeringenworden vaak gebruikt om staal met hoge weerstand te maken enaluminium legeringen, waardoor ze hittebestendiger en corrosiebestendiger worden.
4. Katalysatoren: Yttriumverbindingen spelen een belangrijke rol in sommige katalysatoren en kunnen de snelheid van chemische reacties versnellen. Ze worden gebruikt voor de productie van zuiveringsapparatuur voor auto-uitlaatgassen en katalysatoren in industriële productieprocessen, waardoor de uitstoot van schadelijke stoffen wordt verminderd.
5. Medische beeldvormingstechnologie: Yttrium-isotopen worden gebruikt in de medische beeldvormingstechnologie om radioactieve isotopen te bereiden, zoals voor het labelen van radiofarmaceutica en het diagnosticeren van nucleaire medische beeldvorming.
6. Lasertechnologie:Yttrium-ionlasers zijn een veel voorkomende vastestoflaser die wordt gebruikt in verschillende wetenschappelijk onderzoek, lasergeneeskunde en industriële toepassingen. De vervaardiging van deze lasers vereist het gebruik van bepaalde yttriumverbindingen als activatoren.Yttrium-elementenen hun verbindingen spelen een belangrijke rol in de moderne wetenschap, technologie en industrie, waarbij veel gebieden betrokken zijn, zoals optica, materiaalkunde en geneeskunde, en hebben een positieve bijdrage geleverd aan de vooruitgang en ontwikkeling van de menselijke samenleving.
Fysische eigenschappen van yttrium
Het atoomnummer vanyttriumis 39 en het chemische symbool is Y.
1. Uiterlijk:Yttrium is een zilverwit metaal.
2. Dichtheid:De dichtheid van yttrium bedraagt 4,47 g/cm3 en is daarmee een van de relatief zware elementen in de aardkorst.
3. Smeltpunt:Het smeltpunt van yttrium is 1522 graden Celsius (2782 graden Fahrenheit), wat verwijst naar de temperatuur waarbij yttrium onder thermische omstandigheden verandert van een vaste stof in een vloeistof.
4. Kookpunt:Het kookpunt van yttrium is 3336 graden Celsius (6037 graden Fahrenheit), wat verwijst naar de temperatuur waarbij yttrium onder thermische omstandigheden verandert van een vloeistof in een gas.
5. Fase:Bij kamertemperatuur bevindt yttrium zich in een vaste toestand.
6. Geleidbaarheid:Yttrium is een goede geleider van elektriciteit met een hoge geleidbaarheid, dus het heeft bepaalde toepassingen in de productie van elektronische apparaten en circuittechnologie.
7. Magnetisme:Yttrium is bij kamertemperatuur een paramagnetisch materiaal, wat betekent dat het geen duidelijke magnetische reactie op magnetische velden heeft.
8. Kristalstructuur: Yttrium bestaat in een zeshoekige, dicht opeengepakte kristalstructuur.
9. Atoomvolume:Het atomaire volume van yttrium is 19,8 kubieke centimeter per mol, wat verwijst naar het volume dat wordt ingenomen door één mol yttriumatomen.
Yttrium is een metaalelement met een relatief hoge dichtheid en smeltpunt, en heeft een goede geleidbaarheid, dus het heeft belangrijke toepassingen in de elektronica, materiaalkunde en andere gebieden. Tegelijkertijd is yttrium ook een relatief veel voorkomend zeldzaam element, dat een belangrijke rol speelt in sommige geavanceerde technologieën en industriële toepassingen.
Chemische eigenschappen van yttrium
1. Chemisch symbool en groep: Het chemische symbool van yttrium is Y, en bevindt zich in de vijfde periode van het periodiek systeem, de derde groep, die vergelijkbaar is met de lanthanide-elementen.
2. Elektronische structuur: De elektronische structuur van yttrium is 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s². In de buitenste elektronenlaag heeft yttrium twee valentie-elektronen.
