Visste du det? Människans process för att upptäckayttriumvar full av vändningar och utmaningar. År 1787 upptäckte svensken Karl Axel Arrhenius av misstag en tät och tung svartmalm i ett stenbrott nära sin hemstad Ytterby by och döpte den till "Ytterbite". Därefter genomförde många forskare, inklusive Johan Gadolin, Anders Gustav Ekberg, Friedrich Wöhler och andra, djupgående forskning om denna malm.
År 1794 separerade den finske kemisten Johan Gadolin framgångsrikt en ny oxid från ytterbiummalm och gav den namnet yttrium. Detta var första gången som människor uppenbarligen upptäckte ett sällsynt jordartsmetall. Denna upptäckt väckte dock inte omedelbart stor uppmärksamhet.
Med tiden har forskare upptäckt andra sällsynta jordartsmetaller. 1803 upptäckte tysken Klaproth och svenskarna Hitzinger och Berzelius cerium. 1839 upptäckte svensken Mosanderlantan. 1843 upptäckte han erbium ochterbium. Dessa upptäckter gav en viktig grund för efterföljande vetenskaplig forskning.
Det var inte förrän i slutet av 1800-talet som forskarna framgångsrikt separerade grundämnet "yttrium" från yttriummalm. 1885 upptäckte österrikiska Wilsbach neodym och praseodym. År 1886 upptäckte Bois-Baudrandysprosium. Dessa upptäckter berikade ytterligare den stora familjen av sällsynta jordartsmetaller.
I mer än ett sekel efter upptäckten av yttrium, på grund av de tekniska förhållandenas begränsningar, har forskare inte kunnat rena detta element, vilket också har orsakat vissa akademiska tvister och fel. Detta hindrade dock inte forskarna från deras entusiasm för att studera yttrium.
I början av 1900-talet, med den kontinuerliga utvecklingen av vetenskap och teknik, började forskare äntligen att kunna rena sällsynta jordartsmetaller. 1901 upptäckte fransmannen Eugene de Marseilleeuropium. 1907-1908 upptäckte österrikaren Wilsbach och fransmannen Urbain oberoende av varandra lutetium. Dessa upptäckter gav en viktig grund för efterföljande vetenskaplig forskning.
Inom modern vetenskap och teknik blir användningen av yttrium mer och mer omfattande. Med den ständiga utvecklingen av vetenskap och teknik kommer vår förståelse och tillämpning av yttrium att bli mer och mer djupgående.
Användningsområden för yttriumelement
1.Optiskt glas och keramik:Yttrium används i stor utsträckning vid tillverkning av optiskt glas och keramik, främst vid tillverkning av transparent keramik och optiskt glas. Dess föreningar har utmärkta optiska egenskaper och kan användas för att tillverka komponenter till lasrar, fiberoptisk kommunikation och annan utrustning.
2. Fosforer:Yttriumföreningar spelar en viktig roll i fosfor och kan avge ljus fluorescens, så de används ofta för att tillverka TV-skärmar, monitorer och belysningsutrustning.Yttriumoxidoch andra föreningar används ofta som självlysande material för att förbättra ljusets ljusstyrka och klarhet.
3. Legeringstillsatser: Vid tillverkning av metallegeringar används yttrium ofta som tillsats för att förbättra metallernas mekaniska egenskaper och korrosionsbeständighet.Yttriumlegeringaranvänds ofta för att tillverka höghållfast stål ochaluminiumlegeringar, vilket gör dem mer värmebeständiga och korrosionsbeständiga.
4. KatalysatorerYttriumföreningar spelar en viktig roll i vissa katalysatorer och kan påskynda kemiska reaktioner. De används för att tillverka bilavgasreningsanordningar och katalysatorer i industriella produktionsprocesser, vilket hjälper till att minska utsläppen av skadliga ämnen.
5. Medicinsk bildteknik: Yttriumisotoper används inom medicinsk bildteknik för att framställa radioaktiva isotoper, till exempel för märkning av radiofarmaka och diagnostisering av nukleär medicinsk bildbehandling.
