Visste du det? Prosessen med mennesker å oppdageyttriumvar full av vendinger og utfordringer. I 1787 oppdaget svensken Karl Axel Arrhenius ved et uhell en tett og tung svartmalm i et steinbrudd nær hjembyen Ytterby landsby og kalte den "Ytterbite". Etter det utførte mange forskere, inkludert Johan Gadolin, Anders Gustav Ekberg, Friedrich Wöhler og andre, grundig forskning på denne malmen.
I 1794 skilte den finske kjemikeren Johan Gadolin et nytt oksid fra ytterbiummalm og ga det navnet yttrium. Dette var første gang mennesker tydelig oppdaget et sjeldent jordartselement. Denne oppdagelsen vakte imidlertid ikke umiddelbart stor oppmerksomhet.
Over tid har forskere oppdaget andre sjeldne jordartselementer. I 1803 oppdaget tyskeren Klaproth og svenskene Hitzinger og Berzelius cerium. I 1839 oppdaget svensken Mosanderlantan. I 1843 oppdaget han erbium ogterbium. Disse funnene ga et viktig grunnlag for påfølgende vitenskapelig forskning.
Det var først på slutten av 1800-tallet at forskerne klarte å skille grunnstoffet "yttrium" fra yttriummalm. I 1885 oppdaget østerrikske Wilsbach neodym og praseodym. I 1886 oppdaget Bois-Baudrandysprosium. Disse funnene beriket den store familien av sjeldne jordartselementer ytterligere.
I mer enn et århundre etter oppdagelsen av yttrium, på grunn av begrensningene i tekniske forhold, har forskere ikke vært i stand til å rense dette elementet, noe som også har forårsaket noen akademiske tvister og feil. Dette stoppet imidlertid ikke forskerne fra deres entusiasme for å studere yttrium.
På begynnelsen av 1900-tallet, med den kontinuerlige utviklingen av vitenskap og teknologi, begynte forskere endelig å være i stand til å rense sjeldne jordelementer. I 1901 oppdaget franskmannen Eugene de Marseilleeuropium. I 1907-1908 oppdaget østerrikeren Wilsbach og franskmannen Urbain uavhengig av hverandre lutetium. Disse funnene ga et viktig grunnlag for påfølgende vitenskapelig forskning.
I moderne vitenskap og teknologi blir bruken av yttrium mer og mer omfattende. Med den kontinuerlige utviklingen av vitenskap og teknologi, vil vår forståelse og anvendelse av yttrium bli mer og mer dyptgående.
Bruksfelt for yttriumelement
1.Optisk glass og keramikk:Yttrium er mye brukt i produksjon av optisk glass og keramikk, hovedsakelig i produksjon av gjennomsiktig keramikk og optisk glass. Dens forbindelser har utmerkede optiske egenskaper og kan brukes til å produsere komponenter av lasere, fiberoptisk kommunikasjon og annet utstyr.
2. Fosforer:Yttriumforbindelser spiller en viktig rolle i fosfor og kan avgi lys fluorescens, så de brukes ofte til å produsere TV-skjermer, monitorer og lysutstyr.Yttriumoksidog andre forbindelser brukes ofte som selvlysende materialer for å forbedre lysets lysstyrke og klarhet.
3. Legeringstilsetninger: Ved produksjon av metallegeringer brukes ofte yttrium som et tilsetningsstoff for å forbedre de mekaniske egenskapene og korrosjonsbestandigheten til metaller.Yttrium legeringerbrukes ofte til å lage høyfast stål ogaluminiumslegeringer, noe som gjør dem mer varmebestandige og korrosjonsbestandige.
4. Katalysatorer: Yttriumforbindelser spiller en viktig rolle i noen katalysatorer og kan akselerere hastigheten på kjemiske reaksjoner. De brukes til å produsere bileksosrenseenheter og katalysatorer i industrielle produksjonsprosesser, og bidrar til å redusere utslipp av skadelige stoffer.
5. Medisinsk bildeteknologi: Yttriumisotoper brukes i medisinsk bildeteknologi for å fremstille radioaktive isotoper, for eksempel for merking av radiofarmasøytiske midler og diagnostisering av kjernemedisinsk avbildning.
