Ste vedeli? Proces odkrivanja ljudiitrijje bilo polno preobratov in izzivov. Leta 1787 je Šved Karl Axel Arrhenius v kamnolomu blizu svojega rojstnega mesta Ytterby po naključju odkril gosto in težko črno rudo in jo poimenoval "Ytterbite". Po tem so številni znanstveniki, vključno z Johanom Gadolinom, Andersom Gustavom Ekbergom, Friedrichom Wöhlerjem in drugimi, opravili poglobljene raziskave te rude.
Leta 1794 je finski kemik Johan Gadolin iz iterbijeve rude uspešno ločil nov oksid in ga poimenoval itrij. To je bilo prvič, da so ljudje jasno odkrili element redke zemlje. Vendar to odkritje ni takoj pritegnilo široke pozornosti.
Sčasoma so znanstveniki odkrili še druge redke zemeljske elemente. Leta 1803 so Nemec Klaproth ter Šveda Hitzinger in Berzelius odkrili cerij. Leta 1839 je Šved Mosander odkrillantan. Leta 1843 je odkril erbij interbij. Ta odkritja so bila pomembna podlaga za nadaljnje znanstvene raziskave.
Šele konec 19. stoletja so znanstveniki uspešno ločili element "itrij" od itrijeve rude. Leta 1885 je Avstrijec Wilsbach odkril neodim in prazeodim. Leta 1886 je Bois-Baudran odkrildisprozij. Ta odkritja so dodatno obogatila veliko družino elementov redkih zemelj.
Že več kot stoletje po odkritju itrija znanstveniki zaradi omejitev tehničnih pogojev tega elementa ne morejo očistiti, kar je povzročilo tudi nekaj akademskih sporov in napak. Vendar to znanstvenikov ni ustavilo pri njihovem navdušenju nad proučevanjem itrija.
V začetku 20. stoletja so z nenehnim napredkom znanosti in tehnologije znanstveniki končno začeli čistiti redke zemeljske elemente. Leta 1901 je Francoz Eugene de Marseille odkrilevropij. V letih 1907-1908 sta Avstrijec Wilsbach in Francoz Urbain neodvisno odkrila lutecij. Ta odkritja so bila pomembna podlaga za nadaljnje znanstvene raziskave.
V sodobni znanosti in tehnologiji postaja uporaba itrija vedno bolj obsežna. Z nenehnim napredkom znanosti in tehnologije bosta naše razumevanje in uporaba itrija vedno bolj poglobljena.
Področja uporabe itrijevega elementa
1.Optično steklo in keramika:Itrij se pogosto uporablja v proizvodnji optičnega stekla in keramike, predvsem v proizvodnji prozorne keramike in optičnega stekla. Njegove spojine imajo odlične optične lastnosti in se lahko uporabljajo za izdelavo komponent laserjev, komunikacij z optičnimi vlakni in druge opreme.
2. fosforji:Itrijeve spojine igrajo pomembno vlogo pri fosforjih in lahko oddajajo svetlo fluorescenco, zato se pogosto uporabljajo za izdelavo televizijskih zaslonov, monitorjev in opreme za razsvetljavo.Itrijev oksidin druge spojine se pogosto uporabljajo kot luminiscenčni materiali za povečanje svetlosti in jasnosti svetlobe.
3. Dodatki za zlitine: Pri proizvodnji kovinskih zlitin se itrij pogosto uporablja kot dodatek za izboljšanje mehanskih lastnosti in odpornosti kovin proti koroziji.Itrijeve zlitinese pogosto uporabljajo za izdelavo jekla visoke trdnosti inaluminijeve zlitine, zaradi česar so bolj odporni na vročino in korozijo.
4. Katalizatorji: Itrijeve spojine igrajo pomembno vlogo v nekaterih katalizatorjih in lahko pospešijo hitrost kemičnih reakcij. Uporabljajo se za izdelavo naprav za čiščenje avtomobilskih izpušnih plinov in katalizatorjev v industrijskih proizvodnih procesih, ki pomagajo zmanjšati emisije škodljivih snovi.
5. Tehnologija medicinskega slikanja: Izotopi itrija se uporabljajo v tehnologiji medicinskega slikanja za pripravo radioaktivnih izotopov, na primer za označevanje radiofarmacevtskih izdelkov in diagnosticiranje jedrskega medicinskega slikanja.
