Vedeli ste? Proces objavovania ľudských bytostíytriumbola plná zvratov a výziev. V roku 1787 Švéd Karl Axel Arrhenius náhodou objavil hustú a ťažkú čiernu rudu v lome neďaleko jeho rodného mesta dediny Ytterby a pomenoval ju „Ytterbite“. Potom mnohí vedci vrátane Johana Gadolina, Andersa Gustava Ekberga, Friedricha Wöhlera a ďalších vykonali hĺbkový výskum tejto rudy.
V roku 1794 fínsky chemik Johan Gadolin úspešne oddelil nový oxid od ytterbiovej rudy a nazval ho ytrium. Bolo to prvýkrát, čo ľudia jasne objavili prvok vzácnych zemín. Tento objav však okamžite nevzbudil širokú pozornosť.
Postupom času vedci objavili ďalšie prvky vzácnych zemín. V roku 1803 objavili Nemec Klaproth a Švédi Hitzinger a Berzelius cér. V roku 1839 objavil Švéd Mosanderlantánu. V roku 1843 objavil erbium aterbium. Tieto objavy poskytli dôležitý základ pre ďalší vedecký výskum.
Až koncom 19. storočia vedci úspešne oddelili prvok „ytrium“ od ytriovej rudy. V roku 1885 Rakúšan Wilsbach objavil neodým a prazeodým. V roku 1886 objavil Bois-Baudrandysprózia. Tieto objavy ďalej obohatili veľkú rodinu prvkov vzácnych zemín.
Viac ako storočie po objavení ytria vedci kvôli obmedzeniam technických podmienok nedokázali tento prvok vyčistiť, čo spôsobilo aj niektoré akademické spory a omyly. To však vedcov nezastavilo v ich nadšení pre štúdium ytria.
Začiatkom 20. storočia, s neustálym pokrokom vedy a techniky, vedci konečne začali byť schopní čistiť prvky vzácnych zemín. V roku 1901 objavil Francúz Eugene de Marseilleeurópium. V rokoch 1907-1908 Rakúšan Wilsbach a Francúz Urbain nezávisle objavili lutécium. Tieto objavy poskytli dôležitý základ pre ďalší vedecký výskum.
V modernej vede a technike je aplikácia ytria čoraz rozsiahlejšia. S neustálym pokrokom vedy a techniky bude naše chápanie a používanie ytria čoraz hlbšie.
Oblasti použitia prvku ytria
1.Optické sklo a keramika:Yttrium je široko používané pri výrobe optického skla a keramiky, hlavne pri výrobe priehľadnej keramiky a optického skla. Jeho zlúčeniny majú vynikajúce optické vlastnosti a možno ich použiť na výrobu komponentov laserov, vláknových optických komunikácií a iných zariadení.
2. Fosfory:Zlúčeniny ytria hrajú dôležitú úlohu vo fosforoch a môžu vyžarovať jasnú fluorescenciu, takže sa často používajú na výrobu televíznych obrazoviek, monitorov a osvetľovacích zariadení.Oxid ytriaa iné zlúčeniny sa často používajú ako luminiscenčné materiály na zvýšenie jasu a čistoty svetla.
3. Prísady do zliatin: Pri výrobe kovových zliatin sa ytrium často používa ako prísada na zlepšenie mechanických vlastností a odolnosti kovov proti korózii.Zliatiny ytriasa často používajú na výrobu vysokopevnostnej ocele ahliníkových zliatin, čím sú odolnejšie voči teplu a korózii.
4. Katalyzátory: Zlúčeniny ytria hrajú dôležitú úlohu v niektorých katalyzátoroch a môžu urýchliť rýchlosť chemických reakcií. Používajú sa na výrobu zariadení na čistenie výfukových plynov a katalyzátorov v priemyselných výrobných procesoch, čím pomáhajú znižovať emisie škodlivých látok.
5. Lekárska zobrazovacia technika: Izotopy ytria sa používajú v medicínskej zobrazovacej technológii na prípravu rádioaktívnych izotopov, napríklad na označovanie rádiofarmák a diagnostiku nukleárneho medicínskeho zobrazovania.
6. Laserová technológia:Ytriové iónové lasery sú bežným pevnolátkovým laserom používaným v rôznych vedeckých výskumoch, laserovej medicíne a priemyselných aplikáciách. Výroba týchto laserov vyžaduje použitie určitých zlúčenín ytria ako aktivátorov.ytriové prvkya ich zlúčeniny hrajú dôležitú úlohu v modernej vede a technike a priemysle, zahŕňajúcom mnohé oblasti, ako je optika, materiálová veda a medicína, a pozitívne prispeli k pokroku a rozvoju ľudskej spoločnosti.