6. Laserteknologi:Yttriumionlasere er en vanlig faststofflaser som brukes i ulike vitenskapelige undersøkelser, lasermedisin og industrielle applikasjoner. Fremstillingen av disse lasere krever bruk av visse yttriumforbindelser som aktivatorer.Yttriumelementerog deres forbindelser spiller en viktig rolle i moderne vitenskap og teknologi og industri, og involverer mange felt som optikk, materialvitenskap og medisin, og har gitt positive bidrag til fremgangen og utviklingen av det menneskelige samfunn.
Fysiske egenskaper til yttrium
Atomnummeret tilyttriumer 39 og dets kjemiske symbol er Y.
1. Utseende:Yttrium er et sølvhvitt metall.
2. Tetthet:Tettheten av yttrium er 4,47 g/cm3, noe som gjør det til et av de relativt tunge grunnstoffene i jordskorpen.
3. Smeltepunkt:Smeltepunktet til yttrium er 1522 grader Celsius (2782 grader Fahrenheit), som refererer til temperaturen der yttrium endres fra et fast stoff til en væske under termiske forhold.
4. Kokepunkt:Kokepunktet for yttrium er 3336 grader Celsius (6037 grader Fahrenheit), som refererer til temperaturen der yttrium endres fra en væske til en gass under termiske forhold.
5. Fase:Ved romtemperatur er yttrium i fast tilstand.
6. Konduktivitet:Yttrium er en god leder av elektrisitet med høy ledningsevne, så det har visse bruksområder innen produksjon av elektroniske enheter og kretsteknologi.
7. Magnetisme:Yttrium er et paramagnetisk materiale ved romtemperatur, noe som betyr at det ikke har åpenbar magnetisk respons på magnetiske felt.
8. Krystallstruktur: Yttrium eksisterer i en sekskantet tettpakket krystallstruktur.
9. Atomvolum:Atomvolumet av yttrium er 19,8 kubikkcentimeter per mol, som refererer til volumet okkupert av ett mol yttriumatomer.
Yttrium er et metallisk grunnstoff med relativt høy tetthet og smeltepunkt, og har god ledningsevne, så det har viktige anvendelser innen elektronikk, materialvitenskap og andre felt. Samtidig er yttrium også et relativt vanlig sjeldent grunnstoff, som spiller en viktig rolle i enkelte avanserte teknologier og industrielle applikasjoner.
Kjemiske egenskaper til yttrium
1. Kjemisk symbol og gruppe: Det kjemiske symbolet til yttrium er Y, og det befinner seg i den femte perioden av det periodiske system, den tredje gruppen, som ligner på lantanidelementene.
2. Elektronisk struktur: Den elektroniske strukturen til yttrium er 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s². I det ytre elektronlaget har yttrium to valenselektroner.
3. Valenstilstand: Yttrium viser vanligvis en valenstilstand på +3, som er den vanligste valenstilstanden, men den kan også vise valenstilstander på +2 og +1.
4. Reaktivitet: Yttrium er et relativt stabilt metall, men det vil gradvis oksidere når det utsettes for luft, og danne et oksidlag på overflaten. Dette fører til at yttrium mister sin glans. For å beskytte yttrium lagres det vanligvis i et tørt miljø.
5. Reaksjon med oksider: Yttrium reagerer med oksider og danner ulike forbindelser, bl.a.yttriumoksid(Y2O3). Yttriumoksid brukes ofte til å lage fosfor og keramikk.
6. **Reaksjon med syrer**: Yttrium kan reagere med sterke syrer for å produsere tilsvarende salter, som f.eks.yttriumklorid (YCl3) elleryttriumsulfat (Y2(SO4)3).
7. Reaksjon med vann: Yttrium reagerer ikke direkte med vann under normale forhold, men ved høye temperaturer kan det reagere med vanndamp for å produsere hydrogen og yttriumoksid.
8. Reaksjon med sulfider og karbider: Yttrium kan reagere med sulfider og karbider og danne tilsvarende forbindelser som yttriumsulfid (YS) og yttriumkarbid (YC2). 9. Isotoper: Yttrium har flere isotoper, den mest stabile er yttrium-89 (^89Y), som har lang halveringstid og brukes i nukleærmedisin og isotopmerking.