6. Laserska tehnologija:Itrijevi ionski laserji so običajen polprevodniški laser, ki se uporablja v različnih znanstvenih raziskavah, laserski medicini in industrijskih aplikacijah. Proizvodnja teh laserjev zahteva uporabo določenih itrijevih spojin kot aktivatorjev.Itrijevi elementiin njihove spojine igrajo pomembno vlogo v sodobni znanosti in tehnologiji ter industriji, ki vključujejo številna področja, kot so optika, znanost o materialih in medicina, ter pozitivno prispevajo k napredku in razvoju človeške družbe.
Fizikalne lastnosti itrija
Atomsko številoitrijje 39 in njegov kemični simbol je Y.
1. Videz:Itrij je srebrno bela kovina.
2. Gostota:Gostota itrija je 4,47 g/cm3, kar ga uvršča med relativno težke elemente v zemeljski skorji.
3. Tališče:Tališče itrija je 1522 stopinj Celzija (2782 stopinj Fahrenheita), kar se nanaša na temperaturo, pri kateri se itrij pod toplotnimi pogoji spremeni iz trdne v tekočo.
4. Vrelišče:Vrelišče itrija je 3336 stopinj Celzija (6037 stopinj Fahrenheita), kar se nanaša na temperaturo, pri kateri se itrij pod toplotnimi pogoji spremeni iz tekočine v plin.
5. Faza:Pri sobni temperaturi je itrij v trdnem stanju.
6. Prevodnost:Itrij je dober prevodnik električne energije z visoko prevodnostjo, zato ima določene aplikacije v proizvodnji elektronskih naprav in tehnologiji vezij.
7. Magnetizem:Itrij je paramagneten material pri sobni temperaturi, kar pomeni, da nima očitnega magnetnega odziva na magnetna polja.
8. Kristalna zgradba: Itrij obstaja v heksagonalni tesno zapakirani kristalni strukturi.
9. Atomska prostornina:Atomska prostornina itrija je 19,8 kubičnih centimetrov na mol, kar se nanaša na prostornino, ki jo zaseda en mol atomov itrija.
Itrij je kovinski element z relativno visoko gostoto in tališčem ter ima dobro prevodnost, zato ima pomembne aplikacije v elektroniki, znanosti o materialih in na drugih področjih. Obenem je itrij tudi razmeroma pogost redek element, ki ima pomembno vlogo v nekaterih naprednih tehnologijah in industrijskih aplikacijah.
Kemijske lastnosti itrija
1. Kemijski simbol in skupina: Kemijski simbol itrija je Y in se nahaja v peti periodi periodnega sistema, tretji skupini, ki je podobna lantanoidnim elementom.
2. Elektronska struktura: Elektronska struktura itrija je 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s². V zunanji elektronski plasti ima itrij dva valenčna elektrona.
3. Valenčno stanje: itrij običajno kaže valenčno stanje +3, kar je najpogostejše valenčno stanje, lahko pa kaže tudi valenčno stanje +2 in +1.
4. Reaktivnost: itrij je razmeroma stabilna kovina, vendar postopoma oksidira, ko je izpostavljen zraku, in na površini tvori plast oksida. To povzroči, da itrij izgubi svoj lesk. Za zaščito itrija ga običajno hranimo v suhem okolju.
5. Reakcija z oksidi: Itrij reagira z oksidi in tvori različne spojine, vključno zitrijev oksid(Y2O3). Itrijev oksid se pogosto uporablja za izdelavo fosforja in keramike.
6. **Reakcija s kislinami**: Itrij lahko reagira z močnimi kislinami, da proizvede ustrezne soli, kot je npr.itrijev klorid (YCl3) ozitrijev sulfat (Y2(SO4)3).
7. Reakcija z vodo: itrij ne reagira neposredno z vodo v normalnih pogojih, vendar lahko pri visokih temperaturah reagira z vodno paro, da proizvede vodik in itrijev oksid.
8. Reakcija s sulfidi in karbidi: itrij lahko reagira s sulfidi in karbidi, da tvori ustrezne spojine, kot sta itrijev sulfid (YS) in itrijev karbid (YC2). 9. Izotopi: Itrij ima več izotopov, od katerih je najbolj stabilen itrij-89 (^89Y), ki ima dolgo razpolovno dobo in se uporablja v nuklearni medicini in označevanju izotopov.
