Itrijum

Uredi veze
S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Itrijum
Opšta svojstva
Ime, simbolitrijum, Y
Izgledsrebrnasto beo
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
Sc
↑
Y
↓
La[a]
stroncijum ← itrijum → cirkonijum ‍
Atomski broj (Z)39
Grupa, periodagrupa 3, perioda 5
Blokd-blok
Kategorija  prelazni metal
Rel. at. masa (Ar)88,90584(2)[2]
El. konfiguracija
po ljuskama
2, 8, 18, 9, 2
Fizička svojstva
Tačka topljenja1799 K ​(1526 °‍C, ​2779 °F)
Tačka ključanja3203 K ​(2930 °‍C, ​5306 °F)
Gustina pri s.t.4,472 g/cm3
tečno st., na t.t.4,24 g/cm3
Toplota fuzije11,42 kJ/mol
Toplota isparavanja363 kJ/mol
Mol. topl. kapacitet26,53 J/(mol·K)
Napon pare
P (Pa) 100 101 102
na T (K) 1883 2075 (2320)
P (Pa) 103 104 105
na T (K) (2627) (3036) (3607)
Atomska svojstva
Elektronegativnost1,22
Energije jonizacije1: 600 kJ/mol
2: 1180 kJ/mol
3: 1980 kJ/mol
Atomski radijus180 pm
Kovalentni radijus190±7 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura ​zbijena heksagonalna (HCP)
Zbijena heksagonalna (HCP) kristalna struktura za itrijum
Brzina zvuka tanak štap3300 m/s (na 20 °‍C)
Topl. širenjeα, poli: 10,6 µm/(m·K) (na s.t.)
Topl. vodljivost17.2 W/(m·K)
Električna otpornostα, poli: 596 nΩ·m (na s.t.)
Magnetni rasporedparamagnetičan[3]
Magnetna susceptibilnost (χmol)+2,15·10−6 cm3/mol (2928 K)[4]
Jangov modul63,5 GPa
Modul smicanja25,6 GPa
Modul stišljivosti41,2 GPa
Poasonov koeficijent0,243
Brinelova tvrdoća200–589 MPa
CAS broj7440-65-5
Istorija
Imenovanjepo Iterviju (Švedska) i njegovom mineralu iterbitu (gadolinitu)
OtkrićeJohan Gadolin (1794)
Prva izolacijaFridrih Veler (1838)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
87Y syn 3,4 d ε 87Sr
γ –
88Y syn 106,6 d ε 88Sr
γ –
89Y 100% stabilni
90Y syn 2,7 d β− 90Zr
γ –
91Y syn 58,5 d β− 91Zr
γ –
reference • Vikipodaci

Itrijum (lat. yttrium) jeste hemijski element koji ima hemijski simbol Y i atomski broj 39. Spada u metale IIIB grupe periodnog sistema. To je srebrnasto svetli prelazni metal, sličan lantanoidima, a često se ubraja u retke zemne elemente.[5] Itrijum se gotovo uvek nalazi zajedno sa lantanoidima u retkim zemnim metalima i nikad se u prirodi ne može naći kao samorodni element. Ima samo jedan stabilan izotop 89Y, koji se jedini i može naći u prirodi.

Karl Aksel Arenijus je 1787. godine pronašao novi mineral nedaleko od sela Iterbi u Švedskoj te mu dao ime itterbit (gadolinit) po imenu sela. U Arenijusovom uzorku, Johan Gadolin je 1789. godine otkrio itrijum oksid,[6] a Anders Gustaf Ekeberg je novom oksidu da ime itrija. Elementarni itrijum je prvi put izolovao Fridrih Veler 1828. godine.[7]

Najvažniji vid upotrebe itrijuma je dobijanje fosforoscentnih boja, kao na primer za crvenu boju u starijim televizorskim ekranima na bazi katodnih cevi (CRT ekrani) ali i za novije LCD ekrane.[8] Takođe se koristi i u proizvodnji elektrodi, elektrolita, elektronskih filtera, lasera i superprovodnika; u razne medicinske svrhe kao i za dodavanje raznim materijalima radi poboljšanja njihovih osobina. Ne postoje dokazi da itrijum ima neku biološku ulogu, a izlaganje jedinjenjima itrijuma može dovesti do plućnih bolesti kod ljudi.[9]