Yttrium er et relativt stabilt metallisk grunnstoff med flere valenstilstander og evnen til å reagere med andre grunnstoffer for å danne forbindelser. Den har et bredt spekter av bruksområder innen optikk, materialvitenskap, medisin og industri, spesielt innen fosfor, keramisk produksjon og laserteknologi.
Biologiske egenskaper til yttrium
De biologiske egenskapene tilyttriumi levende organismer er relativt begrenset.
1. Tilstedeværelse og inntak: Selv om yttrium ikke er et element som er essensielt for liv, kan spormengder av yttrium finnes i naturen, inkludert jord, steiner og vann. Organismer kan få i seg spor av yttrium gjennom næringskjeden, vanligvis fra jord og planter.
2. Biotilgjengelighet: Biotilgjengeligheten av yttrium er relativt lav, noe som betyr at organismer generelt har problemer med å absorbere og utnytte yttrium effektivt. De fleste yttriumforbindelser absorberes ikke lett i organismer, så de har en tendens til å bli utskilt.
3. Distribusjon i organismer: En gang i en organisme distribueres yttrium hovedsakelig i vev som lever, nyre, milt, lunger og bein. Spesielt bein inneholder høyere konsentrasjoner av yttrium.
4. Metabolisme og utskillelse: Metabolismen av yttrium i menneskekroppen er relativt begrenset fordi det vanligvis forlater organismen ved utskillelse. Det meste skilles ut gjennom urin, og det kan også skilles ut i form av avføring.
5. Toksisitet: På grunn av den lave biotilgjengeligheten, akkumuleres yttrium vanligvis ikke til skadelige nivåer i normale organismer. Høydoseeksponering av yttrium kan imidlertid ha skadelige effekter på organismer, og føre til toksiske effekter. Denne situasjonen oppstår vanligvis sjelden fordi yttriumkonsentrasjonene i naturen vanligvis er lave og den ikke er mye brukt eller utsatt for organismer. De biologiske egenskapene til yttrium i organismer manifesteres hovedsakelig i dets tilstedeværelse i spormengder, lav biotilgjengelighet og at det ikke er et nødvendig element. for livet. Selv om det ikke har åpenbare toksiske effekter på organismer under normale omstendigheter, kan høydose yttriumeksponering forårsake helsefare. Derfor er vitenskapelig forskning og overvåking fortsatt viktig for sikkerheten og de biologiske effektene av yttrium.
Distribusjon av yttrium i naturen
Yttrium er et sjeldent jordartselement som er relativt vidt utbredt i naturen, selv om det ikke eksisterer i ren elementær form.
1. Forekomst i jordskorpen: Forekomsten av yttrium i jordskorpen er relativt lav, med en gjennomsnittlig konsentrasjon på ca. 33 mg/kg. Dette gjør yttrium til et av de sjeldne grunnstoffene.
Yttrium finnes hovedsakelig i form av mineraler, vanligvis sammen med andre sjeldne jordartselementer. Noen viktige yttriummineraler inkluderer yttriumjerngranat (YIG) og yttriumoksalat (Y2(C2O4)3).
2. Geografisk utbredelse: Yttriumforekomster er fordelt over hele verden, men enkelte områder kan være rike på yttrium. Noen større yttriumforekomster kan finnes i følgende regioner: Australia, Kina, USA, Russland, Canada, India, Skandinavia osv. 3. Utvinning og prosessering: Når yttriummalmen er utvunnet, kreves det vanligvis kjemisk prosessering for å utvinne og skille yttriumet. Dette involverer vanligvis syreutvasking og kjemiske separasjonsprosesser for å oppnå yttrium med høy renhet.
Det er viktig å merke seg at sjeldne jordartselementer som yttrium vanligvis ikke eksisterer i form av rene grunnstoffer, men er blandet med andre sjeldne jordartselementer. Derfor krever utvinning av yttrium med høyere renhet komplekse kjemiske prosesser og separasjonsprosesser. I tillegg kommer tilbudet avsjeldne jordartselementerer begrenset, så hensynet til deres ressursforvaltning og miljømessig bærekraft er også viktig.