Itrij je razmeroma stabilen kovinski element z več valenčnimi stanji in sposobnostjo reagiranja z drugimi elementi, da tvorijo spojine. Ima široko paleto aplikacij v optiki, znanosti o materialih, medicini in industriji, zlasti v fosforjih, proizvodnji keramike in laserski tehnologiji.
Biološke lastnosti itrija
Biološke lastnostiitrijv živih organizmih razmeroma omejeni.
1. Prisotnost in zaužitje: Čeprav itrij ni element, ki je bistven za življenje, ga je v sledovih mogoče najti v naravi, vključno s prstjo, kamni in vodo. Organizmi lahko zaužijejo sledove itrija skozi prehranjevalno verigo, običajno iz zemlje in rastlin.
2. Biološka uporabnost: biološka uporabnost itrija je razmeroma nizka, kar pomeni, da imajo organizmi na splošno težave z absorbcijo in učinkovito uporabo itrija. Večina itrijevih spojin se v organizmih ne absorbira zlahka, zato se nagibajo k izločanju.
3. Porazdelitev v organizmih: Ko je itrij v organizmu, se večinoma porazdeli v tkivih, kot so jetra, ledvice, vranica, pljuča in kosti. Zlasti kosti vsebujejo višje koncentracije itrija.
4. Presnova in izločanje: Presnova itrija v človeškem telesu je relativno omejena, ker običajno zapusti organizem z izločanjem. Največ se ga izloči z urinom, lahko pa tudi v obliki defekacije.
5. Toksičnost: Zaradi nizke biološke uporabnosti se itrij običajno ne kopiči do škodljivih ravni v normalnih organizmih. Vendar ima lahko izpostavljenost visokim odmerkom itrija škodljive učinke na organizme, kar povzroči toksične učinke. Ta situacija se ponavadi pojavi redko, ker so koncentracije itrija v naravi običajno nizke in se ne uporablja široko ali ni izpostavljen organizmom. Biološke značilnosti itrija v organizmih se kažejo predvsem v njegovi prisotnosti v sledovih, nizki biološki uporabnosti in ni nujno potreben element za življenje. Čeprav v normalnih okoliščinah nima očitnih strupenih učinkov na organizme, lahko izpostavljenost itriju visokim odmerkom povzroči nevarnosti za zdravje. Zato so znanstvene raziskave in spremljanje še vedno pomembne za varnost in biološke učinke itrija.
Razširjenost itrija v naravi
Itrij je redkozemeljski element, ki je razmeroma široko razširjen v naravi, čeprav ne obstaja v čisti elementarni obliki.
1. Pojavljanje v zemeljski skorji: številčnost itrija v zemeljski skorji je razmeroma majhna, s povprečno koncentracijo približno 33 mg/kg. Zaradi tega je itrij eden redkih elementov.
Itrij večinoma obstaja v obliki mineralov, običajno skupaj z drugimi redkozemeljskimi elementi. Nekateri glavni itrijevi minerali vključujejo itrijev železov granat (YIG) in itrijev oksalat (Y2(C2O4)3).
2. Geografska porazdelitev: nahajališča itrija so razširjena po vsem svetu, vendar so nekatera območja lahko bogata z itrijem. Nekaj večjih nahajališč itrija je mogoče najti v naslednjih regijah: Avstralija, Kitajska, Združene države, Rusija, Kanada, Indija, Skandinavija itd. 3. Pridobivanje in predelava: Ko je itrijeva ruda izkopana, je običajno potrebna kemična obdelava za ekstrakcijo in ločite itrij. To običajno vključuje izpiranje s kislino in postopke kemičnega ločevanja za pridobivanje itrija visoke čistosti.
Pomembno je omeniti, da elementi redkih zemelj, kot je itrij, običajno ne obstajajo v obliki čistih elementov, ampak so pomešani z drugimi elementi redkih zemelj. Zato pridobivanje itrija višje čistosti zahteva zapleteno kemično obdelavo in postopke ločevanja. Poleg tega ponudbaredkih zemeljskih elementovje omejeno, zato je pomembno tudi upoštevanje njihovega upravljanja virov in okoljske trajnosti.