Istorija[uredi | uredi izvor]

Godine 1787. vojni poručnik i povremeni hemičar Karl Aksel Arenijus pronašao je teški crni kamen u starom kamenolomu u blizini švedskog sela Iterbi (danas deo Stokholmskog arhipelaga).[10] Verujući da je pronašao novi nepoznati mineral koji sadrži, tada novootkriveni, element volfram,[11] dao mu je ime iterbit.[12] Arenijus je taj primerak poslao brojnim hemičarima radi daljnje analize.[10]

Johan Gadolin je otkrio itrijum oksid

Johan Gadolin sa Univerziteta Abo otkrio je 1789. novi oksid odnosno zemlju u Arenijusovom uzorku a svoju potpunu analizu objavio je 1794. godine.[13][b] Anders Gustaf Ekeberg je 1797. godine potvrdio ovo otkriće i novom oksidu dao naziv yttria.[14]

U narednim decenijama nakon što je Antoan Lavoazje razvio prvu modernu definiciju hemijskih elemenata, postojalo je verovanje da se zemlje mogu redukovati do svog osnovnog elementa, što bi značilo da je otkriće svake nove zemlje (oksida) jednako otkriću elementa od kojeg je ona potekla, što bi u ovom slučaju značilo itrijum.[v]

Karl Gustav Mosander je 1843. godine otkrio da uzorci itrijuma sadrže tri oksida: beli itrijum oksid (itrija), žuti terbijum oksid (u to vreme se zvalo erbija što je kasnije promenjeno) i ružičasto obojeni erbijum oksid (koji se u to vreme zvao terbija.[15] Četvrti oksid, iterbijum oksid, je izolovao Žan Šarl Galisad de Marinjak tek 1878. godine.[16] Iz svakog ovog oksida kasnije su izolovani novi čisti elementi, a svaki od njih je, na neki način, dobio ime po selu Iterbiju, u čijoj je blizini kamenolom gde su pronađeni (pogledati sekcije istorije kod iterbijuma, terbijuma i erbijuma).[17] U sledećim decenijama iz Gadolinove itrijume otkriveno je sedam novih metala.[10] Međutim, pošto je itrijum bio mineral, a ne oksid, Martin Hajnrih Klaprot mu je dao ime gadolinit u čast njegovog pronalazača Gadolina.[10]

Čisti metalni itrijum je izolovan 1828. godine kada je Fridrih Veler zagrejavao anhidratni itrijum(III) hlorida sa kalijumom:[18][19]

YCl3 + 3 K → 3 KCl + Y

Sve do početka 1920-ih, za ovaj hemijski element korišten je simbol Yt, nakon čega je promenjen u sadašnji simbol Y.[20] Godine 1987. otkriveno je da jedinjenje itrijuma itrijum-barijum-bakar oksid pokazuje osobine superprovodljivosti na visokim temperaturama.[21] To je bio tek drugi otkriveni materijal koji je imao ovu osobinu i prvi koji ima osobinu superprovodljivosti iznad (ekonomski važne) tačke ključanja azota.[g] Osim ovog spoja, otkriveno je i jedinjenje itrijum paladijum boriđkarbida koji je takođe pokazao slične osobine superprovodljivosti na relativno visokoj temperaturi od 23 K.[22]

Osobine[uredi | uredi izvor]

Dendrični sublimirani itrijum čistoće 99,99% i kocka od 1 cm3 čistoće 99,9%

Itrijum je mek, srebreno sjajni metal, visoko kristalizovani prelazni metal 3. grupe periodnog sistema. Kao što se i očekuje po periodičnom trendu, on je manje elektronegativan od svog prethodnika u grupi skandijuma i manje elektronegativan od sledećeg člana u 5. periodi cirkonijuma. Osim toga, njegova elektronegativnost se može porediti sa sledećim elementom u 3. grupi, lutecijumom, zbog kontrakcije lantanoida.[23][24] Itrijum je prvi element d-bloka u 5. periodi.

