Ви знали? Процес відкриття людиниітрійбув сповнений поворотів і викликів. У 1787 році швед Карл Аксель Арреніус випадково виявив щільну і важку чорну руду в кар’єрі поблизу свого рідного міста Іттербю і назвав її «Іттербіт». Після цього багато вчених, включаючи Йохана Гадоліна, Андерса Густава Екберга, Фрідріха Велера та інших, провели поглиблені дослідження цієї руди.
У 1794 році фінський хімік Йохан Гадолін успішно виділив новий оксид з ітербієвої руди і назвав його ітрієм. Це був перший раз, коли люди явно виявили рідкоземельний елемент. Однак це відкриття не відразу привернуло широку увагу.
З часом вчені виявили й інші рідкоземельні елементи. У 1803 році німець Клапрот і шведи Гіцінгер і Берцеліус відкрили церій. У 1839 році швед Мозандер відкривлантан. У 1843 році він відкрив ербій ітербій. Ці відкриття стали важливою основою для наступних наукових досліджень.
Лише в кінці 19 століття вчені успішно відокремили елемент «ітрій» від ітрієвої руди. У 1885 році австрієць Вільсбах відкрив неодим і празеодім. У 1886 році Буа-Бодран відкривдиспрозій. Ці відкриття ще більше збагатили велике сімейство рідкоземельних елементів.
Протягом більш ніж століття після відкриття ітрію через обмеження технічних умов вчені не могли очистити цей елемент, що також викликало деякі академічні суперечки та помилки. Однак це не зупинило вчених від захоплення вивченням ітрію.
На початку 20-го століття, з постійним прогресом науки і техніки, вчені нарешті змогли очищати рідкоземельні елементи. У 1901 році француз Ежен де Марсель відкривєвропій. У 1907-1908 роках австрієць Вільсбах і француз Урбен незалежно один від одного відкрили лютецій. Ці відкриття стали важливою основою для наступних наукових досліджень.
У сучасній науці і техніці застосування ітрію стає все більш широким. З безперервним прогресом науки і техніки наше розуміння і застосування ітрію ставатиме все більш глибоким.
Галузі застосування елемента ітрію
1.Оптичне скло та кераміка:Ітрій широко використовується у виробництві оптичного скла та кераміки, головним чином у виробництві прозорої кераміки та оптичного скла. Його сполуки мають відмінні оптичні властивості і можуть бути використані для виготовлення компонентів лазерів, волоконно-оптичних комунікацій та іншого обладнання.
2. Люмінофори:Сполуки ітрію відіграють важливу роль у люмінофорах і можуть випромінювати яскраву флуоресценцію, тому їх часто використовують для виготовлення екранів телевізорів, моніторів та освітлювального обладнання.Оксид ітріюта інші сполуки часто використовуються як люмінесцентні матеріали для підвищення яскравості та чіткості світла.
3. Легуючі добавки: У виробництві металевих сплавів ітрій часто використовують як добавку для поліпшення механічних властивостей і корозійної стійкості металів.Ітрієві сплавичасто використовуються для виготовлення високоміцної сталі таалюмінієві сплави, що робить їх більш жаростійкими та стійкими до корозії.
4. Каталізатори: Сполуки ітрію відіграють важливу роль у деяких каталізаторах і можуть прискорювати швидкість хімічних реакцій. Вони використовуються для виготовлення пристроїв очищення вихлопних газів автомобілів і каталізаторів у промислових виробничих процесах, допомагаючи зменшити викиди шкідливих речовин.
5. Технологія медичної візуалізації: Ізотопи ітрію використовуються в технології медичної візуалізації для отримання радіоактивних ізотопів, наприклад, для маркування радіофармацевтичних препаратів і діагностики ядерної медичної візуалізації.
6. Лазерна технологія:Ітрієві іонні лазери - це звичайний твердотільний лазер, який використовується в різних наукових дослідженнях, лазерній медицині та промислових застосуваннях. Виробництво цих лазерів вимагає використання певних сполук ітрію як активаторів.Ітрієві елементиі їх сполуки відіграють важливу роль у сучасній науці, техніці та промисловості, включаючи багато галузей, таких як оптика, матеріалознавство та медицина, і зробили позитивний внесок у прогрес і розвиток людського суспільства.
