Да ли сте знали? Процес откривања људских бићаитријумбила пуна обрта и изазова. Године 1787. Швеђанин Карл Аксел Аренијус је случајно открио густу и тешку црну руду у каменолому у близини свог родног села Итерби и назвао је „Итербит“. Након тога, многи научници, укључујући Јохана Гадолина, Андерса Густава Екберга, Фридриха Велера и других, спровели су дубинско истраживање ове руде.
Фински хемичар Јохан Гадолин је 1794. године успешно издвојио нови оксид из руде итербијума и назвао га итријум. Ово је био први пут да су људи јасно открили ретки земљани елемент. Међутим, ово откриће није одмах привукло широку пажњу.
Током времена, научници су открили и друге ретке земље. Године 1803. Немац Клапрот и Швеђани Хицингер и Берцелиус открили су цериј. 1839. открио је Швеђанин Мосандерлантан. 1843. открио је ербијум итербијум. Ова открића су дала важну основу за потоња научна истраживања.
Тек крајем 19. века научници су успешно одвојили елемент „итријум” из руде итријума. Аустријанац Вилсбах је 1885. открио неодимијум и празеодимијум. Године 1886. Боис-Баудран је откриодиспрозијум. Ова открића су додатно обогатила велику породицу ретких земљаних елемената.
Више од једног века након открића итријума, због ограничења техничких услова, научници нису могли да пречисте овај елемент, што је такође изазвало неке академске спорове и грешке. Међутим, то није спречило научнике у њиховом ентузијазму за проучавање итријума.
Почетком 20. века, са континуираним напретком науке и технологије, научници су коначно почели да могу да пречишћавају ретке земље. Француз Ежен де Марсеј је 1901. откриоеуропиум. 1907-1908, Аустријанац Вилсбах и Француз Урбаин су независно открили лутецијум. Ова открића су дала важну основу за потоња научна истраживања.
У савременој науци и технологији примена итријума постаје све обимнија. Са сталним напретком науке и технологије, наше разумевање и примена итријума ће постати све дубље.
Поља примене елемента итријума
1.Оптичко стакло и керамика:Итријум се широко користи у производњи оптичког стакла и керамике, углавном у производњи провидне керамике и оптичког стакла. Његова једињења имају одлична оптичка својства и могу се користити за производњу компоненти ласера, оптичких комуникација и друге опреме.
2. Фосфори:Једињења итријума играју важну улогу у фосфорима и могу да емитују јаку флуоресценцију, па се често користе за производњу ТВ екрана, монитора и опреме за осветљење.Итријум оксиди друга једињења се често користе као луминисцентни материјали за побољшање осветљености и јасноће светлости.
3. Адитиви за легуре: У производњи металних легура, итријум се често користи као адитив за побољшање механичких својстава и отпорности метала на корозију.Легуре итријумачесто се користе за израду челика високе чврстоће илегуре алуминијума, што их чини отпорнијим на топлоту и корозију.
4. Катализатори: Једињења итријума играју важну улогу у неким катализаторима и могу да убрзају брзину хемијских реакција. Користе се за производњу уређаја за пречишћавање издувних гасова аутомобила и катализатора у процесима индустријске производње, помажући у смањењу емисије штетних материја.
5. Технологија медицинске слике: Изотопи итријума се користе у технологији медицинског снимања за припрему радиоактивних изотопа, као што су за обележавање радиофармацеутика и дијагностиковање нуклеарних медицинских слика.
6. Ласерска технологија:Итријум јонски ласери су уобичајени ласери у чврстом стању који се користе у разним научним истраживањима, ласерској медицини и индустријским апликацијама. Производња ових ласера захтева употребу одређених једињења итријума као активатора.елементи итријумаи њихова једињења играју важну улогу у савременој науци и технологији и индустрији, укључујући многа поља као што су оптика, наука о материјалима и медицина, и дали су позитиван допринос напретку и развоју људског друштва.
Физичка својства итријума
Атомски бројитријумје 39 и његов хемијски симбол је И.
1. Изглед:Итријум је сребрно-бели метал.
2. Густина:Густина итријума је 4,47 г/цм3, што га чини једним од релативно тешких елемената у земљиној кори.
3. Тачка топљења:Тачка топљења итријума је 1522 степена Целзијуса (2782 степена Фаренхајта), што се односи на температуру на којој итријум прелази из чврстог у течност под термичким условима.
4. Тачка кључања:Тачка кључања итријума је 3336 степени Целзијуса (6037 степени Фаренхајта), што се односи на температуру на којој итријум прелази из течности у гас под термичким условима.
5. Фаза:На собној температури, итријум је у чврстом стању.