Pridobivanje, ekstrakcija in taljenje elementa itrija
Itrij je redkozemeljski element, ki običajno ne obstaja v obliki čistega itrija, temveč v obliki itrijeve rude. Sledi podroben uvod v postopek rudarjenja in rafiniranja elementa itrija:
1. Pridobivanje itrijeve rude:
Raziskovanje: najprej geologi in rudarski inženirji izvajajo raziskovalna dela, da bi našli nahajališča, ki vsebujejo itrij. To običajno vključuje geološke študije, geofizikalne raziskave in analizo vzorcev. Rudarstvo: Ko se najde nahajališče itrija, se ruda koplje. Ta nahajališča običajno vključujejo oksidne rude, kot je itrijev železov granat (YIG) ali itrijev oksalat (Y2(C2O4)3). Drobljenje rude: po rudarjenju je treba rudo običajno razbiti na manjše kose za nadaljnjo obdelavo.
2. Pridobivanje itrija:Kemijsko luženje: zdrobljena ruda se običajno pošlje v talilnico, kjer se itrij ekstrahira s kemičnim luženjem. Ta postopek običajno uporablja kislo raztopino za izpiranje, kot je žveplova kislina, za raztapljanje itrija iz rude. Ločevanje: Ko je itrij raztopljen, se običajno zmeša z drugimi redkimi zemeljskimi elementi in nečistočami. Za ekstrakcijo itrija višje čistosti je potreben postopek ločevanja, običajno z uporabo ekstrakcije s topilom, ionske izmenjave ali drugih kemičnih metod. Padavine: Itrij se loči od drugih elementov redkih zemelj z ustreznimi kemičnimi reakcijami, da nastanejo čiste itrijeve spojine. Sušenje in kalcinacija: Dobljene itrijeve spojine je običajno treba posušiti in kalcinirati, da odstranimo morebitno preostalo vlago in nečistoče, da končno dobimo čisto itrijevo kovino ali spojine.
Metode odkrivanja itrija
Običajne metode odkrivanja itrija vključujejo predvsem atomsko absorpcijsko spektroskopijo (AAS), masno spektrometrijo z induktivno sklopljeno plazmo (ICP-MS), rentgensko fluorescenčno spektroskopijo (XRF) itd.
1. Atomska absorpcijska spektroskopija (AAS):AAS je pogosto uporabljena kvantitativna analizna metoda, primerna za določanje vsebnosti itrija v raztopini. Ta metoda temelji na pojavu absorpcije, ko ciljni element v vzorcu absorbira svetlobo določene valovne dolžine. Najprej se vzorec pretvori v merljivo obliko s koraki predobdelave, kot sta zgorevanje plina in sušenje pri visoki temperaturi. Nato se svetloba, ki ustreza valovni dolžini ciljnega elementa, spusti v vzorec, izmeri se intenzivnost svetlobe, ki jo vzorec absorbira, in izračuna se vsebnost itrija v vzorcu s primerjavo s standardno raztopino itrija z znano koncentracijo.
2. Masna spektrometrija z induktivno sklopljeno plazmo (ICP-MS):ICP-MS je zelo občutljiva analitska tehnika, primerna za določanje vsebnosti itrija v tekočih in trdnih vzorcih. Ta metoda pretvori vzorec v nabite delce in nato uporabi masni spektrometer za masno analizo. ICP-MS ima širok razpon detekcije in visoko ločljivost ter lahko določa vsebino več elementov hkrati. Za detekcijo itrija lahko ICP-MS zagotovi zelo nizke meje detekcije in visoko natančnost.
3. Rentgenska fluorescenčna spektrometrija (XRF):XRF je nedestruktivna analitična metoda, primerna za določanje vsebnosti itrija v trdnih in tekočih vzorcih. Ta metoda določa vsebnost elementa z obsevanjem površine vzorca z rentgenskimi žarki in merjenjem značilne najvišje intenzitete fluorescenčnega spektra v vzorcu. XRF ima prednosti visoke hitrosti, enostavnega delovanja in zmožnosti določanja več elementov hkrati. Vendar lahko XRF pride do motenj pri analizi itrija z nizko vsebnostjo, kar povzroči velike napake.
4. Optično emisijska spektrometrija z induktivno sklopljeno plazmo (ICP-OES):Optična emisijska spektrometrija z induktivno sklopljeno plazmo je zelo občutljiva in selektivna analitična metoda, ki se pogosto uporablja v večelementni analizi. Vzorec razprši in tvori plazmo za merjenje specifične valovne dolžine in intenzitete of itrijemisija v spektrometru. Poleg zgornjih metod obstajajo tudi druge pogosto uporabljene metode za odkrivanje itrija, vključno z elektrokemično metodo, spektrofotometrijo itd. Izbira primerne metode odkrivanja je odvisna od dejavnikov, kot so lastnosti vzorca, zahtevano merilno območje in natančnost odkrivanja ter kalibracijski standardi so pogosto potrebni za nadzor kakovosti, da se zagotovi točnost in zanesljivost rezultatov meritev.