6. Laserteknik:Yttriumjonlasrar är en vanlig solid state-laser som används i olika vetenskaplig forskning, lasermedicin och industriella tillämpningar. Tillverkningen av dessa lasrar kräver användning av vissa yttriumföreningar som aktivatorer.Yttriumelementoch deras föreningar spelar en viktig roll i modern vetenskap och teknik och industri, som involverar många områden som optik, materialvetenskap och medicin, och har gett positiva bidrag till det mänskliga samhällets framsteg och utveckling.
Fysikaliska egenskaper hos yttrium
Atomnumret föryttriumär 39 och dess kemiska symbol är Y.
1. Utseende:Yttrium är en silvervit metall.
2. Densitet:Densiteten av yttrium är 4,47 g/cm3, vilket gör det till ett av de relativt tunga grundämnena i jordskorpan.
3. Smältpunkt:Smältpunkten för yttrium är 1522 grader Celsius (2782 grader Fahrenheit), vilket hänvisar till den temperatur vid vilken yttrium ändras från ett fast ämne till en vätska under termiska förhållanden.
4. Kokpunkt:Kokpunkten för yttrium är 3336 grader Celsius (6037 grader Fahrenheit), vilket hänvisar till den temperatur vid vilken yttrium ändras från en vätska till en gas under termiska förhållanden.
5. Fas:Vid rumstemperatur är yttrium i fast tillstånd.
6. Konduktivitet:Yttrium är en bra ledare av elektricitet med hög ledningsförmåga, så det har vissa tillämpningar inom tillverkning av elektroniska enheter och kretsteknik.
7. Magnetism:Yttrium är ett paramagnetiskt material vid rumstemperatur, vilket innebär att det inte har uppenbart magnetiskt svar på magnetfält.
8. KristallstrukturYttrium finns i en hexagonal tätpackad kristallstruktur.
9. Atomvolym:Atomvolymen av yttrium är 19,8 kubikcentimeter per mol, vilket hänvisar till volymen som upptas av en mol yttriumatomer.
Yttrium är ett metalliskt grundämne med relativt hög densitet och smältpunkt, och har god ledningsförmåga, så det har viktiga tillämpningar inom elektronik, materialvetenskap och andra områden. Samtidigt är yttrium också ett relativt vanligt sällsynt grundämne, som spelar en viktig roll i vissa avancerade teknologier och industriella tillämpningar.
Yttriums kemiska egenskaper
1. Kemisk symbol och grupp: Den kemiska symbolen för yttrium är Y, och den finns i den femte perioden av det periodiska systemet, den tredje gruppen, som liknar lantanidelementen.
2. Elektronisk struktur: Den elektroniska strukturen för yttrium är 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s². I det yttre elektronskiktet har yttrium två valenselektroner.
3. Valenstillstånd: Yttrium visar vanligtvis ett valenstillstånd på +3, vilket är det vanligaste valenstillståndet, men det kan också visa valenstillstånd på +2 och +1.
4. Reaktivitet: Yttrium är en relativt stabil metall, men den oxiderar gradvis när den utsätts för luft och bildar ett oxidskikt på ytan. Detta gör att yttrium tappar sin lyster. För att skydda yttrium förvaras det vanligtvis i en torr miljö.
5. Reaktion med oxider: Yttrium reagerar med oxider och bildar olika föreningar, bl.a.yttriumoxid(Y2O3). Yttriumoxid används ofta för att tillverka fosfor och keramik.
6. **Reaktion med syror**: Yttrium kan reagera med starka syror för att producera motsvarande salter, som t.ex.yttriumklorid (YCl3) elleryttriumsulfat (Y2(SO4)3).
7. Reaktion med vatten: Yttrium reagerar inte direkt med vatten under normala förhållanden, men vid höga temperaturer kan det reagera med vattenånga för att producera väte och yttriumoxid.
8. Reaktion med sulfider och karbider: Yttrium kan reagera med sulfider och karbider för att bilda motsvarande föreningar som yttriumsulfid (YS) och yttriumkarbid (YC2). 9. Isotoper: Yttrium har flera isotoper, varav den mest stabila är yttrium-89 (^89Y), som har lång halveringstid och används inom nuklearmedicin och isotopmärkning.