Čisti element je relativno stabilan na vazduhu u većim komadima zbog pasiviziranja tokom kojeg se na njegovoj površini formira zaštitni sloj oksida Y
2O
3, slično kao kod aluminijuma. Ovaj zaštitni sloj može doseći debljinu i do 10 µm kada se itrijum zagreva na 750°C u okruženju vodene pare.[25] Međutim, fino isitnjeni prah itrijuma je vrlo nestabilan na vazduhu. Opiljci ili strugotine metala se mogu vrlo lako zapaliti u vazduhu već na temperaturi od 400 °C.[7] Itrijum nitrid (YN) se formira kada se metal zagreje na 1000 °C u okruženju azota.[25]

Njegove hemijske osobine podsećaju na magnezijum. Sa vodom reaguje veoma sporo gradeći hidroksid.

Sličnost sa lantanoidima[uredi | uredi izvor]

Sličnosti itrijuma sa lantanoidima su tako velike da se on u prošlosti dugo vremena svrstavao s njima u retke zemne elemente,[5] uvek nalazio povezan s njima u retkim zemnim mineralima.[26] U hemijskom smislu, itrijum je više sličan ovim elementima od svog komšije u periodnom sistemu, skandijuma,[27] a ako bi se fizičke osobine naznačile u odnosu na atomski broj tada bi on imao prividne brojeve između 64,5 i 67,5, što bi ga svrstalo između lantanoida gadolinijuma i erbijuma.[28]

On često spada u isti raspon reda reakcija,[25] sličan je kao terbijum i disprozijum po svojoj hemijskoj reaktivnosti.[8] Itrijum je vrlo blizak po veličini teškim lantanoidnim jonima u rastvorima takozvane itrijumske grupe, a hemijski se ponaša kao da je jedan od njih.[25][29] Iako su lantanoidi celi jedan red ispod itrijuma u periodnom sistemu, sličnosti atomskog radijusa s njima se može objasniti takozvanom kontrakcijom lantanoida.[30]

Jedna od malobrojnih nešto značajnijih razlika između hemije itrijuma i lantanoida je to što je itrijum gotovo isključivo trovalentan, dok gotovo pola lantanoida ima valenciju različitu od tri.[25]

Napomene[uredi | uredi izvor]

  1. ^ U literaturi postoji neslaganje oko toga da li bi lantan (La) ili lutecijum (Lu) trebalo da budu sledeći element u grupi 3 ispod itrijuma. IUPAC je pokrenuo projekat 18. decembra 2015. godine da bi se izvela preporuka.[1]
  2. ^ Albert Stwertka 1998. u svojoj knjizi na str. 115 navodi da se identifikacija desila 1789. godine ali nije objavljena. Van der Krogt 2005. citira originalnu publikaciju navodeći godinu 1794. i Gadolina.
  3. ^ Zemljama se davao naziv sa sufiksom -a, dok su novootkriveni elementi obično dobijali sufiks -ijum.
  4. ^ Tc za itrijum-barijum-bakar oksid je na 93 K, a tačka ključanja azota je na 77 K.