Фізичні властивості ітрію
Атомний номерітрійдорівнює 39 і його хімічний символ Y.
1. Зовнішній вигляд:Ітрій — сріблясто-білий метал.
2. Щільність:Щільність ітрію становить 4,47 г/см3, що робить його одним із відносно важких елементів земної кори.
3. Температура плавлення:Точка плавлення ітрію становить 1522 градуси за Цельсієм (2782 градуси за Фаренгейтом), що означає температуру, при якій ітрій перетворюється з твердого стану в рідкий за теплових умов.
4. Точка кипіння:Точка кипіння ітрію становить 3336 градусів за Цельсієм (6037 градусів за Фаренгейтом), що означає температуру, при якій ітрій перетворюється з рідини на газ за теплових умов.
5. Фаза:При кімнатній температурі ітрій знаходиться в твердому стані.
6. Провідність:Ітрій є хорошим провідником електрики з високою провідністю, тому він має певне застосування у виробництві електронних пристроїв і схемотехніці.
7. Магнетизм:Ітрій є парамагнітним матеріалом при кімнатній температурі, що означає, що він не має явної магнітної реакції на магнітні поля.
8. Кристалічна структура: Ітрій існує в гексагональній щільно упакованій кристалічній структурі.
9. Атомний об'єм:Атомний об'єм ітрію становить 19,8 кубічних сантиметрів на моль, що відноситься до об'єму, зайнятого одним молем атомів ітрію.
Ітрій є металевим елементом з відносно високою щільністю та температурою плавлення, а також має добру провідність, тому він має важливі застосування в електроніці, матеріалознавстві та інших галузях. У той же час ітрій також є відносно поширеним рідкісним елементом, який відіграє важливу роль у деяких передових технологіях і промислових застосуваннях.
Хімічні властивості ітрію
1. Хімічний символ і група: хімічним символом ітрію є Y, і він розташований у п’ятому періоді періодичної таблиці, третій групі, яка подібна до елементів лантаноїдів.
2. Електронна структура. Електронна структура ітрію така: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s². У зовнішньому електронному шарі ітрій має два валентних електрони.
3. Валентний стан: ітрій зазвичай має валентний стан +3, який є найпоширенішим валентним станом, але він також може мати валентні стани +2 і +1.
4. Реакційна здатність. Ітрій є відносно стабільним металом, але він поступово окислюється під впливом повітря, утворюючи шар оксиду на поверхні. Через це ітрій втрачає свій блиск. Щоб захистити ітрій, його зазвичай зберігають у сухому середовищі.
5. Реакція з оксидами: Ітрій реагує з оксидами з утворенням різних сполук, у т.ч.оксид ітрію(Y2O3). Оксид ітрію часто використовують для виробництва люмінофорів і кераміки.
6. **Реакція з кислотами**: Ітрій може реагувати з сильними кислотами з утворенням відповідних солей, таких якхлорид ітрію (YCl3) абосульфат ітрію (Y2(SO4)3).
7. Реакція з водою: ітрій не реагує безпосередньо з водою за звичайних умов, але за високих температур він може реагувати з водяною парою з утворенням водню та оксиду ітрію.
8. Реакція з сульфідами та карбідами: ітрій може реагувати з сульфідами та карбідами з утворенням відповідних сполук, таких як сульфід ітрію (YS) та карбід ітрію (YC2). 9. Ізотопи. Ітрій має кілька ізотопів, найстабільнішим з яких є ітрій-89 (^89Y), який має тривалий період напіврозпаду та використовується в ядерній медицині та маркуванні ізотопів.
Ітрій є відносно стабільним металевим елементом із кількома валентними станами та здатністю реагувати з іншими елементами з утворенням сполук. Він має широкий спектр застосувань в оптиці, матеріалознавстві, медицині та промисловості, особливо у виробництві люмінофорів, кераміки та лазерних технологій.