3. Valentietoestand: Yttrium vertoont gewoonlijk een valentietoestand van +3, wat de meest voorkomende valentietoestand is, maar het kan ook valentietoestanden van +2 en +1 vertonen.
4. Reactiviteit: Yttrium is een relatief stabiel metaal, maar zal geleidelijk oxideren bij blootstelling aan lucht, waardoor een oxidelaag op het oppervlak ontstaat. Hierdoor verliest yttrium zijn glans. Om yttrium te beschermen wordt het doorgaans in een droge omgeving bewaard.
5. Reactie met oxiden: Yttrium reageert met oxiden en vormt verschillende verbindingen, waaronderyttriumoxide(J2O3). Yttriumoxide wordt vaak gebruikt om fosforen en keramiek te maken.
6. **Reactie met zuren**: Yttrium kan reageren met sterke zuren en overeenkomstige zouten produceren, zoalsyttriumchloride (YCl3) ofyttriumsulfaat (Y2(SO4)3).
7. Reactie met water: Yttrium reageert onder normale omstandigheden niet direct met water, maar kan bij hoge temperaturen reageren met waterdamp om waterstof en yttriumoxide te produceren.
8. Reactie met sulfiden en carbiden: Yttrium kan reageren met sulfiden en carbiden om overeenkomstige verbindingen te vormen, zoals yttriumsulfide (YS) en yttriumcarbide (YC2). 9. Isotopen: Yttrium heeft meerdere isotopen, waarvan de meest stabiele yttrium-89 (^89Y) is, dat een lange halfwaardetijd heeft en wordt gebruikt in de nucleaire geneeskunde en het labelen van isotopen.
Yttrium is een relatief stabiel metaalelement met meerdere valentietoestanden en het vermogen om met andere elementen te reageren om verbindingen te vormen. Het heeft een breed scala aan toepassingen in de optica, materiaalkunde, geneeskunde en industrie, vooral in fosforen, keramische productie en lasertechnologie.
Biologische eigenschappen van yttrium
De biologische eigenschappen vanyttriumin levende organismen zijn relatief beperkt.
1. Aanwezigheid en inname: Hoewel yttrium geen element is dat essentieel is voor het leven, kunnen sporen van yttrium in de natuur worden aangetroffen, waaronder in de bodem, rotsen en water. Organismen kunnen via de voedselketen sporen van yttrium opnemen, meestal uit de bodem en planten.
2. Biologische beschikbaarheid: De biologische beschikbaarheid van yttrium is relatief laag, wat betekent dat organismen er over het algemeen moeite mee hebben om yttrium effectief te absorberen en te gebruiken. De meeste yttriumverbindingen worden niet gemakkelijk door organismen opgenomen en worden daarom meestal uitgescheiden.
3. Verspreiding in organismen: Eenmaal in een organisme wordt yttrium voornamelijk gedistribueerd in weefsels zoals de lever, nieren, milt, longen en botten. Vooral botten bevatten hogere concentraties yttrium.
4. Metabolisme en uitscheiding: Het metabolisme van yttrium in het menselijk lichaam is relatief beperkt omdat het het organisme gewoonlijk via uitscheiding verlaat. Het grootste deel ervan wordt via de urine uitgescheiden en het kan ook in de vorm van ontlasting worden uitgescheiden.
5. Toxiciteit: Vanwege de lage biologische beschikbaarheid accumuleert yttrium gewoonlijk niet tot schadelijke niveaus in normale organismen. Blootstelling aan hoge doses yttrium kan echter schadelijke effecten hebben op organismen, wat tot toxische effecten kan leiden. Deze situatie komt meestal zelden voor omdat de yttriumconcentraties in de natuur meestal laag zijn en het niet op grote schaal wordt gebruikt of blootgesteld aan organismen. De biologische kenmerken van yttrium in organismen komen voornamelijk tot uiting in de aanwezigheid ervan in sporenhoeveelheden, de lage biologische beschikbaarheid en het feit dat het geen noodzakelijk element is. voor het leven. Hoewel het onder normale omstandigheden geen duidelijke toxische effecten op organismen heeft, kan blootstelling aan hoge doses yttrium gezondheidsrisico's veroorzaken. Daarom zijn wetenschappelijk onderzoek en monitoring nog steeds belangrijk voor de veiligheid en biologische effecten van yttrium.