Yttrium är ett relativt stabilt metalliskt grundämne med flera valenstillstånd och förmågan att reagera med andra grundämnen för att bilda föreningar. Den har ett brett spektrum av applikationer inom optik, materialvetenskap, medicin och industri, särskilt inom fosfor, keramiktillverkning och laserteknik.
Biologiska egenskaper av yttrium
De biologiska egenskaperna hosyttriumi levande organismer är relativt begränsade.
1. Närvaro och förtäring: Även om yttrium inte är ett grundämne som är nödvändigt för livet, kan spårmängder av yttrium finnas i naturen, inklusive jord, stenar och vatten. Organismer kan få i sig spårmängder av yttrium genom näringskedjan, vanligtvis från jord och växter.
2. Biotillgänglighet: Biotillgängligheten av yttrium är relativt låg, vilket gör att organismer generellt sett har svårt att ta upp och utnyttja yttrium effektivt. De flesta yttriumföreningar absorberas inte lätt i organismer, så de tenderar att utsöndras.
3. Distribution i organismer: Väl i en organism distribueras yttrium huvudsakligen i vävnader som lever, njure, mjälte, lungor och ben. I synnerhet innehåller ben högre koncentrationer av yttrium.
4. Metabolism och utsöndring: Omsättningen av yttrium i människokroppen är relativt begränsad eftersom det vanligtvis lämnar organismen genom utsöndring. Det mesta utsöndras genom urin, och det kan också utsöndras i form av avföring.
5. Toxicitet: På grund av dess låga biotillgänglighet ackumuleras vanligtvis inte yttrium till skadliga nivåer i normala organismer. Men exponering för yttrium i höga doser kan ha skadliga effekter på organismer, vilket leder till toxiska effekter. Denna situation uppstår vanligtvis sällan eftersom yttriumkoncentrationerna i naturen vanligtvis är låga och det inte används i stor utsträckning eller exponeras för organismer. De biologiska egenskaperna hos yttrium i organismer manifesteras huvudsakligen i dess närvaro i spårmängder, låg biotillgänglighet och att det inte är ett nödvändigt element för livet. Även om det inte har uppenbara toxiska effekter på organismer under normala omständigheter, kan högdosexponering av yttrium orsaka hälsorisker. Därför är vetenskaplig forskning och övervakning fortfarande viktig för säkerheten och de biologiska effekterna av yttrium.
Fördelning av yttrium i naturen
Yttrium är ett sällsynt jordartsmetall som är relativt brett spritt i naturen, även om det inte existerar i ren grundämnesform.
1. Förekomst i jordskorpan: Förekomsten av yttrium i jordskorpan är relativt låg, med en genomsnittlig koncentration på cirka 33 mg/kg. Detta gör yttrium till ett av de sällsynta grundämnena.
Yttrium finns huvudsakligen i form av mineraler, vanligtvis tillsammans med andra sällsynta jordartsmetaller. Några viktiga yttriummineraler inkluderar yttriumjärngranat (YIG) och yttriumoxalat (Y2(C2O4)3).
2. Geografisk spridning: Yttriumfyndigheter är utspridda över hela världen, men vissa områden kan vara rika på yttrium. Några större yttriumfyndigheter kan hittas i följande regioner: Australien, Kina, USA, Ryssland, Kanada, Indien, Skandinavien, etc. 3. Utvinning och bearbetning: När yttriummalmen väl är utvunnen krävs vanligtvis kemisk bearbetning för att utvinna och bearbeta separera yttriumet. Detta involverar vanligtvis surlakning och kemiska separationsprocesser för att erhålla yttrium med hög renhet.
Det är viktigt att notera att sällsynta jordartsmetaller som yttrium vanligtvis inte existerar i form av rena grundämnen, utan blandas med andra sällsynta jordartsmetaller. Därför kräver extraktion av yttrium med högre renhet komplexa kemiska processer och separationsprocesser. Därtill kommer utbudet avsällsynta jordartsmetallerär begränsad, så hänsyn till deras resurshushållning och miljömässig hållbarhet är också viktigt.