Fyzikálne vlastnosti ytria
Atómové čísloytriumje 39 a jeho chemický symbol je Y.
1. Vzhľad:Yttrium je strieborno-biely kov.
2. Hustota:Hustota ytria je 4,47 g/cm3, čo z neho robí jeden z relatívne ťažkých prvkov v zemskej kôre.
3. Teplota topenia:Teplota topenia ytria je 1522 stupňov Celzia (2782 stupňov Fahrenheita), čo sa týka teploty, pri ktorej sa ytrium za tepelných podmienok mení z pevnej látky na kvapalinu.
4. Bod varu:Bod varu ytria je 3336 stupňov Celzia (6037 stupňov Fahrenheita), čo sa týka teploty, pri ktorej sa ytrium za tepelných podmienok mení z kvapaliny na plyn.
5. Fáza:Pri izbovej teplote je ytrium v pevnom stave.
6. Vodivosť:Yttrium je dobrý vodič elektriny s vysokou vodivosťou, takže má určité uplatnenie pri výrobe elektronických zariadení a technológii obvodov.
7. Magnetizmus:Yttrium je pri izbovej teplote paramagnetický materiál, čo znamená, že nemá zjavnú magnetickú odozvu na magnetické polia.
8. Kryštalická štruktúra: Ytrium existuje v šesťuholníkovej uzavretej kryštálovej štruktúre.
9. Atómový objem:Atómový objem ytria je 19,8 kubických centimetrov na mól, čo sa týka objemu, ktorý zaberá jeden mól atómov ytria.
Yttrium je kovový prvok s relatívne vysokou hustotou a teplotou topenia a má dobrú vodivosť, takže má dôležité aplikácie v elektronike, materiálovej vede a iných oblastiach. Zároveň je ytrium aj pomerne bežným vzácnym prvkom, ktorý hrá dôležitú úlohu v niektorých vyspelých technológiách a priemyselných aplikáciách.
Chemické vlastnosti ytria
1. Chemická značka a skupina: Chemická značka ytria je Y a nachádza sa v piatej perióde periodickej tabuľky, tretej skupine, ktorá je podobná prvkom lantanoidov.
2. Elektronická štruktúra: Elektronická štruktúra ytria je 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s². Vo vonkajšej elektrónovej vrstve má ytrium dva valenčné elektróny.
3. Valenčný stav: Yttrium zvyčajne vykazuje valenčný stav +3, čo je najbežnejší valenčný stav, ale môže vykazovať aj valenčné stavy +2 a +1.
4. Reaktivita: Ytrium je relatívne stabilný kov, ale pri vystavení vzduchu sa postupne oxiduje, pričom na povrchu vytvorí vrstvu oxidu. To spôsobuje, že ytrium stráca svoj lesk. Na ochranu ytria sa zvyčajne skladuje v suchom prostredí.
5. Reakcia s oxidmi: Ytrium reaguje s oxidmi za vzniku rôznych zlúčenín, naproxid ytritý(Y203). Oxid ytritý sa často používa na výrobu fosforu a keramiky.
6. **Reakcia s kyselinami**: Ytrium môže reagovať so silnými kyselinami za vzniku zodpovedajúcich solí, ako napr.chlorid ytritý (YCl3) alebosíran ytritý (Y2(S04)3).
7. Reakcia s vodou: Yttrium za normálnych podmienok nereaguje priamo s vodou, ale pri vysokých teplotách môže reagovať s vodnou parou za vzniku vodíka a oxidu ytria.
8. Reakcia so sulfidmi a karbidmi: Yttrium môže reagovať so sulfidmi a karbidmi za vzniku zodpovedajúcich zlúčenín, ako je sulfid ytritý (YS) a karbid ytria (YC2). 9. Izotopy: Ytrium má viacero izotopov, z ktorých najstabilnejší je ytrium-89 (^89Y), ktoré má dlhý polčas rozpadu a používa sa v nukleárnej medicíne a pri označovaní izotopov.
Yttrium je relatívne stabilný kovový prvok s viacerými valenčnými stavmi a schopnosťou reagovať s inými prvkami za vzniku zlúčenín. Má široké uplatnenie v optike, materiálovej vede, medicíne a priemysle, najmä v oblasti fosforu, keramickej výroby a laserovej technológie.
