Știați? Procesul de descoperire a ființelor umaneytriua fost plin de întorsături și provocări. În 1787, suedezul Karl Axel Arrhenius a descoperit accidental un minereu negru dens și greu într-o carieră din apropierea orașului său natal, satul Ytterby și l-a numit „Ytterbite”. După aceea, mulți oameni de știință, inclusiv Johan Gadolin, Anders Gustav Ekberg, Friedrich Wöhler și alții, au efectuat cercetări aprofundate asupra acestui minereu.
În 1794, chimistul finlandez Johan Gadolin a separat cu succes un nou oxid din minereul de iterbiu și l-a numit ytriu. Aceasta a fost prima dată când oamenii au descoperit în mod clar un element de pământ rar. Cu toate acestea, această descoperire nu a atras imediat atenția pe scară largă.
De-a lungul timpului, oamenii de știință au descoperit și alte elemente de pământ rare. În 1803, germanul Klaproth și suedezii Hitzinger și Berzelius au descoperit ceriul. În 1839, suedezul Mosander a descoperitlantan. În 1843, a descoperit erbiul șiterbiu. Aceste descoperiri au oferit o bază importantă pentru cercetări științifice ulterioare.
Abia la sfârșitul secolului al XIX-lea oamenii de știință au separat cu succes elementul „itriu” de minereul de ytriu. În 1885, austriacul Wilsbach a descoperit neodimul și praseodimul. În 1886, Bois-Baudran a descoperitdisprozie. Aceste descoperiri au îmbogățit și mai mult familia mare de elemente de pământuri rare.
Timp de mai bine de un secol de la descoperirea ytriului, din cauza limitărilor condițiilor tehnice, oamenii de știință nu au reușit să purifice acest element, ceea ce a provocat și unele dispute și erori academice. Cu toate acestea, acest lucru nu i-a oprit pe oamenii de știință de la entuziasmul lor pentru studiul ytriului.
La începutul secolului al XX-lea, odată cu progresul continuu al științei și tehnologiei, oamenii de știință au început în sfârșit să fie capabili să purifice elementele pământurilor rare. În 1901, francezul Eugene de Marseille a descoperiteuropiu. În 1907-1908, austriacul Wilsbach și francezul Urbain au descoperit independent lutețiul. Aceste descoperiri au oferit o bază importantă pentru cercetări științifice ulterioare.
În știința și tehnologia modernă, aplicarea ytriului devine din ce în ce mai extinsă. Odată cu progresul continuu al științei și tehnologiei, înțelegerea și aplicarea noastră a ytriului vor deveni din ce în ce mai aprofundate.
Domenii de aplicare ale elementului de ytriu
1.Sticlă optică și ceramică:Ytriul este utilizat pe scară largă la fabricarea sticlei optice și a ceramicii, în principal la fabricarea ceramicii transparente și a sticlei optice. Compușii săi au proprietăți optice excelente și pot fi utilizați pentru fabricarea componentelor laserelor, comunicațiilor cu fibră optică și a altor echipamente.
2. Fosfori:Compușii de ytriu joacă un rol important în fosfor și pot emite fluorescență strălucitoare, așa că sunt adesea folosiți pentru fabricarea ecranelor TV, monitoarelor și echipamentelor de iluminat.Oxid de ytriuși alți compuși sunt adesea utilizați ca materiale luminiscente pentru a îmbunătăți luminozitatea și claritatea luminii.
3. Aditivi pentru aliaje: În producția de aliaje metalice, ytriul este adesea folosit ca aditiv pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice și rezistența la coroziune a metalelor.Aliaje de ytriusunt adesea folosite la fabricarea oțelului de înaltă rezistență șialiaje de aluminiu, făcându-le mai rezistente la căldură și la coroziune.
4. Catalizatori: Compușii de ytriu joacă un rol important în unii catalizatori și pot accelera viteza reacțiilor chimice. Acestea sunt utilizate pentru fabricarea dispozitivelor de purificare a gazelor de evacuare a automobilelor și a catalizatorilor în procesele de producție industrială, contribuind la reducerea emisiilor de substanțe nocive.
5. Tehnologia imagistică medicală: Izotopii de ytriu sunt utilizați în tehnologia imagistică medicală pentru a prepara izotopi radioactivi, cum ar fi pentru etichetarea produselor radiofarmaceutice și diagnosticarea imagistică medicală nucleară.