Verspreiding van yttrium in de natuur
Yttrium is een zeldzaam aardelement dat relatief wijd verspreid is in de natuur, hoewel het niet in pure elementaire vorm bestaat.
1. Voorkomen in de aardkorst: De overvloed aan yttrium in de aardkorst is relatief laag, met een gemiddelde concentratie van ongeveer 33 mg/kg. Dit maakt yttrium tot een van de zeldzame elementen.
Yttrium bestaat voornamelijk in de vorm van mineralen, meestal samen met andere zeldzame aardelementen. Enkele belangrijke yttriummineralen zijn yttrium-ijzer-granaat (YIG) en yttriumoxalaat (Y2(C2O4)3).
2. Geografische verspreiding: Yttriumafzettingen zijn over de hele wereld verspreid, maar sommige gebieden kunnen rijk zijn aan yttrium. Enkele belangrijke yttriumafzettingen zijn te vinden in de volgende regio's: Australië, China, Verenigde Staten, Rusland, Canada, India, Scandinavië, enz. 3. Winning en verwerking: Zodra het yttriumerts is gewonnen, is meestal chemische verwerking nodig om het te extraheren en te verwerken. scheid het yttrium. Meestal gaat het om zuuruitloging en chemische scheidingsprocessen om yttrium met hoge zuiverheid te verkrijgen.
Het is belangrijk op te merken dat zeldzame aardelementen zoals yttrium gewoonlijk niet in de vorm van pure elementen voorkomen, maar gemengd zijn met andere zeldzame aardelementen. Daarom vereist de extractie van yttrium met een hogere zuiverheid complexe chemische verwerkings- en scheidingsprocessen. Daarnaast is het aanbod vanzeldzame aardelementenis beperkt, dus aandacht voor het beheer van hulpbronnen en ecologische duurzaamheid is ook belangrijk.
Mijnbouw, extractie en smelten van het yttriumelement
Yttrium is een zeldzaam aardelement dat meestal niet in de vorm van puur yttrium voorkomt, maar in de vorm van yttriumerts. Het volgende is een gedetailleerde inleiding tot het mijnbouw- en raffinageproces van het yttriumelement:
1. Winning van yttriumerts:
Verkenning: Ten eerste voeren geologen en mijningenieurs exploratiewerkzaamheden uit om afzettingen te vinden die yttrium bevatten. Meestal gaat het om geologische studies, geofysische verkenning en monsteranalyse. Mijnbouw: Zodra een afzetting met yttrium wordt gevonden, wordt het erts gedolven. Deze afzettingen omvatten gewoonlijk oxide-ertsen zoals yttrium-ijzer-granaat (YIG) of yttriumoxalaat (Y2(C2O4)3). Ertsvermaling: Na de mijnbouw moet het erts meestal in kleinere stukken worden gebroken voor latere verwerking.
2. Yttrium winnen:Chemische uitloging: Het gemalen erts wordt meestal naar een smelterij gestuurd, waar yttrium wordt gewonnen door middel van chemische uitloging. Bij dit proces wordt meestal een zure uitloogoplossing, zoals zwavelzuur, gebruikt om het yttrium uit het erts op te lossen. Scheiding: Zodra yttrium is opgelost, wordt het meestal gemengd met andere zeldzame aardelementen en onzuiverheden. Om yttrium met een hogere zuiverheid te extraheren, is een scheidingsproces vereist, meestal met behulp van oplosmiddelextractie, ionenuitwisseling of andere chemische methoden. Neerslag: Yttrium wordt door geschikte chemische reacties gescheiden van andere zeldzame aardelementen om zuivere yttriumverbindingen te vormen. Drogen en calcineren: De verkregen yttriumverbindingen moeten gewoonlijk worden gedroogd en gecalcineerd om eventueel achtergebleven vocht en onzuiverheden te verwijderen om uiteindelijk zuiver yttriummetaal of -verbindingen te verkrijgen.