Biologické vlastnosti ytria
Biologické vlastnostiytriumv živých organizmoch sú relatívne obmedzené.
1. Prítomnosť a požitie: Hoci ytrium nie je prvkom nevyhnutným pre život, stopové množstvá ytria možno nájsť v prírode vrátane pôdy, skál a vody. Organizmy môžu prijímať stopové množstvá ytria prostredníctvom potravinového reťazca, zvyčajne z pôdy a rastlín.
2. Biologická dostupnosť: Biologická dostupnosť ytria je relatívne nízka, čo znamená, že organizmy majú vo všeobecnosti ťažkosti s absorpciou a efektívnym využitím ytria. Väčšina zlúčenín ytria sa v organizmoch neabsorbuje ľahko, takže majú tendenciu sa vylučovať.
3. Distribúcia v organizmoch: Akonáhle je ytrium v organizme, distribuuje sa hlavne v tkanivách, ako sú pečeň, obličky, slezina, pľúca a kosti. Najmä kosti obsahujú vyššie koncentrácie ytria.
4. Metabolizmus a vylučovanie: Metabolizmus ytria v ľudskom tele je pomerne obmedzený, pretože z organizmu väčšinou odchádza vylučovaním. Väčšina sa vylučuje močom a môže sa vylučovať aj vo forme defekácie.
5. Toxicita: Kvôli nízkej biologickej dostupnosti sa ytrium v normálnych organizmoch zvyčajne neakumuluje na škodlivú úroveň. Avšak vystavenie vysokým dávkam ytria môže mať škodlivé účinky na organizmy, čo vedie k toxickým účinkom. Táto situácia sa zvyčajne vyskytuje zriedkavo, pretože koncentrácie ytria v prírode sú zvyčajne nízke a nie je široko používané ani vystavené organizmom. Biologické vlastnosti ytria v organizmoch sa prejavujú najmä jeho prítomnosťou v stopových množstvách, nízkou biologickou dostupnosťou a tým, že nie je nevyhnutným prvkom na celý život. Hoci za normálnych okolností nemá zjavné toxické účinky na organizmy, vysoká dávka ytria môže spôsobiť zdravotné riziká. Pre bezpečnosť a biologické účinky ytria je preto stále dôležitý vedecký výskum a monitorovanie.
Distribúcia ytria v prírode
Yttrium je prvok vzácnych zemín, ktorý je v prírode pomerne široko rozšírený, hoci neexistuje v čistej elementárnej forme.
1. Výskyt v zemskej kôre: Množstvo ytria v zemskej kôre je relatívne nízke, s priemernou koncentráciou okolo 33 mg/kg. To robí z ytria jeden zo vzácnych prvkov.
Ytrium existuje hlavne vo forme minerálov, zvyčajne spolu s inými prvkami vzácnych zemín. Niektoré hlavné minerály ytria zahŕňajú ytrium-železný granát (YIG) a ytriumoxalát (Y2(C2O4)3).
2. Geografická distribúcia: Ložiská ytria sú rozmiestnené po celom svete, ale niektoré oblasti môžu byť bohaté na ytrium. Niektoré veľké ložiská ytria možno nájsť v nasledujúcich regiónoch: Austrália, Čína, Spojené štáty americké, Rusko, Kanada, India, Škandinávia atď. oddeľte ytrium. To zvyčajne zahŕňa kyslé lúhovanie a chemické separačné procesy na získanie vysoko čistého ytria.
Je dôležité poznamenať, že prvky vzácnych zemín, ako je ytrium, zvyčajne neexistujú vo forme čistých prvkov, ale sú zmiešané s inými prvkami vzácnych zemín. Preto extrakcia ytria vyššej čistoty vyžaduje zložité chemické procesy spracovania a separácie. Okrem toho zásobovanieprvky vzácnych zemínsú obmedzené, preto je dôležité zvážiť aj ich riadenie zdrojov a udržateľnosť životného prostredia.
Ťažba, ťažba a tavenie prvku ytria
Yttrium je prvok vzácnych zemín, ktorý zvyčajne neexistuje vo forme čistého ytria, ale vo forme ytriovej rudy. Nasleduje podrobný úvod do procesu ťažby a rafinácie prvku ytria:
1. Ťažba ytriovej rudy:
Prieskum: Po prvé, geológovia a banskí inžinieri vykonávajú prieskumné práce s cieľom nájsť ložiská obsahujúce ytrium. Zvyčajne to zahŕňa geologické štúdie, geofyzikálny prieskum a analýzu vzoriek. Ťažba: Po nájdení ložiska obsahujúceho ytrium sa ruda ťaží. Tieto ložiská zvyčajne zahŕňajú oxidové rudy, ako je ytrium-železný granát (YIG) alebo ytrium oxalát (Y2(C2O4)3). Drvenie rudy: Po ťažbe je zvyčajne potrebné rudu rozlámať na menšie kúsky pre následné spracovanie.