Brytning, utvinning och smältning av yttriumelement
Yttrium är ett sällsynt jordartsmetall som vanligtvis inte finns i form av rent yttrium, utan i form av yttriummalm. Följande är en detaljerad introduktion till gruv- och raffineringsprocessen av yttriumelement:
1. Brytning av yttriummalm:
Prospektering: Först utför geologer och gruvingenjörer prospekteringsarbete för att hitta fyndigheter som innehåller yttrium. Detta involverar vanligtvis geologiska studier, geofysisk utforskning och provanalys. Gruvbrytning: När en fyndighet som innehåller yttrium hittas, bryts malmen. Dessa avlagringar inkluderar vanligtvis oxidmalmer som yttriumjärngranat (YIG) eller yttriumoxalat (Y2(C2O4)3). Malmkrossning: Efter brytning behöver malmen vanligtvis brytas i mindre bitar för efterföljande bearbetning.
2. Extrahera yttrium:Kemisk urlakning: Den krossade malmen skickas vanligtvis till ett smältverk, där yttrium utvinns genom kemisk urlakning. Denna process använder vanligtvis en sur laklösning, såsom svavelsyra, för att lösa upp yttriumet från malmen. Separation: När yttrium väl är upplöst blandas det vanligtvis med andra sällsynta jordartsmetaller och föroreningar. För att extrahera yttrium av högre renhet krävs en separationsprocess, vanligtvis med lösningsmedelsextraktion, jonbyte eller andra kemiska metoder. Nederbörd: Yttrium separeras från andra sällsynta jordartsmetaller genom lämpliga kemiska reaktioner för att bilda rena yttriumföreningar. Torkning och kalcinering: De erhållna yttriumföreningarna behöver vanligtvis torkas och kalcineras för att avlägsna eventuell återstående fukt och föroreningar för att slutligen erhålla ren yttriummetall eller föreningar.
Detektionsmetoder för yttrium
Vanliga detektionsmetoder för yttrium inkluderar främst atomabsorptionsspektroskopi (AAS), induktivt kopplad plasmamasspektrometri (ICP-MS), röntgenfluorescensspektroskopi (XRF), etc.
1. Atomabsorptionsspektroskopi (AAS):AAS är en vanlig kvantitativ analysmetod som är lämplig för att bestämma yttriumhalten i lösning. Denna metod är baserad på absorptionsfenomenet när målelementet i provet absorberar ljus av en specifik våglängd. Först omvandlas provet till en mätbar form genom förbehandlingssteg såsom gasförbränning och högtemperaturtorkning. Sedan passerar ljus som motsvarar målelementets våglängd in i provet, ljusintensiteten som absorberas av provet mäts och yttriumhalten i provet beräknas genom att jämföra den med en standardyttriumlösning med känd koncentration.
2. Induktivt kopplad plasmamasspektrometri (ICP-MS):ICP-MS är en mycket känslig analysteknik lämplig för att bestämma yttriumhalten i flytande och fasta prover. Denna metod omvandlar provet till laddade partiklar och använder sedan en masspektrometer för massanalys. ICP-MS har ett brett detektionsområde och hög upplösning och kan bestämma innehållet i flera element samtidigt. För detektering av yttrium kan ICP-MS ge mycket låga detektionsgränser och hög noggrannhet.
3. Röntgenfluorescensspektrometri (XRF):XRF är en oförstörande analysmetod lämplig för bestämning av yttriumhalt i fasta och flytande prover. Denna metod bestämmer elementinnehållet genom att bestråla provets yta med röntgenstrålar och mäta den karakteristiska toppintensiteten för fluorescensspektrumet i provet. XRF har fördelarna med snabb hastighet, enkel drift och förmågan att bestämma flera element samtidigt. XRF kan dock störas i analysen av yttrium med låg halt, vilket resulterar i stora fel.