6. Tehnologia laser:Laserele cu ioni de ytriu sunt un laser cu stare solidă comun utilizat în diferite cercetări științifice, medicina laser și aplicații industriale. Fabricarea acestor lasere necesită utilizarea anumitor compuși de ytriu ca activatori.Elemente de ytriuși compușii lor joacă un rol important în știința și tehnologia modernă și în industrie, implicând multe domenii precum optică, știința materialelor și medicina și au adus contribuții pozitive la progresul și dezvoltarea societății umane.
Proprietățile fizice ale ytriului
Numărul atomic alytriueste 39 și simbolul său chimic este Y.
1. Aspect:Ytriul este un metal alb-argintiu.
2. Densitate:Densitatea ytriului este de 4,47 g/cm3, ceea ce îl face unul dintre elementele relativ grele din scoarța terestră.
3. Punct de topire:Punctul de topire al ytriului este de 1522 de grade Celsius (2782 de grade Fahrenheit), ceea ce se referă la temperatura la care ytriul se schimbă de la solid la lichid în condiții termice.
4. Punct de fierbere:Punctul de fierbere al ytriului este de 3336 de grade Celsius (6037 de grade Fahrenheit), ceea ce se referă la temperatura la care ytriul se schimbă de la lichid la gaz în condiții termice.
5. Faza:La temperatura camerei, ytriul este în stare solidă.
6. Conductivitate:Ytriul este un bun conductor de electricitate cu o conductivitate ridicată, deci are anumite aplicații în fabricarea dispozitivelor electronice și tehnologia circuitelor.
7. Magnetism:Ytriul este un material paramagnetic la temperatura camerei, ceea ce înseamnă că nu are un răspuns magnetic evident la câmpurile magnetice.
8. Structura cristalină: Ytriul există într-o structură cristalină compactă hexagonală.
9. Volumul atomic:Volumul atomic al ytriului este de 19,8 centimetri cubi pe mol, ceea ce se referă la volumul ocupat de un mol de atomi de ytriu.
Ytriul este un element metalic cu densitate și punct de topire relativ ridicat și are o conductivitate bună, deci are aplicații importante în electronică, știința materialelor și în alte domenii. În același timp, ytriul este, de asemenea, un element rar relativ comun, care joacă un rol important în unele tehnologii avansate și aplicații industriale.
Proprietățile chimice ale ytriului
1. Simbol chimic și grup: Simbolul chimic al ytriului este Y și este situat în a cincea perioadă a tabelului periodic, al treilea grup, care este similar cu elementele lantanide.
2. Structura electronică: Structura electronică a ytriului este 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s². În stratul exterior de electroni, ytriul are doi electroni de valență.
3. Starea de valență: Ytriul prezintă de obicei o stare de valență de +3, care este cea mai comună stare de valență, dar poate prezenta și stări de valență de +2 și +1.
4. Reactivitate: Ytriul este un metal relativ stabil, dar se va oxida treptat atunci când este expus la aer, formând un strat de oxid la suprafață. Acest lucru face ca ytriul să-și piardă strălucirea. Pentru a proteja ytriul, acesta este de obicei depozitat într-un mediu uscat.
5. Reacția cu oxizii: Ytriul reacționează cu oxizii pentru a forma diferiți compuși, inclusivoxid de ytriu(Y2O3). Oxidul de ytriu este adesea folosit pentru a produce fosfor și ceramică.
6. **Reacția cu acizii**: ytriul poate reacționa cu acizii puternici pentru a produce săruri corespunzătoare, cum ar ficlorură de ytriu (YCl3) sausulfat de ytriu (Y2(SO4)3).
7. Reacția cu apa: Ytriul nu reacționează direct cu apa în condiții normale, dar la temperaturi ridicate, poate reacționa cu vaporii de apă pentru a produce hidrogen și oxid de ytriu.
8. Reacția cu sulfuri și carburi: ytriul poate reacționa cu sulfuri și carburi pentru a forma compuși corespunzători, cum ar fi sulfura de ytriu (YS) și carbura de ytriu (YC2). 9. Izotopi: Ytriul are mai mulți izotopi, dintre care cel mai stabil este ytriul-89 (^89Y), care are un timp de înjumătățire lung și este utilizat în medicina nucleară și etichetarea izotopilor.