6. Проводљивост:Итријум је добар проводник електричне енергије високе проводљивости, тако да има одређене примене у производњи електронских уређаја и технологији кола.
7. Магнетизам:Итријум је парамагнетни материјал на собној температури, што значи да нема очигледан магнетни одговор на магнетна поља.
8. Кристална структура: Итријум постоји у хексагоналној збијеној кристалној структури.
9. Атомска запремина:Атомска запремина итријума је 19,8 кубних центиметара по молу, што се односи на запремину коју заузима један мол атома итријума.
Итријум је метални елемент са релативно високом густином и тачком топљења, и има добру проводљивост, тако да има важну примену у електроници, науци о материјалима и другим областима. У исто време, итријум је такође релативно чест редак елемент, који игра важну улогу у неким напредним технологијама и индустријским применама.
Хемијска својства итријума
1. Хемијски симбол и група: Хемијски симбол итријума је И, а налази се у петом периоду периодног система, трећој групи, која је слична елементима лантанида.
2. Електронска структура: Електронска структура итријума је 1с² 2с² 2п⁶ 3с² 3п⁶ 3д¹⁰ 4с² 4п⁶ 4д¹⁰ 4ф¹⁴ 5с². У спољашњем електронском слоју, итријум има два валентна електрона.
3. Валентно стање: Итријум обично показује валентно стање од +3, што је најчешће валентно стање, али може да покаже и валентно стање од +2 и +1.
4. Реактивност: Итријум је релативно стабилан метал, али ће постепено оксидирати када је изложен ваздуху, формирајући оксидни слој на површини. Ово узрокује да итријум губи свој сјај. Да би се заштитио итријум, обично се чува у сувом окружењу.
5. Реакција са оксидима: Итријум реагује са оксидима и формира различита једињења, укључујућиитријум оксид(И2О3). Итријум оксид се често користи за производњу фосфора и керамике.
6. **Реакција са киселинама**: Итријум може да реагује са јаким киселинама да би произвео одговарајуће соли, као нпр.итријум хлорид (ИЦл3) илиитријум сулфат (И2(СО4)3).
7. Реакција са водом: Итријум не реагује директно са водом под нормалним условима, али на високим температурама може да реагује са воденом паром да би произвео водоник и итријум оксид.
8. Реакција са сулфидима и карбидима: Итријум може да реагује са сулфидима и карбидима да формира одговарајућа једињења као што су итријум сулфид (ИС) и итријум карбид (ИЦ2). 9. Изотопи: Итријум има више изотопа, од којих је најстабилнији итријум-89 (^89И), који има дуг полуживот и користи се у нуклеарној медицини и обележавању изотопа.
Итријум је релативно стабилан метални елемент са вишеструким валентним стањима и способношћу да реагује са другим елементима и формира једињења. Има широк спектар примена у оптици, науци о материјалима, медицини и индустрији, посебно у производњи фосфора, керамике и ласерске технологије.
Биолошка својства итријума
Биолошка својстваитријуму живим организмима су релативно ограничени.
1. Присуство и гутање: Иако итријум није елемент неопходан за живот, количине итријума у траговима се могу наћи у природи, укључујући тло, стене и воду. Организми могу уносити трагове итријума кроз ланац исхране, обично из земље и биљака.
2. Биорасположивост: Биорасположивост итријума је релативно ниска, што значи да организми генерално имају потешкоћа да апсорбују и ефикасно користе итријум. Већина једињења итријума се не апсорбује лако у организмима, тако да имају тенденцију да се излуче.
3. Дистрибуција у организмима: Једном у организму, итријум се углавном дистрибуира у ткивима као што су јетра, бубрези, слезина, плућа и кости. Посебно, кости садрже веће концентрације итријума.
4. Метаболизам и излучивање: Метаболизам итријума у људском телу је релативно ограничен јер обично напушта организам излучивањем. Већина се излучује урином, а може се излучити и у облику дефекације.
5. Токсичност: Због ниске биорасположивости, итријум се обично не акумулира до штетних нивоа у нормалним организмима. Међутим, изложеност итријуму високим дозама може имати штетне ефекте на организме, што доводи до токсичних ефеката. Ова ситуација се обично ретко дешава јер су концентрације итријума у природи обично ниске и није широко коришћен нити изложен организмима. Биолошке карактеристике итријума у организмима се углавном манифестују у његовом присуству у траговима, ниској биорасположивости и да није неопходан елемент за живот. Иако нема очигледне токсичне ефекте на организме у нормалним околностима, изложеност високим дозама итријума може изазвати здравствене опасности. Стога су научна истраживања и мониторинг и даље важни за безбедност и биолошке ефекте итријума.