Біологічні властивості ітрію
Біологічні властивостіітрійв живих організмах відносно обмежені.
1. Наявність і споживання: хоча ітрій не є необхідним для життя елементом, слідові кількості ітрію можна знайти в природі, включаючи ґрунт, скелі та воду. Організми можуть поглинати незначні кількості ітрію через харчовий ланцюг, зазвичай із ґрунту та рослин.
2. Біодоступність: Біодоступність ітрію відносно низька, що означає, що організми зазвичай мають труднощі з ефективним поглинанням і використанням ітрію. Більшість сполук ітрію важко засвоюються організмами, тому вони, як правило, виводяться.
3. Розподіл в організмах. Потрапляючи в організм, ітрій в основному розподіляється в таких тканинах, як печінка, нирки, селезінка, легені та кістки. Зокрема, кістки містять більш високі концентрації ітрію.
4. Метаболізм і екскреція. Метаболізм ітрію в організмі людини відносно обмежений, оскільки він зазвичай залишає організм шляхом екскреції. Більша частина виводиться із сечею, а також може виділятися у вигляді дефекації.
5. Токсичність: через низьку біодоступність ітрій зазвичай не накопичується до шкідливих рівнів у нормальних організмах. Проте вплив високих доз ітрію може мати шкідливий вплив на організми, що призводить до токсичних ефектів. Така ситуація зазвичай трапляється рідко, тому що концентрації ітрію в природі зазвичай низькі, і він не широко використовується або піддається впливу організмів. Біологічні характеристики ітрію в організмах в основному проявляються в його присутності в слідових кількостях, низькій біодоступності та тому, що він не є необхідним елементом на все життя. Хоча він не має явного токсичного впливу на організми за звичайних обставин, вплив високих доз ітрію може спричинити загрозу здоров’ю. Тому наукові дослідження та моніторинг все ще важливі для безпеки та біологічних ефектів ітрію.
Поширення ітрію в природі
Ітрій є рідкоземельним елементом, який відносно широко поширений у природі, хоча він не існує в чистому елементарному вигляді.
1. Поширення в земній корі: кількість ітрію в земній корі відносно низька, із середньою концентрацією близько 33 мг/кг. Це робить ітрій одним з рідкісних елементів.
Ітрій в основному існує у вигляді мінералів, зазвичай разом з іншими рідкоземельними елементами. Деякі основні мінерали ітрію включають ітрієвий залізний гранат (YIG) і оксалат ітрію (Y2(C2O4)3).
2. Географічне поширення: родовища ітрію поширені по всьому світу, але деякі території можуть бути багатими на ітрій. Деякі основні родовища ітрію можна знайти в таких регіонах: Австралія, Китай, Сполучені Штати, Росія, Канада, Індія, Скандинавія тощо. 3. Видобуток і переробка: після видобутку ітрієвої руди зазвичай потрібна хімічна обробка для вилучення та відокремити ітрій. Зазвичай це передбачає процеси кислотного вилуговування та хімічного розділення для отримання ітрію високої чистоти.
Важливо відзначити, що рідкоземельні елементи, такі як ітрій, зазвичай не існують у формі чистих елементів, а змішані з іншими рідкоземельними елементами. Тому вилучення ітрію вищої чистоти вимагає складної хімічної обробки та процесів розділення. Крім того, постачаннярідкоземельні елементиобмежений, тому розгляд їхнього управління ресурсами та екологічної стійкості також є важливим.
Видобуток, видобуток і виплавка елемента ітрію
Ітрій - це рідкоземельний елемент, який зазвичай існує не у формі чистого ітрію, а у формі ітрієвої руди. Нижче наведено детальний вступ до процесу видобутку та очищення елемента ітрію:
1. Видобуток ітрієвої руди:
Розвідка: спочатку геологи та гірничі інженери проводять пошукові роботи, щоб знайти родовища, що містять ітрій. Зазвичай це включає геологічні дослідження, геофізичні дослідження та аналіз проб. Видобуток: як тільки буде знайдено родовище, що містить ітрій, руду видобувають. Ці родовища зазвичай включають оксидні руди, такі як залізоітрієвий гранат (YIG) або оксалат ітрію (Y2(C2O4)3). Дроблення руди: після видобутку руду зазвичай потрібно розбити на дрібніші частини для подальшої обробки.