Ytriul este un element metalic relativ stabil cu mai multe stări de valență și capacitatea de a reacționa cu alte elemente pentru a forma compuși. Are o gamă largă de aplicații în optică, știința materialelor, medicină și industrie, în special în fosfor, fabricarea ceramicii și tehnologia laser.
Proprietățile biologice ale ytriului
Proprietățile biologice aleytriuîn organismele vii sunt relativ limitate.
1. Prezența și ingerarea: Deși ytriul nu este un element esențial pentru viață, urme de ytriu pot fi găsite în natură, inclusiv în sol, roci și apă. Organismele pot ingera urme de ytriu prin lanțul trofic, de obicei din sol și plante.
2. Biodisponibilitate: Biodisponibilitatea ytriului este relativ scăzută, ceea ce înseamnă că organismele au dificultăți în absorbția și utilizarea eficientă a ytriului. Majoritatea compușilor de ytriu nu sunt absorbiți ușor de organisme, așa că tind să fie excretați.
3. Distribuția în organisme: Odată ajuns într-un organism, ytriul este distribuit în principal în țesuturi precum ficatul, rinichii, splina, plămânii și oasele. În special, oasele conțin concentrații mai mari de ytriu.
4. Metabolism și excreție: Metabolismul ytriului în corpul uman este relativ limitat deoarece de obicei părăsește organismul prin excreție. Cea mai mare parte este excretată prin urină și poate fi, de asemenea, excretată sub formă de defecare.
5. Toxicitate: Datorită biodisponibilității sale scăzute, ytriul nu se acumulează de obicei la niveluri dăunătoare în organismele normale. Cu toate acestea, expunerea la doze mari de ytriu poate avea efecte dăunătoare asupra organismelor, ducând la efecte toxice. Această situație apare de obicei rar deoarece concentrațiile de ytriu în natură sunt de obicei scăzute și nu este utilizat pe scară largă sau expus organismelor. Caracteristicile biologice ale ytriului în organisme se manifestă în principal prin prezența sa în urme, biodisponibilitate scăzută și nefiind un element necesar. pe viata. Deși nu are efecte toxice evidente asupra organismelor în circumstanțe normale, expunerea la doze mari de ytriu poate provoca pericole pentru sănătate. Prin urmare, cercetarea științifică și monitorizarea sunt încă importante pentru siguranța și efectele biologice ale ytriului.
Distribuția ytriului în natură
Ytriul este un element de pământ rar care este relativ larg distribuit în natură, deși nu există în formă pură elementară.
1. Apariția în scoarța terestră: Abundența ytriului în scoarța terestră este relativ scăzută, cu o concentrație medie de aproximativ 33 mg/kg. Acest lucru face ca ytriul să fie unul dintre elementele rare.
Ytriul există în principal sub formă de minerale, de obicei împreună cu alte elemente de pământuri rare. Unele minerale majore de ytriu includ ytriu fier granat (YIG) și oxalat de ytriu (Y2(C2O4)3).
2. Distribuția geografică: Depozitele de ytriu sunt distribuite în toată lumea, dar unele zone pot fi bogate în ytriu. Unele zăcăminte majore de ytriu pot fi găsite în următoarele regiuni: Australia, China, Statele Unite ale Americii, Rusia, Canada, India, Scandinavia etc. 3. Extracție și procesare: Odată ce minereul de ytriu este extras, este de obicei necesară procesarea chimică pentru extragerea și prelucrarea separa ytriul. Aceasta implică de obicei procese de leșiere cu acid și separare chimică pentru a obține ytriu de înaltă puritate.
Este important de reținut că elementele pământurilor rare, cum ar fi ytriul, nu există de obicei sub formă de elemente pure, ci sunt amestecate cu alte elemente pământuri rare. Prin urmare, extracția ytriului de puritate mai mare necesită procese chimice complexe și procese de separare. În plus, furnizarea deelemente de pământuri rareeste limitată, astfel încât luarea în considerare a gestionării resurselor lor și a durabilității mediului este, de asemenea, importantă.
