Yttrium

Yttrium
[Kr] 4d1 5s2 89 Y 39
↓ Periodická tabulka ↓
Obecné
Název, značka, číslo	Yttrium, Y, 39
Cizojazyčné názvy	lat. Yttrium
Skupina, perioda, blok	3. skupina, 5. perioda, blok d
Chemická skupina	Přechodné kovy
Koncentrace v zemské kůře	28,1 až 34 ppm
Koncentrace v mořské vodě	0,0003 mg/l
Vzhled	Šedý až stříbřitě bílý přechodný kov
Identifikace
Registrační číslo CAS	7440-65-6
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost	88,90585
Atomový poloměr	180 pm
Kovalentní poloměr	190 pm
Iontový poloměr	92 pm
Elektronová konfigurace	[Kr] 4d1 5s2
Oxidační čísla	I, II, III
Elektronegativita (Paulingova stupnice)	1,22
Ionizační energie
První	600 KJ/mol
Druhá	1180 KJ/mol
Třetí	1980 KJ/mol
Látkové vlastnosti
Krystalografická soustava	Šesterečná
Molární objem	19,88×10−6 m3/mol
Mechanické vlastnosti
Hustota	4,472 g/cm3
Skupenství	Pevné
Tlak syté páry	100 Pa při 2320K
Rychlost zvuku	3300 m/s
Termické vlastnosti
Tepelná vodivost	17,2 W⋅m−1⋅K−1
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání	1525,85 °C (1 799 K)
Teplota varu	3335,85 °C (3 609 K)
Skupenské teplo tání	11,42 KJ/mol
Skupenské teplo varu	365 KJ/mol
Měrná tepelná kapacita	26,53 Jmol−1K−1
Elektromagnetické vlastnosti
Elektrická vodivost	1,66×106 S/m
Měrný elektrický odpor	596 nΩ·m
Standardní elektrodový potenciál	-2,37 V
Magnetické chování	Paramagnetický
Bezpečnost
GHS02 GHS07 [1] Nebezpečí[1]
R-věty	R11
S-věty	S7/9, S16, S33
Izotopy
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P 87Y umělý 3,35 dne ε - 87Sr γ 0,48 87Sr 88Y umělý 106,6 dne ε - 88Sr γ 1,83 88Sr 89Y 100% je stabilní s 50 neutrony 90Y umělý 2,67 dne β− 2,28 90Zr γ 2,18 90Zr 91Y umělý 58,5 dne β− 1,54 91Zr γ 1,20 91Zr
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Sc ⋏ Stroncium ≺ Y ≻ Zirkonium ⋎ Lu

Yttrium (chemická značka Y, latinsky Yttrium) je šedý až stříbřitě bílý, přechodný kovový prvek, chemicky silně příbuzný prvkům skupiny lanthanoidů. Hlavní uplatnění nalézá ve výrobě barevných televizních obrazovek.

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti

Yttrium je stříbřitě bílý, středně tvrdý, poměrně vzácný přechodný kov.

Vůči působení vzdušného kyslíku je poměrně stálé, pouze v práškovité formě podléhá za vyšších teplot spontánní oxidaci. Odolává i působení vody, ale snadno se rozpouští ve zředěných minerálních kyselinách, především v kyselině chlorovodíkové (HCl).

Ve sloučeninách se vyskytuje prakticky pouze v mocenství Y³⁺.

Bylo objeveno v roce 1794 finským chemikem Johanem Gadolinem a poprvé bylo v čisté formě izolováno Friedrichem Wöhlerem roku 1828. Název získalo podle obce Ytterby u Stockholmu, kde geolog Carl Axel Arrhennius nalezl v roce 1787 do té doby neznámý nerost, který dal Gadolinovi k prozkoumání. Obdobně dostalo název i ytterbium, terbium a erbium.

Výskyt a výroba

Yttrium je v zemské kůře obsaženo v množství přibližně 28–40 mg/kg. V mořské vodě je jeho koncentrace kolem 0,000 3 mg/l. Ve vesmíru připadá jeden atom yttria na 10 miliard atomů vodíku.

V zemské kůře se čisté yttrium nenachází. Vyskytuje se pouze ve formě sloučenin, ale vždy se jedná o směsné minerály, které obsahují lanthanoidy a v některých případech je yttrium přítomno v uranových rudách. Nejznámějšími průmyslově využívanými surovinami jsou monazitové písky, v nichž převládají fosforečnany ceru a lanthanu a bastnäsity – směsné fluorouhličitany prvků vzácných zemin.

Velká ložiska těchto rud se nalézají v USA, Číně a Vietnamu. Významným zdrojem jsou i fosfátové suroviny – apatity z poloostrova Kola v Rusku. V roce 2018 byl ohlášen nález ložiska bohatého na yttrium, dysprosium, europium a terbium poblíž japonského ostrůvku Minami Torišima (asi 1 850 km jihovýchodně od Tokia).^[2]

Vzhledem k omezené dostupnosti hrozil v nejbližších letech kritický nedostatek zdrojů prvku pro technologické využití.^[3] Výše uvedený nález by mohl tuto situaci změnit.

Průmyslová výroba yttria vychází obvykle z lanthanoidových rud. Hornina se louží směsí kyseliny sírové a chlorovodíkové a ze vzniklého roztoku solí se přídavkem hydroxidu sodného vysráží hydroxidy yttria a lanthanoidů.

Separace jednotlivých prvků se provádí řadou různých postupů – kapalinovou extrakcí komplexních solí, ionexovou chromatografií nebo selektivním srážením nerozpustných komplexních solí.

Příprava čistého kovu obvykle probíhá redukcí solí yttria vápníkem. Redukci fluoridu yttritého popisuje rovnice:

2 YF₃ + 3 Ca → 2 Y + 3 CaF₂

Použití a sloučeniny

Většina světové produkce yttria slouží v současné době jako základní materiál při syntéze luminoforů pro výrobu vakuových obrazovek barevných televizorů. Společně s oxidy europia se sloučeniny yttria nanášejí na vnitřní stranu televizní obrazovky, kde po dopadu urychleného elektronu vydávají červené luminiscenční záření.

Oxidy železa, hliníku a yttria (granáty) Y₃Fe₅O₁₂ a Y₃Al₅O₁₂ mají tvrdost až 8,5 Mohsovy stupnice a používají se při výrobě šperků jako levná náhrada diamantu. Nacházejí uplatnění i jako snímací členy akustické energie a při výrobě infračervených laserů.

V metalurgii se přídavky malého množství yttria do slitin hliníku a hořčíku (duralů) značně zvyšuje jejich pevnost. Ve slitinách hliníku navíc zvyšuje vodivost. Tato slitina se používá se do drátů vysokého napětí. Litina s obsahem yttria získává značně vyšší tvárnost a kujnost – tzv. kujná litina. Při výrobě vanadu a některých dalších neželezných kovů slouží yttrium k odstraňování kyslíku – deoxidaci vyráběného kovu.

Při výrobě skla a keramiky působí přídavky oxidu yttritého zvýšení bodu tání, zlepšují odolnost proti tepelnému šoku a snižují tepelnou roztažnost produktu .

Sloučenina (Y_1,2Ba_0,8CuO₄) vykazuje supravodivé vlastnosti i při teplotách kolem 90 K, tedy nad bodem varu kapalného dusíku a je proto perspektivním materiálem pro výrobu prakticky využitelných supravodivých materiálů.

Odkazy

Reference

Literatura

• Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, Academia, Praha 1973
• Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
• Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
• N. N. Greenwood – A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu yttrium na Wikimedia Commons
• Slovníkové heslo yttrium ve Wikislovníku