Detectiemethoden van yttrium
Gebruikelijke detectiemethoden voor yttrium omvatten voornamelijk atomaire absorptiespectroscopie (AAS), inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie (ICP-MS), röntgenfluorescentiespectroscopie (XRF), enz.
1. Atoomabsorptiespectroscopie (AAS):AAS is een veelgebruikte kwantitatieve analysemethode die geschikt is voor het bepalen van het yttriumgehalte in oplossing. Deze methode is gebaseerd op het absorptieverschijnsel wanneer het doelelement in het monster licht van een specifieke golflengte absorbeert. Eerst wordt het monster omgezet in een meetbare vorm via voorbehandelingsstappen zoals gasverbranding en drogen bij hoge temperatuur. Vervolgens wordt licht dat overeenkomt met de golflengte van het doelelement in het monster geleid, wordt de door het monster geabsorbeerde lichtintensiteit gemeten en wordt het yttriumgehalte in het monster berekend door dit te vergelijken met een standaard yttriumoplossing met een bekende concentratie.
2. Inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie (ICP-MS):ICP-MS is een zeer gevoelige analysetechniek geschikt voor het bepalen van het yttriumgehalte in vloeibare en vaste monsters. Deze methode zet het monster om in geladen deeltjes en gebruikt vervolgens een massaspectrometer voor massaanalyse. ICP-MS heeft een groot detectiebereik en hoge resolutie en kan de inhoud van meerdere elementen tegelijk bepalen. Voor de detectie van yttrium kan ICP-MS zeer lage detectielimieten en hoge nauwkeurigheid bieden.
3. Röntgenfluorescentiespectrometrie (XRF):XRF is een niet-destructieve analysemethode die geschikt is voor de bepaling van het yttriumgehalte in vaste en vloeibare monsters. Deze methode bepaalt het elementgehalte door het oppervlak van het monster te bestralen met röntgenstralen en de karakteristieke piekintensiteit van het fluorescentiespectrum in het monster te meten. XRF heeft de voordelen van hoge snelheid, eenvoudige bediening en de mogelijkheid om meerdere elementen tegelijkertijd te bepalen. XRF kan echter worden verstoord bij de analyse van yttrium met een laag gehalte, wat tot grote fouten kan leiden.
4. Inductief gekoppelde plasma-optische-emissiespectrometrie (ICP-OES):Inductief gekoppelde plasma-optische emissiespectrometrie is een zeer gevoelige en selectieve analytische methode die veel wordt gebruikt bij analyse van meerdere elementen. Het vernevelt het monster en vormt een plasma om de specifieke golflengte en intensiteit te metenf yttriumemissie in de spectrometer. Naast de bovenstaande methoden zijn er nog andere veelgebruikte methoden voor yttriumdetectie, waaronder elektrochemische methoden, spectrofotometrie, enz. De selectie van een geschikte detectiemethode hangt af van factoren zoals monstereigenschappen, vereist meetbereik en detectienauwkeurigheid, en kalibratiestandaarden. zijn vaak nodig voor kwaliteitscontrole om de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van de meetresultaten te garanderen.