Exploatarea, extracția și topirea elementului de ytriu
Ytriul este un element de pământ rar care de obicei nu există sub formă de ytriu pur, ci sub formă de minereu de ytriu. Următoarea este o introducere detaliată în procesul de extracție și rafinare a elementului de ytriu:
1. Exploatarea minereului de ytriu:
Explorare: În primul rând, geologii și inginerii minieri efectuează lucrări de explorare pentru a găsi zăcăminte care conțin ytriu. Aceasta implică, de obicei, studii geologice, explorare geofizică și analiză de probe. Exploatare: Odată ce este găsit un zăcământ care conține ytriu, minereul este extras. Aceste zăcăminte includ de obicei minereuri de oxizi, cum ar fi granatul de ytriu fier (YIG) sau oxalat de ytriu (Y2(C2O4)3). Zdrobirea minereului: După exploatare, minereul trebuie de obicei spart în bucăți mai mici pentru prelucrarea ulterioară.
2. Extragerea ytriului:Leșiere chimică: minereul zdrobit este de obicei trimis la o topitorie, unde ytriul este extras prin levigare chimică. Acest proces folosește de obicei o soluție acidă de leșiere, cum ar fi acidul sulfuric, pentru a dizolva ytriul din minereu. Separare: Odată ce ytriul este dizolvat, acesta este de obicei amestecat cu alte elemente de pământ rare și impurități. Pentru a extrage ytriul de puritate mai mare, este necesar un proces de separare, folosind de obicei extracția cu solvent, schimbul de ioni sau alte metode chimice. Precipitații: ytriul este separat de alte elemente de pământuri rare prin reacții chimice adecvate pentru a forma compuși puri de ytriu. Uscarea și calcinarea: Compușii de ytriu obținuți trebuie de obicei să fie uscați și calcinați pentru a îndepărta orice umiditate reziduală și impurități pentru a obține în sfârșit metalul sau compușii de ytriu pur.
Metode de detectare a ytriului
Metodele obișnuite de detectare pentru ytriu includ în principal spectroscopie de absorbție atomică (AAS), spectrometrie de masă cu plasmă cuplată inductiv (ICP-MS), spectroscopie de fluorescență cu raze X (XRF) etc.
1. Spectroscopie de absorbție atomică (AAS):AAS este o metodă de analiză cantitativă utilizată în mod obișnuit, potrivită pentru determinarea conținutului de ytriu în soluție. Această metodă se bazează pe fenomenul de absorbție atunci când elementul țintă din probă absoarbe lumina de o anumită lungime de undă. În primul rând, proba este transformată într-o formă măsurabilă prin pași de pretratare, cum ar fi arderea gazului și uscare la temperatură înaltă. Apoi, lumina corespunzătoare lungimii de undă a elementului țintă este trecută în probă, se măsoară intensitatea luminii absorbită de probă și se calculează conținutul de ytriu din probă comparându-l cu o soluție standard de ytriu de concentrație cunoscută.
2. Spectrometrie de masă cu plasmă cuplată inductiv (ICP-MS):ICP-MS este o tehnică analitică extrem de sensibilă, potrivită pentru determinarea conținutului de ytriu din probele lichide și solide. Această metodă transformă proba în particule încărcate și apoi utilizează un spectrometru de masă pentru analiza de masă. ICP-MS are o gamă largă de detecție și rezoluție înaltă și poate determina conținutul mai multor elemente în același timp. Pentru detectarea ytriului, ICP-MS poate oferi limite de detecție foarte scăzute și precizie ridicată.
3. Spectrometrie de fluorescență cu raze X (XRF):XRF este o metodă analitică nedistructivă potrivită pentru determinarea conținutului de ytriu în probele solide și lichide. Această metodă determină conținutul de element prin iradierea suprafeței probei cu raze X și măsurarea intensității de vârf caracteristice a spectrului de fluorescență din probă. XRF are avantajele vitezei rapide, a funcționării simple și a capacității de a determina mai multe elemente în același timp. Cu toate acestea, XRF poate fi interferat în analiza ytriului cu conținut scăzut, rezultând erori mari.
4. Spectrometrie de emisie optică cu plasmă cuplată inductiv (ICP-OES):Spectrometria de emisie optică cu plasmă cuplată inductiv este o metodă analitică foarte sensibilă și selectivă utilizată pe scară largă în analiza multi-element. Acesta atomizează proba și formează o plasmă pentru a măsura lungimea de undă și intensitatea specifică of ytriuemisie în spectrometru. În plus față de metodele de mai sus, există și alte metode utilizate în mod obișnuit pentru detectarea ytriului, inclusiv metoda electrochimică, spectrofotometria etc. Selectarea unei metode de detectare adecvate depinde de factori precum proprietățile probei, intervalul de măsurare necesar și acuratețea de detecție și standardele de calibrare. sunt adesea necesare pentru controlul calității pentru a asigura acuratețea și fiabilitatea rezultatelor măsurătorilor.