Posebna uporaba metode atomske absorpcije itrija
Pri merjenju elementov je masna spektrometrija z induktivno sklopljeno plazmo (ICP-MS) zelo občutljiva tehnika analize z več elementi, ki se pogosto uporablja za določanje koncentracije elementov, vključno z itrijem. Sledi podroben postopek testiranja itrija v ICP-MS:
1. Priprava vzorca:
Za analizo ICP-MS je treba vzorec običajno raztopiti ali razpršiti v tekočo obliko. To lahko storimo s kemičnim raztapljanjem, razgradnjo s segrevanjem ali drugimi ustreznimi metodami priprave.
Priprava vzorca zahteva izjemno čiste pogoje, da se prepreči kontaminacija s kakršnimi koli zunanjimi elementi. Laboratorij mora sprejeti potrebne ukrepe za preprečitev kontaminacije vzorca.
2. Generacija ICP:
ICP nastane z uvedbo argona ali mešanega plina argon-kisik v zaprto kvarčno plazemsko baklo. Visokofrekvenčna induktivna sklopitev povzroči intenziven plazemski plamen, ki je izhodišče analize.
Temperatura plazme je približno 8000 do 10000 stopinj Celzija, kar je dovolj visoko za pretvorbo elementov v vzorcu v ionsko stanje.
3. Ionizacija in ločevanje:Ko vzorec vstopi v plazmo, se elementi v njem ionizirajo. To pomeni, da atomi izgubijo enega ali več elektronov in tvorijo nabite ione. ICP-MS uporablja masni spektrometer za ločevanje ionov različnih elementov, običajno z razmerjem med maso in nabojem (m/z). To omogoča ločevanje ionov različnih elementov in njihovo naknadno analizo.
4. Masna spektrometrija:Ločeni ioni vstopijo v masni spektrometer, običajno kvadrupolni masni spektrometer ali magnetni skenirajoči masni spektrometer. V masnem spektrometru se ioni različnih elementov ločijo in detektirajo glede na njihovo razmerje med maso in nabojem. To omogoča določitev prisotnosti in koncentracije vsakega elementa. Ena od prednosti masne spektrometrije z induktivno sklopljeno plazmo je njena visoka ločljivost, ki omogoča zaznavanje več elementov hkrati.
5. Obdelava podatkov:Podatke, pridobljene z ICP-MS, je običajno treba obdelati in analizirati, da se določi koncentracija elementov v vzorcu. To vključuje primerjavo detekcijskega signala s standardi znanih koncentracij ter izvedbo kalibracije in korekcije.
6. Poročilo o rezultatih:Končni rezultat je predstavljen kot koncentracija ali masni odstotek elementa. Te rezultate je mogoče uporabiti v različnih aplikacijah, vključno z znanostjo o zemlji, analizo okolja, testiranjem hrane, medicinskimi raziskavami itd.
ICP-MS je zelo natančna in občutljiva tehnika, primerna za analizo več elementov, vključno z itrijem. Vendar pa zahteva zapletene instrumente in strokovno znanje, zato se običajno izvaja v laboratoriju ali centru za profesionalne analize. Pri dejanskem delu je treba izbrati ustrezno merilno metodo glede na specifične potrebe mesta. Te metode se pogosto uporabljajo pri analizi in odkrivanju iterbija v laboratorijih in industriji.
Po povzetku zgoraj navedenega lahko zaključimo, da je itrij zelo zanimiv kemijski element z edinstvenimi fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi, ki ima velik pomen v znanstvenoraziskovalnem in uporabnem področju. Čeprav smo dosegli določen napredek pri našem razumevanju tega, je še vedno veliko vprašanj, ki jih je treba dodatno raziskati in raziskati. Upam, da bo naš uvod pomagal bralcem bolje razumeti ta fascinanten element in pri vseh vzbudil ljubezen do znanosti in zanimanje za raziskovanje.
Za več informacij plskontaktirajte nasspodaj:
Tel&kak: 008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
Čas objave: 28. nov. 2024