2. Видобуток ітрію:Хімічне вилуговування: подрібнену руду зазвичай відправляють на плавильний завод, де шляхом хімічного вилуговування добувають ітрій. У цьому процесі зазвичай використовується кислий розчин для вилуговування, такий як сірчана кислота, для розчинення ітрію з руди. Розділення: після розчинення ітрію його зазвичай змішують з іншими рідкоземельними елементами та домішками. Щоб отримати ітрій вищої чистоти, потрібен процес розділення, зазвичай з використанням екстракції розчинником, іонного обміну або інших хімічних методів. Осадження: ітрій відокремлюється від інших рідкоземельних елементів за допомогою відповідних хімічних реакцій з утворенням чистих сполук ітрію. Висушування та прожарювання: Отримані сполуки ітрію зазвичай потрібно висушити та прожарити для видалення будь-якої залишкової вологи та домішок, щоб остаточно отримати чистий металевий ітрій або сполуки.
Методи виявлення ітрію
Загальні методи виявлення ітрію в основному включають атомно-абсорбційну спектроскопію (AAS), мас-спектрометрію з індуктивно пов’язаною плазмою (ICP-MS), рентгенівську флуоресцентну спектроскопію (XRF) тощо.
1. Атомно-абсорбційна спектроскопія (ААС):ААС — це широко використовуваний метод кількісного аналізу, придатний для визначення вмісту ітрію в розчині. Цей метод заснований на явищі поглинання, коли цільовий елемент у зразку поглинає світло певної довжини хвилі. Спочатку зразок перетворюється в вимірювану форму за допомогою етапів попередньої обробки, таких як спалювання газу та сушіння при високій температурі. Потім світло, що відповідає довжині хвилі цільового елемента, пропускається в зразок, вимірюється інтенсивність світла, поглиненого зразком, і розраховується вміст ітрію в зразку шляхом його порівняння зі стандартним розчином ітрію відомої концентрації.
2. Мас-спектрометрія з індуктивно зв'язаною плазмою (ICP-MS):ICP-MS є високочутливим аналітичним методом, придатним для визначення вмісту ітрію в рідких і твердих зразках. Цей метод перетворює зразок на заряджені частинки, а потім використовує мас-спектрометр для аналізу маси. ІСП-МС має широкий діапазон виявлення та високу роздільну здатність і може визначати вміст кількох елементів одночасно. Для виявлення ітрію ICP-MS може забезпечити дуже низькі межі виявлення та високу точність.
3. Рентгенівська флуоресцентна спектрометрія (XRF):XRF — це неруйнівний аналітичний метод, придатний для визначення вмісту ітрію в твердих і рідких зразках. Цей метод визначає вміст елемента шляхом опромінення поверхні зразка рентгенівськими променями та вимірювання характеристичного піку інтенсивності спектра флуоресценції в зразку. XRF має такі переваги, як висока швидкість, проста робота та можливість визначення кількох елементів одночасно. Однак XRF може впливати на аналіз низького вмісту ітрію, що призведе до великих помилок.
4. Оптична емісійна спектрометрія з індуктивно зв'язаною плазмою (ICP-OES):Оптична емісійна спектрометрія з індуктивно пов’язаною плазмою є високочутливим і селективним аналітичним методом, який широко використовується в багатоелементному аналізі. Він розпилює зразок і утворює плазму для вимірювання певної довжини хвилі та інтенсивності oф ітрійвипромінювання в спектрометрі. Крім наведених вище методів, існують інші широко використовувані методи виявлення ітрію, включаючи електрохімічний метод, спектрофотометрію тощо. Вибір відповідного методу виявлення залежить від таких факторів, як властивості зразка, необхідний діапазон вимірювання та точність виявлення, а також стандарти калібрування часто потрібні для контролю якості, щоб забезпечити точність і надійність результатів вимірювань.