Распрострањеност итријума у природи
Итријум је реткоземни елемент који је релативно широко распрострањен у природи, иако не постоји у чистом елементарном облику.
1. Појава у Земљиној кори: Обиље итријума у Земљиној кори је релативно ниско, са просечном концентрацијом од око 33 мг/кг. Ово чини итријум једним од ретких елемената.
Итријум углавном постоји у облику минерала, обично заједно са другим ретким земним елементима. Неки главни итријумски минерали укључују итријум гвожђе гранат (ИИГ) и итријум оксалат (И2(Ц2О4)3).
2. Географска распрострањеност: Налазишта итријума су распрострањена широм света, али нека подручја могу бити богата итријумом. Нека главна лежишта итријума могу се наћи у следећим регионима: Аустралија, Кина, Сједињене Америчке Државе, Русија, Канада, Индија, Скандинавија, итд. одвојити итријум. Ово обично укључује кисело лужење и процесе хемијског одвајања да би се добио итријум високе чистоће.
Важно је напоменути да ретки земни елементи као што је итријум обично не постоје у облику чистих елемената, већ су помешани са другим елементима ретких земаља. Стога, екстракција итријума веће чистоће захтева сложену хемијску обраду и процесе сепарације. Поред тога, снабдевањеретки земљани елементије ограничен, тако да је важно размотрити њихово управљање ресурсима и одрживост животне средине.
Вађење, екстракција и топљење елемента итријума
Итријум је реткоземни елемент који обично не постоји у облику чистог итријума, већ у облику руде итријума. Следи детаљан увод у процес рударења и рафинације елемента итријума:
1. Ископавање руде итријума:
Истраживање: Прво, геолози и рударски инжењери спроводе истражне радове како би пронашли лежишта која садрже итријум. Ово обично укључује геолошке студије, геофизичка истраживања и анализу узорака. Рударство: Једном када се пронађе лежиште које садржи итријум, руда се ископава. Ова налазишта обично укључују оксидне руде као што су итријум гвожђе гранат (ИИГ) или итријум оксалат (И2(Ц2О4)3). Дробљење руде: Након рударења, руда се обично мора разбити на мање комаде за накнадну обраду.
2. Екстракција итријума:Хемијско лужење: Здробљена руда се обично шаље у топионицу, где се итријум екстрахује хемијским лужењем. Овај процес обично користи кисели раствор за лужење, као што је сумпорна киселина, за растварање итријума из руде. Одвајање: Када се итријум раствори, обично се меша са другим ретким земним елементима и нечистоћама. Да би се екстраховао итријум веће чистоће, потребан је процес сепарације, обично помоћу екстракције растварачем, јонске размене или других хемијских метода. Таложење: Итријум се одваја од других ретких земних елемената одговарајућим хемијским реакцијама да би се формирала чиста једињења итријума. Сушење и калцинација: Добијена једињења итријума обично се морају осушити и калцинисати да би се уклонила заостала влага и нечистоће да би се коначно добио чисти метал или једињења итријума.
Методе детекције итријума
Уобичајене методе детекције итријума углавном укључују атомску апсорпциону спектроскопију (ААС), масену спектрометрију индуктивно спрегнуте плазме (ИЦП-МС), рендгенску флуоресцентну спектроскопију (КСРФ) итд.
1. Атомска апсорпциона спектроскопија (ААС):ААС је уобичајена метода квантитативне анализе погодна за одређивање садржаја итријума у раствору. Ова метода се заснива на феномену апсорпције када циљни елемент у узорку апсорбује светлост одређене таласне дужине. Прво, узорак се претвара у мерљив облик кроз кораке претходног третмана као што су сагоревање гаса и сушење на високој температури. Затим се у узорак пропушта светлост која одговара таласној дужини циљног елемента, мери се интензитет светлости који је узорак апсорбовао, а садржај итријума у узорку се израчунава упоређивањем са стандардним раствором итријума познате концентрације.
2. Масена спектрометрија индуктивно спрегнуте плазме (ИЦП-МС):ИЦП-МС је високо осетљива аналитичка техника погодна за одређивање садржаја итријума у течним и чврстим узорцима. Ова метода претвара узорак у наелектрисане честице, а затим користи масени спектрометар за анализу масе. ИЦП-МС има широк опсег детекције и високу резолуцију, и може одредити садржај више елемената у исто време. За детекцију итријума, ИЦП-МС може да обезбеди веома ниске границе детекције и високу тачност.