2. Extrakcia ytria:Chemické lúhovanie: Rozdrvená ruda sa zvyčajne posiela do huty, kde sa chemickým lúhovaním získava ytrium. Tento proces zvyčajne používa kyslý lúhovací roztok, ako je kyselina sírová, na rozpustenie ytria z rudy. Separácia: Akonáhle sa ytrium rozpustí, zvyčajne sa zmieša s inými prvkami vzácnych zemín a nečistotami. Na extrakciu ytria vyššej čistoty je potrebný separačný proces, zvyčajne s použitím extrakcie rozpúšťadlom, výmenou iónov alebo inými chemickými metódami. Zrážanie: Ytrium sa oddeľuje od ostatných prvkov vzácnych zemín vhodnými chemickými reakciami za vzniku čistých zlúčenín ytria. Sušenie a kalcinácia: Získané zlúčeniny ytria je zvyčajne potrebné vysušiť a kalcinovať, aby sa odstránila zvyšková vlhkosť a nečistoty, aby sa nakoniec získal čistý kovový ytrio alebo zlúčeniny.
Metódy detekcie ytria
Bežné metódy detekcie ytria zahŕňajú najmä atómovú absorpčnú spektroskopiu (AAS), hmotnostnú spektrometriu s indukčne viazanou plazmou (ICP-MS), röntgenovú fluorescenčnú spektroskopiu (XRF) atď.
1. Atómová absorpčná spektroskopia (AAS):AAS je bežne používaná metóda kvantitatívnej analýzy vhodná na stanovenie obsahu ytria v roztoku. Táto metóda je založená na fenoméne absorpcie, keď cieľový prvok vo vzorke absorbuje svetlo špecifickej vlnovej dĺžky. Najprv sa vzorka prevedie do merateľnej formy pomocou krokov predúpravy, ako je spaľovanie plynu a sušenie pri vysokej teplote. Potom svetlo zodpovedajúce vlnovej dĺžke cieľového prvku prechádza do vzorky, meria sa intenzita svetla absorbovaného vzorkou a obsah ytria vo vzorke sa vypočíta porovnaním so štandardným roztokom ytria so známou koncentráciou.
2. Hmotnostná spektrometria s indukčne viazanou plazmou (ICP-MS):ICP-MS je vysoko citlivá analytická technika vhodná na stanovenie obsahu ytria v kvapalných a pevných vzorkách. Táto metóda premieňa vzorku na nabité častice a potom používa hmotnostný spektrometer na hmotnostnú analýzu. ICP-MS má široký detekčný rozsah a vysoké rozlíšenie a dokáže určiť obsah viacerých prvkov súčasne. Na detekciu ytria môže ICP-MS poskytnúť veľmi nízke detekčné limity a vysokú presnosť.
3. Röntgenová fluorescenčná spektrometria (XRF):XRF je nedeštruktívna analytická metóda vhodná na stanovenie obsahu ytria v pevných a kvapalných vzorkách. Táto metóda určuje obsah prvkov ožiarením povrchu vzorky röntgenovými lúčmi a meraním charakteristickej intenzity maxima fluorescenčného spektra vo vzorke. XRF má výhody vysokej rýchlosti, jednoduchej obsluhy a schopnosti určiť viacero prvkov súčasne. Pri analýze ytria s nízkym obsahom však môže interferovať s XRF, čo vedie k veľkým chybám.
4. Optická emisná spektrometria s indukčne viazanou plazmou (ICP-OES):Optická emisná spektrometria s indukčne viazanou plazmou je vysoko citlivá a selektívna analytická metóda široko používaná vo viacprvkovej analýze. Atomizuje vzorku a vytvára plazmu na meranie špecifickej vlnovej dĺžky a intenzity of ytriumemisie v spektrometri. Okrem vyššie uvedených metód existujú aj ďalšie bežne používané metódy detekcie ytria, vrátane elektrochemickej metódy, spektrofotometrie atď. Výber vhodnej metódy detekcie závisí od faktorov, ako sú vlastnosti vzorky, požadovaný rozsah merania a presnosť detekcie a kalibračné štandardy. sú často potrebné na kontrolu kvality, aby sa zabezpečila presnosť a spoľahlivosť výsledkov meraní.