4. Induktivt kopplad plasmaemissionsspektrometri (ICP-OES):Induktivt kopplad plasmaemissionsspektrometri är en mycket känslig och selektiv analysmetod som ofta används i multi-elementanalys. Det finfördelar provet och bildar ett plasma för att mäta den specifika våglängden och intensiteten of yttriumemission i spektrometern. Utöver ovanstående metoder finns det andra vanliga metoder för yttriumdetektion, inklusive elektrokemisk metod, spektrofotometri, etc. Valet av en lämplig detektionsmetod beror på faktorer som provets egenskaper, erforderligt mätområde och detektionsnoggrannhet samt kalibreringsstandarder krävs ofta för kvalitetskontroll för att säkerställa mätresultatens noggrannhet och tillförlitlighet.
Specifik tillämpning av yttrium atomabsorptionsmetod
Vid elementmätning är induktivt kopplad plasmamasspektrometri (ICP-MS) en mycket känslig analysteknik med flera element, som ofta används för att bestämma koncentrationen av element, inklusive yttrium. Följande är en detaljerad process för att testa yttrium i ICP-MS:
1. Provberedning:
Provet behöver vanligtvis lösas eller dispergeras i flytande form för ICP-MS-analys. Detta kan göras genom kemisk upplösning, uppvärmning eller andra lämpliga beredningsmetoder.
Förberedelsen av provet kräver extremt rena förhållanden för att förhindra kontaminering av externa element. Laboratoriet bör vidta nödvändiga åtgärder för att undvika provkontamination.
2. ICP-generering:
ICP genereras genom att införa argon eller argon-syreblandad gas i en sluten kvartsplasmabrännare. Högfrekvent induktiv koppling ger en intensiv plasmaflamma, vilket är utgångspunkten för analysen.
Temperaturen på plasman är cirka 8000 till 10000 grader Celsius, vilket är tillräckligt högt för att omvandla elementen i provet till joniskt tillstånd.
3. Jonisering och separation:När provet kommer in i plasman joniseras elementen i det. Det betyder att atomerna förlorar en eller flera elektroner och bildar laddade joner. ICP-MS använder en masspektrometer för att separera jonerna från olika grundämnen, vanligtvis genom förhållande mellan massa och laddning (m/z). Detta gör att joner av olika grundämnen kan separeras och därefter analyseras.
4. Masspektrometri:De separerade jonerna går in i en masspektrometer, vanligen en kvadrupol masspektrometer eller en magnetisk scanning masspektrometer. I masspektrometern separeras jonerna från olika grundämnen och detekteras enligt deras förhållande mellan massa och laddning. Detta gör att närvaron och koncentrationen av varje element kan bestämmas. En av fördelarna med induktivt kopplad plasmamasspektrometri är dess höga upplösning, vilket gör att den kan detektera flera element samtidigt.
5. Databehandling:Data som genereras av ICP-MS behöver vanligtvis bearbetas och analyseras för att bestämma koncentrationen av elementen i provet. Detta inkluderar att jämföra detekteringssignalen med standarder för kända koncentrationer och att utföra kalibrering och korrigering.
6. Resultatrapport:Det slutliga resultatet presenteras som koncentrationen eller massprocenten av elementet. Dessa resultat kan användas i en mängd olika tillämpningar, inklusive geovetenskap, miljöanalys, livsmedelstestning, medicinsk forskning, etc.
ICP-MS är en mycket noggrann och känslig teknik som är lämplig för analys av flera element, inklusive yttrium. Det kräver dock komplex instrumentering och expertis, så det utförs vanligtvis i ett laboratorium eller ett professionellt analyscenter. I det faktiska arbetet är det nödvändigt att välja lämplig mätmetod enligt platsens specifika behov. Dessa metoder används i stor utsträckning vid analys och detektion av ytterbium i laboratorier och industrier.
Efter att ha sammanfattat ovanstående kan vi dra slutsatsen att yttrium är ett mycket intressant kemiskt grundämne med unika fysikaliska och kemiska egenskaper, vilket är av stor betydelse inom vetenskaplig forskning och tillämpningsområden. Även om vi har gjort vissa framsteg i vår förståelse av det, finns det fortfarande många frågor som behöver ytterligare forskning och utforskning. Jag hoppas att vår introduktion kan hjälpa läsarna att bättre förstå detta fascinerande element och inspirera allas kärlek till vetenskap och intresse för utforskning.
För mer information plskontakta ossnedan:
Tel&whats:008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
Posttid: 2024-nov-28