Особливості застосування методу атомної абсорбції ітрію
У вимірюванні елементів мас-спектрометрія з індуктивно пов’язаною плазмою (ICP-MS) є високочутливою та багатоелементною технікою аналізу, яка часто використовується для визначення концентрації елементів, зокрема ітрію. Нижче наведено детальний процес тестування ітрію в ICP-MS:
1. Підготовка зразка:
Зразок зазвичай потрібно розчинити або диспергувати в рідку форму для аналізу ICP-MS. Це можна зробити за допомогою хімічного розчинення, розщеплення при нагріванні або інших відповідних методів підготовки.
Підготовка зразка вимагає надзвичайно чистих умов, щоб запобігти забрудненню будь-якими зовнішніми елементами. Лабораторія повинна вжити необхідних заходів, щоб уникнути забруднення зразка.
2. Генерація ICP:
ICP генерується введенням аргону або суміші аргон-кисень у закритий кварцовий плазмовий пальник. Високочастотний індуктивний зв’язок створює інтенсивне полум’я плазми, яке є відправною точкою аналізу.
Температура плазми становить від 8000 до 10000 градусів за Цельсієм, що достатньо для перетворення елементів у зразку в іонний стан.
3. Іонізація та розділення:Коли зразок потрапляє в плазму, елементи в ньому іонізуються. Це означає, що атоми втрачають один або кілька електронів, утворюючи заряджені іони. ІСП-МС використовує мас-спектрометр для розділення іонів різних елементів, зазвичай за відношенням маси до заряду (m/z). Це дозволяє розділяти іони різних елементів і згодом аналізувати.
4. Мас-спектрометрія:Розділені іони надходять у мас-спектрометр, зазвичай квадрупольний мас-спектрометр або магнітний скануючий мас-спектрометр. У мас-спектрометрі іони різних елементів розділяються та виявляються відповідно до їх співвідношення маси до заряду. Це дозволяє визначити присутність і концентрацію кожного елемента. Однією з переваг мас-спектрометрії з індуктивно пов’язаною плазмою є її висока роздільна здатність, що дозволяє виявляти кілька елементів одночасно.
5. Обробка даних:Дані, отримані ICP-MS, зазвичай потрібно обробити та проаналізувати для визначення концентрації елементів у зразку. Це включає порівняння сигналу виявлення зі стандартами відомих концентрацій, а також виконання калібрування та корекції.
6. Звіт про результати:Кінцевий результат представлений як концентрація або масовий відсоток елемента. Ці результати можуть бути використані в різноманітних додатках, включаючи науку про Землю, аналіз навколишнього середовища, тестування харчових продуктів, медичні дослідження тощо.
ІСП-МС є високоточним і чутливим методом, придатним для багатоелементного аналізу, включаючи ітрій. Однак для цього потрібне складне обладнання та досвід, тому його зазвичай виконують у лабораторії чи професійному аналітичному центрі. У реальній роботі необхідно вибрати відповідний метод вимірювання відповідно до конкретних потреб сайту. Ці методи широко використовуються в аналізі та виявленні ітербію в лабораторіях і промисловості.
Підсумовуючи вищесказане, можна зробити висновок, що ітрій є дуже цікавим хімічним елементом з унікальними фізико-хімічними властивостями, який має велике значення в наукових дослідженнях і галузях застосування. Незважаючи на те, що ми досягли певного прогресу в нашому розумінні цього, все ще є багато питань, які потребують подальшого дослідження та дослідження. Я сподіваюся, що наш вступ допоможе читачам краще зрозуміти цей захоплюючий елемент і надихне в кожного любов до науки та інтерес до досліджень.
Для отримання додаткової інформації, будь ласказв'яжіться з наминижче:
Тел&як: 008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
Час публікації: 28 листопада 2024 р