3. рендгенска флуоресцентна спектрометрија (КСРФ):КСРФ је недеструктивна аналитичка метода погодна за одређивање садржаја итријума у чврстим и течним узорцима. Овом методом се утврђује садржај елемента зрачењем површине узорка рендгенским зрацима и мерењем карактеристичног вршног интензитета спектра флуоресценције у узорку. КСРФ има предности велике брзине, једноставног рада и могућности истовременог одређивања више елемената. Међутим, КСРФ може бити ометан у анализи ниског садржаја итријума, што доводи до великих грешака.
4. Оптичка емисиона спектрометрија индуктивно спрегнуте плазме (ИЦП-ОЕС):Оптичка емисиона спектрометрија индуктивно спрегнуте плазме је високо осетљива и селективна аналитичка метода која се широко користи у анализи више елемената. Он атомизује узорак и формира плазму за мерење специфичне таласне дужине и интензитета оф итријумемисија у спектрометру. Поред горе наведених метода, постоје и друге најчешће коришћене методе за детекцију итријума, укључујући електрохемијску методу, спектрофотометрију, итд. Избор одговарајуће методе детекције зависи од фактора као што су својства узорка, потребан опсег мерења и тачност детекције, као и стандарди калибрације су често потребни за контролу квалитета како би се осигурала тачност и поузданост резултата мерења.
Специфична примена методе атомске апсорпције итријума
У мерењу елемената, масена спектрометрија индуктивно спрегнуте плазме (ИЦП-МС) је високо осетљива техника анализе са више елемената, која се често користи за одређивање концентрације елемената, укључујући итријум. Следи детаљан процес за тестирање итријума у ИЦП-МС:
1. Припрема узорка:
Узорак обично треба да се раствори или распрши у течни облик за ИЦП-МС анализу. Ово се може урадити хемијским растварањем, загревањем дигестије или другим одговарајућим методама припреме.
Припрема узорка захтева изузетно чисте услове како би се спречила контаминација било каквим спољним елементима. Лабораторија треба да предузме неопходне мере да избегне контаминацију узорка.
2. ИЦП генерација:
ИЦП се генерише увођењем аргона или мешаног гаса аргон-кисеоник у затворену кварцну плазма бакљу. Високофреквентна индуктивна спрега производи интензиван пламен плазме, што је почетна тачка анализе.
Температура плазме је око 8000 до 10000 степени Целзијуса, што је довољно високо да се елементи у узорку преведу у јонско стање.
3. Јонизација и одвајање:Када узорак уђе у плазму, елементи у њему се јонизују. То значи да атоми губе један или више електрона, формирајући наелектрисане јоне. ИЦП-МС користи масени спектрометар да одвоји јоне различитих елемената, обично односом масе и наелектрисања (м/з). Ово омогућава да се јони различитих елемената раздвоје и накнадно анализирају.
4. Масена спектрометрија:Одвојени јони улазе у масени спектрометар, обично квадруполни масени спектрометар или магнетни скенирајући масени спектрометар. У масеном спектрометру, јони различитих елемената се одвајају и детектују према њиховом односу масе и наелектрисања. Ово омогућава да се утврди присуство и концентрација сваког елемента. Једна од предности масене спектрометрије индуктивно спрегнуте плазме је њена висока резолуција, која јој омогућава да детектује више елемената истовремено.
5. Обрада података:Подаци које генерише ИЦП-МС обично треба обрадити и анализирати да би се одредила концентрација елемената у узорку. Ово укључује поређење сигнала детекције са стандардима познатих концентрација и извођење калибрације и корекције.
6. Извештај о резултатима:Коначни резултат је представљен као концентрација или масени проценат елемента. Ови резултати се могу користити у различитим апликацијама, укључујући науку о Земљи, анализу животне средине, тестирање хране, медицинска истраживања итд.
ИЦП-МС је веома прецизна и осетљива техника погодна за анализу са више елемената, укључујући итријум. Међутим, захтева сложену инструментацију и стручност, па се обично изводи у лабораторији или центру за професионалну анализу. У конкретном раду потребно је одабрати одговарајући метод мерења према специфичним потребама локације. Ове методе се широко користе у анализи и детекцији итербијума у лабораторијама и индустријама.
Након сумирања наведеног, можемо закључити да је итријум веома интересантан хемијски елемент са јединственим физичким и хемијским својствима, који је од великог значаја у научним истраживањима и областима примене. Иако смо постигли одређени напредак у нашем разумевању тога, још увек постоји много питања која треба даље истраживати и истраживати. Надам се да наш увод може помоћи читаоцима да боље разумеју овај фасцинантан елемент и инспирише свачију љубав према науци и интересовање за истраживање.
За више информација плсконтактирајте насиспод:
Тел&вхатс:008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
Време поста: 28.11.2024