Gruvedrift, utvinning og smelting av yttriumelement
Yttrium er et sjeldent jordartselement som vanligvis ikke eksisterer i form av rent yttrium, men i form av yttriummalm. Følgende er en detaljert introduksjon til gruve- og raffineringsprosessen av yttriumelement:
1. Utvinning av yttriummalm:
Leting: Først utfører geologer og gruveingeniører letearbeid for å finne forekomster som inneholder yttrium. Dette involverer vanligvis geologiske studier, geofysisk leting og prøveanalyse. Gruvedrift: Når en forekomst som inneholder yttrium er funnet, utvinnes malmen. Disse forekomstene inkluderer vanligvis oksidmalm som yttriumjerngranat (YIG) eller yttriumoksalat (Y2(C2O4)3). Malmknusing: Etter gruvedrift må malmen vanligvis brytes i mindre biter for senere prosessering.
2. Ekstrahering av yttrium:Kjemisk utlutning: Den knuste malmen sendes vanligvis til et smelteverk, hvor yttrium utvinnes gjennom kjemisk utluting. Denne prosessen bruker vanligvis en sur utlutningsløsning, for eksempel svovelsyre, for å løse opp yttriumet fra malmen. Separasjon: Når yttrium er oppløst, blandes det vanligvis med andre sjeldne jordartselementer og urenheter. For å ekstrahere yttrium av høyere renhet kreves en separasjonsprosess, vanligvis ved bruk av løsningsmiddelekstraksjon, ionebytte eller andre kjemiske metoder. Nedbør: Yttrium skilles fra andre sjeldne jordartselementer gjennom passende kjemiske reaksjoner for å danne rene yttriumforbindelser. Tørking og kalsinering: De oppnådde yttriumforbindelsene må vanligvis tørkes og kalsineres for å fjerne eventuell gjenværende fuktighet og urenheter for til slutt å oppnå rent yttriummetall eller forbindelser.
Deteksjonsmetoder for yttrium
Vanlige deteksjonsmetoder for yttrium inkluderer hovedsakelig atomabsorpsjonsspektroskopi (AAS), induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS), røntgenfluorescensspektroskopi (XRF), etc.
1. Atomabsorpsjonsspektroskopi (AAS):AAS er en ofte brukt kvantitativ analysemetode egnet for å bestemme yttriuminnholdet i løsning. Denne metoden er basert på absorpsjonsfenomenet når målelementet i prøven absorberer lys med en bestemt bølgelengde. Først omdannes prøven til en målbar form gjennom forbehandlingstrinn som gassforbrenning og høytemperaturtørking. Deretter sendes lys som tilsvarer bølgelengden til målelementet inn i prøven, lysintensiteten absorbert av prøven måles, og yttriuminnholdet i prøven beregnes ved å sammenligne det med en standard yttriumløsning med kjent konsentrasjon.
2. Induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS):ICP-MS er en svært sensitiv analyseteknikk som er egnet for å bestemme yttriuminnholdet i flytende og faste prøver. Denne metoden konverterer prøven til ladede partikler og bruker deretter et massespektrometer for masseanalyse. ICP-MS har et bredt deteksjonsområde og høy oppløsning, og kan bestemme innholdet av flere elementer samtidig. For deteksjon av yttrium kan ICP-MS gi svært lave deteksjonsgrenser og høy nøyaktighet.
3. Røntgenfluorescensspektrometri (XRF):XRF er en ikke-destruktiv analysemetode egnet for bestemmelse av yttriuminnhold i faste og flytende prøver. Denne metoden bestemmer elementinnholdet ved å bestråle overflaten av prøven med røntgenstråler og måle den karakteristiske toppintensiteten til fluorescensspekteret i prøven. XRF har fordelene med høy hastighet, enkel betjening og muligheten til å bestemme flere elementer samtidig. Imidlertid kan XRF bli forstyrret i analysen av yttrium med lavt innhold, noe som resulterer i store feil.
4. Induktivt koblet plasmaoptisk emisjonsspektrometri (ICP-OES):Induktivt koblet plasma optisk emisjonsspektrometri er en svært sensitiv og selektiv analytisk metode som er mye brukt i multi-element analyse. Den forstøver prøven og danner et plasma for å måle den spesifikke bølgelengden og intensiteten of yttriumemisjon i spektrometeret. I tillegg til metodene ovenfor er det andre vanlig brukte metoder for yttriumdeteksjon, inkludert elektrokjemisk metode, spektrofotometri osv. Valget av en passende deteksjonsmetode avhenger av faktorer som prøveegenskaper, nødvendig måleområde og deteksjonsnøyaktighet, og kalibreringsstandarder er ofte nødvendig for kvalitetskontroll for å sikre nøyaktigheten og påliteligheten til måleresultatene.