Špecifická aplikácia metódy atómovej absorpcie ytria
Pri meraní prvkov je hmotnostná spektrometria s indukčne viazanou plazmou (ICP-MS) vysoko citlivou a viacprvkovou analytickou technikou, ktorá sa často používa na stanovenie koncentrácie prvkov vrátane ytria. Nasleduje podrobný proces testovania ytria v ICP-MS:
1. Príprava vzorky:
Na analýzu ICP-MS je zvyčajne potrebné vzorku rozpustiť alebo dispergovať do kvapalnej formy. To sa môže uskutočniť chemickým rozpustením, tepelným rozkladom alebo inými vhodnými prípravnými metódami.
Príprava vzorky vyžaduje extrémne čisté podmienky, aby sa zabránilo kontaminácii akýmikoľvek vonkajšími prvkami. Laboratórium by malo prijať potrebné opatrenia, aby sa zabránilo kontaminácii vzorky.
2. Generovanie ICP:
ICP sa vytvára zavedením argónu alebo zmiešaného plynu argón-kyslík do uzavretého kremenného plazmového horáka. Vysokofrekvenčná indukčná väzba vytvára intenzívny plazmový plameň, ktorý je východiskovým bodom analýzy.
Teplota plazmy je približne 8 000 až 10 000 stupňov Celzia, čo je dostatočne vysoká hodnota na premenu prvkov vo vzorke do iónového stavu.
3. Ionizácia a separácia:Akonáhle vzorka vstúpi do plazmy, prvky v nej sú ionizované. To znamená, že atómy strácajú jeden alebo viac elektrónov a vytvárajú nabité ióny. ICP-MS používa hmotnostný spektrometer na oddelenie iónov rôznych prvkov, zvyčajne podľa pomeru hmotnosti k náboju (m/z). To umožňuje separáciu a následnú analýzu iónov rôznych prvkov.
4. Hmotnostná spektrometria:Oddelené ióny vstupujú do hmotnostného spektrometra, zvyčajne kvadrupólového hmotnostného spektrometra alebo magnetického skenovacieho hmotnostného spektrometra. V hmotnostnom spektrometri sa ióny rôznych prvkov oddeľujú a detegujú podľa ich pomeru hmotnosti k náboju. To umožňuje určiť prítomnosť a koncentráciu každého prvku. Jednou z výhod hmotnostnej spektrometrie s indukčne viazanou plazmou je jej vysoké rozlíšenie, ktoré umožňuje detekovať viacero prvkov súčasne.
5. Spracovanie údajov:Údaje generované ICP-MS je zvyčajne potrebné spracovať a analyzovať, aby sa určila koncentrácia prvkov vo vzorke. To zahŕňa porovnanie detekčného signálu so štandardmi známych koncentrácií a vykonanie kalibrácie a korekcie.
6. Správa o výsledku:Konečný výsledok je prezentovaný ako koncentrácia alebo hmotnostné percento prvku. Tieto výsledky možno použiť v rôznych aplikáciách vrátane vedy o Zemi, environmentálnej analýzy, testovania potravín, lekárskeho výskumu atď.
ICP-MS je vysoko presná a citlivá technika vhodná na viacprvkovú analýzu vrátane ytria. Vyžaduje si však zložité prístrojové vybavenie a odborné znalosti, preto sa zvyčajne vykonáva v laboratóriu alebo v odbornom analytickom centre. Pri samotnej práci je potrebné zvoliť vhodnú metódu merania podľa špecifických potrieb lokality. Tieto metódy sú široko používané pri analýze a detekcii ytterbia v laboratóriách a priemysle.
Po zhrnutí vyššie uvedeného môžeme konštatovať, že ytrium je veľmi zaujímavý chemický prvok s jedinečnými fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami, ktorý má veľký význam vo vedeckom výskume a aplikačných oblastiach. Hoci sme dosiahli určitý pokrok v našom chápaní, stále existuje veľa otázok, ktoré si vyžadujú ďalší výskum a skúmanie. Dúfam, že náš úvod pomôže čitateľom lepšie pochopiť tento fascinujúci prvok a podnieti každého lásku k vede a záujem o bádanie.
Pre viac informácií plskontaktujte násnižšie:
Tel&čo:008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
Čas odoslania: 28. novembra 2024