Specifieke toepassing van de atomaire absorptiemethode van yttrium
Bij elementmetingen is inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie (ICP-MS) een zeer gevoelige analysetechniek met meerdere elementen, die vaak wordt gebruikt om de concentratie van elementen, waaronder yttrium, te bepalen. Hieronder volgt een gedetailleerd proces voor het testen van yttrium in ICP-MS:
1. Monstervoorbereiding:
Het monster moet doorgaans worden opgelost of gedispergeerd in vloeibare vorm voor ICP-MS-analyse. Dit kan worden gedaan door chemische oplossing, verhitting van de spijsvertering of andere geschikte bereidingsmethoden.
De voorbereiding van het monster vereist extreem schone omstandigheden om besmetting door externe elementen te voorkomen. Het laboratorium moet de nodige maatregelen nemen om besmetting van het monster te voorkomen.
2. ICP-generatie:
ICP wordt gegenereerd door argon of argon-zuurstof gemengd gas in een gesloten kwartsplasmatoorts te brengen. Hoogfrequente inductieve koppeling produceert een intense plasmavlam, die het startpunt van de analyse vormt.
De temperatuur van het plasma bedraagt ongeveer 8000 tot 10.000 graden Celsius, wat hoog genoeg is om de elementen in het monster in een ionische toestand om te zetten.
3. Ionisatie en scheiding:Zodra het monster het plasma binnengaat, worden de elementen daarin geïoniseerd. Dit betekent dat de atomen één of meerdere elektronen verliezen, waardoor geladen ionen ontstaan. ICP-MS gebruikt een massaspectrometer om de ionen van verschillende elementen te scheiden, meestal op basis van de massa-ladingsverhouding (m/z). Hierdoor kunnen de ionen van verschillende elementen worden gescheiden en vervolgens geanalyseerd.
4. Massaspectrometrie:De gescheiden ionen komen een massaspectrometer binnen, meestal een quadrupool-massaspectrometer of een magnetische scannende massaspectrometer. In de massaspectrometer worden de ionen van verschillende elementen gescheiden en gedetecteerd op basis van hun massa-ladingsverhouding. Hierdoor kan de aanwezigheid en concentratie van elk element worden bepaald. Een van de voordelen van inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie is de hoge resolutie, waardoor meerdere elementen tegelijkertijd kunnen worden gedetecteerd.
5. Gegevensverwerking:De door ICP-MS gegenereerde gegevens moeten doorgaans worden verwerkt en geanalyseerd om de concentratie van de elementen in het monster te bepalen. Dit omvat het vergelijken van het detectiesignaal met standaarden van bekende concentraties, en het uitvoeren van kalibratie en correctie.
6. Resultaatrapport:Het eindresultaat wordt weergegeven als het concentratie- of massapercentage van het element. Deze resultaten kunnen worden gebruikt in een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder aardwetenschappen, milieuanalyse, voedseltesten, medisch onderzoek, enz.
ICP-MS is een zeer nauwkeurige en gevoelige techniek die geschikt is voor analyse van meerdere elementen, inclusief yttrium. Het vereist echter complexe instrumenten en expertise, dus wordt het meestal uitgevoerd in een laboratorium of een professioneel analysecentrum. Bij feitelijk werk is het noodzakelijk om de juiste meetmethode te selecteren op basis van de specifieke behoeften van de locatie. Deze methoden worden veel gebruikt bij de analyse en detectie van ytterbium in laboratoria en industrieën.
Na het bovenstaande samen te vatten, kunnen we concluderen dat yttrium een zeer interessant chemisch element is met unieke fysische en chemische eigenschappen, dat van groot belang is in wetenschappelijk onderzoek en toepassingsvelden. Hoewel we enige vooruitgang hebben geboekt in ons begrip ervan, zijn er nog steeds veel vragen die verder onderzoek en verkenning behoeven. Ik hoop dat onze inleiding de lezers kan helpen dit fascinerende element beter te begrijpen en ieders liefde voor wetenschap en interesse in onderzoek kan inspireren.
Voor meer informatie plsneem contact met ons oponderstaand:
Tel&wat: 008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
Posttijd: 28 november 2024