Aplicarea specifică a metodei de absorbție atomică a ytriului
În măsurarea elementelor, spectrometria de masă cu plasmă cuplată inductiv (ICP-MS) este o tehnică de analiză foarte sensibilă și multi-element, care este adesea folosită pentru a determina concentrația elementelor, inclusiv ytriul. Următorul este un proces detaliat pentru testarea ytriului în ICP-MS:
1. Pregătirea probei:
Proba trebuie de obicei dizolvată sau dispersată într-o formă lichidă pentru analiza ICP-MS. Acest lucru se poate face prin dizolvare chimică, digestie prin încălzire sau alte metode adecvate de preparare.
Pregătirea probei necesită condiții extrem de curate pentru a preveni contaminarea cu orice elemente externe. Laboratorul trebuie să ia măsurile necesare pentru a evita contaminarea probei.
2. Generarea ICP:
ICP este generat prin introducerea de gaz amestecat de argon sau argon-oxigen într-o torță cu plasmă închisă de cuarț. Cuplajul inductiv de înaltă frecvență produce o flacără de plasmă intensă, care este punctul de plecare al analizei.
Temperatura plasmei este de aproximativ 8000 până la 10000 de grade Celsius, ceea ce este suficient de mare pentru a transforma elementele din probă în stare ionică.
3. Ionizare și separare:Odată ce proba intră în plasmă, elementele din ea sunt ionizate. Aceasta înseamnă că atomii pierd unul sau mai mulți electroni, formând ioni încărcați. ICP-MS folosește un spectrometru de masă pentru a separa ionii diferitelor elemente, de obicei prin raportul masă-încărcare (m/z). Acest lucru permite ca ionii diferitelor elemente să fie separați și analizați ulterior.
4. Spectrometrie de masă:Ionii separați intră într-un spectrometru de masă, de obicei un spectrometru de masă cu patru poli sau un spectrometru de masă cu scanare magnetică. În spectrometrul de masă, ionii diferitelor elemente sunt separați și detectați în funcție de raportul lor masă-sarcină. Acest lucru permite determinarea prezenței și concentrației fiecărui element. Unul dintre avantajele spectrometriei de masă cu plasmă cuplată inductiv este rezoluția sa ridicată, care îi permite să detecteze mai multe elemente simultan.
5. Prelucrarea datelor:Datele generate de ICP-MS trebuie de obicei procesate și analizate pentru a determina concentrația elementelor din probă. Aceasta include compararea semnalului de detectare cu standardele de concentrații cunoscute și efectuarea calibrării și corecției.
6. Raport de rezultate:Rezultatul final este prezentat ca concentrație sau procent de masă a elementului. Aceste rezultate pot fi utilizate într-o varietate de aplicații, inclusiv știința pământului, analiza mediului, testarea alimentelor, cercetarea medicală etc.
ICP-MS este o tehnică extrem de precisă și sensibilă, potrivită pentru analiza multi-element, inclusiv ytriu. Cu toate acestea, necesită instrumentare complexă și expertiză, așa că de obicei se realizează într-un laborator sau un centru profesional de analiză. În munca efectivă, este necesar să se selecteze metoda de măsurare adecvată în funcție de nevoile specifice ale șantierului. Aceste metode sunt utilizate pe scară largă în analiza și detectarea itterbiului în laboratoare și industrii.
După rezumarea celor de mai sus, putem concluziona că ytriul este un element chimic foarte interesant, cu proprietăți fizice și chimice unice, care are o mare importanță în domeniul cercetării științifice și al aplicațiilor. Deși am făcut unele progrese în înțelegerea noastră, există încă multe întrebări care necesită cercetări și explorări suplimentare. Sper că introducerea noastră poate ajuta cititorii să înțeleagă mai bine acest element fascinant și să inspire tuturor dragostea pentru știință și interesul pentru explorare.
Pentru mai multe informatii va rogcontactaţi-nede mai jos:
Tel&whats:008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
Ora postării: 28-nov-2024