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ IUPAC, 18 December 2015
  2. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  3. ^ Lide, D. R., ur. (2005). „Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds”. CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (86th izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. Arhivirano iz originala 03. 03. 2011. g. Pristupljeno 08. 01. 2021. 
  4. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 0-8493-0464-4. 
  5. ^ a b IUPAC (2005). N G Connelly; T Damhus, ur. Nomenclature of Inorganic Chemistry: IUPAC Recommendations 2005 (PDF). R M Hartshorn; A T Hutton. RSC Publishing. str. 51. ISBN 0-85404-438-8. Pristupljeno 17. 12. 2007. 
  6. ^ Krogt 2005.
  7. ^ a b Lide, David R., ur. (2007). „Yttrium”. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 4. urednici CRC. New York City: CRC Press. str. 41. ISBN 978-0-8493-0488-0. 
  8. ^ a b Simon A. Cotton (15. 3. 2006). „Scandium, Yttrium & the Lanthanides: Inorganic & Coordination Chemistry”. Encyclopedia of Inorganic Chemistry. ISBN 0-470-86078-2. doi:10.1002/0470862106.ia211. 
  9. ^ OSHA (11. 1. 2007). „Occupational Safety and Health Guideline for Yttrium and Compounds”. United States Occupational Safety and Health Administration. Arhivirano iz originala 2. 3. 2013. g. Pristupljeno 10. 6. 2014.  Nepoznati parametar |DUPLICATE_access-date= ignorisan (pomoć)
  10. ^ a b v g Van der Krogt 2005
  11. ^ Emsley 2001, str. 496
  12. ^ Ytterbit je dobio ime po selu u blizini kojeg je otkriven, uz dodatak sufiksa -it koji označava da se radi o mineralu
  13. ^ Gadolin 1794.
  14. ^ Greenwood 1997, str. 944
  15. ^ Mosander, Carl Gustaf (1843). „Ueber die das Cerium begleitenden neuen Metalle Lathanium und Didymium, so wie über die mit der Yttererde vorkommen-den neuen Metalle Erbium und Terbium”. Annalen der Physik und Chemie. 60 (2): 297—315. Bibcode:1843AnP...136..297M. doi:10.1002/andp.18431361008.  Mosander, C. G. (1843). „Ueber die das Cerium begleitenden neuen Metalle Lanthanium und Didymium, so wie über die mit der Ytterede vorkommenden neuen Metalle Erbium und Terbium”. Annalen der Physik und Chemie. 136 (10): 297—315. Bibcode:1843AnP...136..297M. doi:10.1002/andp.18431361008. 
  16. ^ „ytterbium”. Encyclopaedia Britannica. urednici Britannica. Encyclopædia Britannica, Inc. 2005. 
  17. ^ Stwertka 1998., str. 115
  18. ^ Heiserman David L. (1992). „Element 39: Yttrium”. Exploring Chemical Elements and their Compounds. New York: TAB Books. str. 150—152. ISBN 0-8306-3018-X. 
  19. ^ Friedrich Wöhler (1828). „Ueber das Beryllium und Yttrium”. Annalen der Physik. 89 (8): 577—582. Bibcode:1828AnP....89..577W. doi:10.1002/andp.18280890805. 
  20. ^ Coplen, Tyler B.; Peiser, H. S. (1998). „History of the Recommended Atomic-Weight Values from 1882 to 1997: A Comparison of Differences from Current Values to the Estimated Uncertainties of Earlier Values (Technical Report)”. Pure Appl. Chem. IUPAC Inorganic Chemistry Division Commission on Atomic Weights and Isotopic Abundances. 70 (1): 237—257. S2CID 96729044. doi:10.1351/pac199870010237.  Coplen, Tyler B.; Peiser, H. S. (1998). „History of the recommended atomic-weight values from 1882 to 1997: A comparison of differences from current values to the estimated uncertainties of earlier values (Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 70: 237—257. S2CID 96729044. doi:10.1351/pac199870010237. 
  21. ^ Wu, M. K.; et al. (1987). „Superconductivity at 93 K in a New Mixed-Phase Y-Ba-Cu-O Compound System at Ambient Pressure”. Physical Review Letters. 58 (9): 908—910. Bibcode:1987PhRvL..58..908W. PMID 10035069. S2CID 18428336. doi:10.1103/PhysRevLett.58.908. 
  22. ^ R. J. Cava, H. Takagi, B. Batlogg, H. W. Zandbergen et al. (1991): Superconductivity at 23 K in yttrium palladium boride carbide, Nature 367, 146 - 148 (13. januar 1994); Cava, R. J.; Takagi, H.; Batlogg, B.; Zandbergen, H. W.; Krajewski, J. J.; Peck, W. F.; Van Dover, R. B.; Felder, R. J.; Siegrist, T.; Mizuhashi, K.; Lee, J. O.; Eisaki, H.; Carter, S. A.; Uchida, S. (1994). „Superconductivity at 23 K in yttrium palladium boride carbide”. Nature. 367 (6459): 146—148. Bibcode:1994Natur.367..146C. S2CID 4330272. doi:10.1038/367146a0. 
  23. ^ Greenwood 1997., str. 946
  24. ^ Hammond, C. R. (1985). „Yttrium”. The Elements (PDF). Fermi National Accelerator Laboratory. str. 4—33. ISBN 0-04-910081-5. Arhivirano (PDF) iz originala 26. 6. 2008. g. Pristupljeno 28. 6. 2008. 
  25. ^ a b v g d Daane 1968., str. 817
  26. ^ Emsley 2001, str. 498
  27. ^ Daane 1968, str. 810
  28. ^ Daane 1968, str. 815
  29. ^ Greenwood 1997, str. 945
  30. ^ Greenwood 1997, str. 1234

Literatura[uredi | uredi izvor]

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Itrijum na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Итријум&oldid=27548682”