Spesifikk anvendelse av yttrium atomabsorpsjonsmetode
I elementmåling er induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS) en svært sensitiv og multi-element analyseteknikk, som ofte brukes til å bestemme konsentrasjonen av grunnstoffer, inkludert yttrium. Følgende er en detaljert prosess for testing av yttrium i ICP-MS:
1. Prøveforberedelse:
Prøven må vanligvis oppløses eller dispergeres i flytende form for ICP-MS-analyse. Dette kan gjøres ved kjemisk oppløsning, oppvarming fordøyelse eller andre passende forberedelsesmetoder.
Forberedelsen av prøven krever ekstremt rene forhold for å forhindre forurensning av eksterne elementer. Laboratoriet bør iverksette nødvendige tiltak for å unngå prøvekontaminering.
2. ICP-generering:
ICP genereres ved å introdusere argon eller argon-oksygenblandet gass i en lukket kvartsplasmabrenner. Høyfrekvent induktiv kobling produserer en intens plasmaflamme, som er utgangspunktet for analysen.
Temperaturen på plasmaet er omtrent 8000 til 10000 grader Celsius, som er høy nok til å omdanne elementene i prøven til ionisk tilstand.
3. Ionisering og separasjon:Når prøven kommer inn i plasma, blir elementene i den ionisert. Dette betyr at atomene mister ett eller flere elektroner, og danner ladede ioner. ICP-MS bruker et massespektrometer for å skille ionene til forskjellige grunnstoffer, vanligvis etter masse-til-ladning-forhold (m/z). Dette gjør at ionene til forskjellige elementer kan separeres og deretter analyseres.
4. Massespektrometri:De separerte ionene går inn i et massespektrometer, vanligvis et kvadrupol massespektrometer eller et magnetisk skanningsmassespektrometer. I massespektrometeret blir ionene til forskjellige grunnstoffer separert og detektert i henhold til deres masse-til-ladning-forhold. Dette gjør at tilstedeværelsen og konsentrasjonen av hvert element kan bestemmes. En av fordelene med induktivt koblet plasmamassespektrometri er dens høye oppløsning, som gjør den i stand til å oppdage flere elementer samtidig.
5. Databehandling:Dataene generert av ICP-MS må vanligvis behandles og analyseres for å bestemme konsentrasjonen av elementene i prøven. Dette inkluderer å sammenligne deteksjonssignalet med standarder for kjente konsentrasjoner, og utføre kalibrering og korreksjon.
6. Resultatrapport:Det endelige resultatet presenteres som konsentrasjonen eller masseprosenten av elementet. Disse resultatene kan brukes i en rekke applikasjoner, inkludert geovitenskap, miljøanalyse, mattesting, medisinsk forskning, etc.
ICP-MS er en svært nøyaktig og sensitiv teknikk egnet for multi-element analyse, inkludert yttrium. Det krever imidlertid kompleks instrumentering og ekspertise, så det utføres vanligvis i et laboratorium eller et profesjonelt analysesenter. I faktisk arbeid er det nødvendig å velge riktig målemetode i henhold til de spesifikke behovene til stedet. Disse metodene er mye brukt i analyse og påvisning av ytterbium i laboratorier og industrier.
Etter å ha oppsummert ovenstående kan vi konkludere med at yttrium er et meget interessant kjemisk grunnstoff med unike fysiske og kjemiske egenskaper, som er av stor betydning i vitenskapelig forskning og bruksområder. Selv om vi har gjort noen fremskritt i vår forståelse av det, er det fortsatt mange spørsmål som trenger ytterligere forskning og utforskning. Jeg håper at introduksjonen vår kan hjelpe leserne bedre å forstå dette fascinerende elementet og inspirere alles kjærlighet til vitenskap og interesse for utforskning.
For mer informasjon plskontakt ossunder:
Tlf&whats: 008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
Innleggstid: 28. november 2024