Iterbijum

Uredi veze
S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Iterbijum
Opšta svojstva
Ime, simboliterbijum, Yb
Izgledsrebrnasto beo; sa bledo žutom nijansom[1]
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
–
↑
Yb
↓
No
tulijum ← iterbijum → lutecijum ‍
Atomski broj (Z)70
Grupa, periodagrupa N/D, perioda 6
Blokf-blok
Kategorija  lantanoid
Rel. at. masa (Ar)173,045(10)[2][3][4]
El. konfiguracija
po ljuskama
2, 8, 18, 32, 8, 2
Fizička svojstva
Tačka topljenja1097 K ​(824 °‍C, ​1515 °F)
Tačka ključanja1469 K ​(1196 °‍C, ​2185 °F)
Gustina pri s.t.6,90 g/cm3
tečno st., na t.t.6,21 g/cm3
Toplota fuzije7,66 kJ/mol
Toplota isparavanja129 kJ/mol
Mol. topl. kapacitet26,74 J/(mol·K)
Napon pare
P (Pa) 100 101 102
na T (K) 736 813 910
P (Pa) 103 104 105
na T (K) 1047 (1266) (1465)
Atomska svojstva
Elektronegativnost1,1 (?)
Energije jonizacije1: 603,4 kJ/mol
2: 1174,8 kJ/mol
3: 2417 kJ/mol
Atomski radijus176 pm
Kovalentni radijus187±8 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura ​postraničnocentr. kubična (FCC)
Postraničnocentr. kubična (FCC) kristalna struktura za iterbijum
Brzina zvuka tanak štap1590 m/s (na 20 °‍C)
Topl. širenjeβ, poli: 26,3 µm/(m·K) (na s.t.)
Topl. vodljivost38,5 W/(m·K)
Električna otpornostβ, poli: 0,250 µΩ·m (na s.t.)
Magnetni rasporedparamagnetičan
Magnetna susceptibilnost (χmol)+249,0·10−6 cm3/mol (2928 K)[5]
Jangov modulβ forma: 23,9 GPa
Modul smicanjaβ forma: 9,9 GPa
Modul stišljivostiβ forma: 30,5 GPa
Poasonov koeficijentβ forma: 0,207
Vikersova tvrdoća205–250 MPa
Brinelova tvrdoća340–440 MPa
CAS broj7440-64-4
Istorija
Imenovanjepo Iterbiju (Švedska), gde je iskopavan
OtkrićeŽan Šarl Galisad de Marinjak (1878)
Prva izolacijaKarl Auer fon Velsbah (1906)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
166Yb syn 56,7 h ε 166Tm
168Yb 0,126% stabilni
169Yb syn 32,026 d ε 169Tm
170Yb 3,023% stabilni
171Yb 14,216% stabilni
172Yb 21,754% stabilni
173Yb 16,098% stabilni
174Yb 31,896% stabilni
175Yb syn 4,185 d β− 175Lu
176Yb 12,887% stabilni
177Yb syn 1,911 h β− 177Lu
reference • Vikipodaci

Iterbijum (Yb, lat. ytterbium), je hemijski element iz grupe lantanoida sa rednim brojem 70.[6][7] On je jedan od četiri hemijska elementa koji su dobili ime po švedskom selu Iterbi. Poput ostalih lantanoida, on je srebreno-sjajni teški metal. Osobine iterbijuma ne slede kontrakciju lantanoida, a zbog svoje elektronske konfiguracije ovaj element ima značajno manju gustinu kao i niže temperature topljenja i ključanja od susednih elemenata u periodnom sistemu. Iterbijum je zastupljen u zemljinoj kori u količini od 3,3 ppm. Najvažniji mineral mu je monacit (Ce,La,Th,Nd,Y,Pr,Yb)PO4

Iterbijum je otkrio Žan Šarl Galisad de Marinjak 1878. godine prilikom proučavanja minerala gadolinita. Kasnije, 1907. godine, Žorž Irben, Karl Auer fon Velsbah i Čarls Džejms, nezavisno jedan od drugog, uspeli su iz Marinjakovog iterbijuma izdvoje još jedan element, lutecijum. Velsbah je za ime novog elementa predlagao aldebaranijum, međutim ipak je nakon dugih rasprava i protivno njegovoj volji, zadržano današnje ime iterbijum.

U tehničkom pogledu element i njegova jedinjenja koriste se u vrlo malim količinama, uglavnom zbog vrlo složenog načina njegovog odvajanja od drugih lantanoida, između ostalog koristi se kao dotirajuće sredstvo za lasere na bazi itrijum-aluminijum granata. Iterbijum(III) hlorid i iterbijum(II) jodid su reagensi koji se koriste u raznim organskim reakcijama sinteze.

Istorija[uredi | uredi izvor]

Iterbijum je 1878. otkrio švajcarski hemičar Žan Šarl Galisad de Marinjak. On je detaljnije proučavao gadolinit, te je pokušao da odvoji erbijum koji je nerastvorljiv u vreloj vodi od drugih mineralnih sastojaka putem razlaganja nitrata. Pri tome otkrio je da preostali kristali nisu u potpunosti izgrađeni od crvenkastog erbijum nitrata, već su bili vidljivi i neki bezbojni kristali. Izmereni apsorpcijski spektar pokazao je da se u tom slučaju moralo raditi o kristalima nekog do tad nepoznatog elementa. Marinjak je elementu dao ime iterbijum, prema mestu pronalaska gadolinita u švedskom Iterbiju, kao i njegovoj sličnosti sa itrijumom. Odvajanje oba elementa usledilo je nakon drugog eksperimenta dodavanjem hiposulfitne kiseline u rastvor hlorida.[8][9]

Francuz Žorž Irben, Austrijanac Karl Auer fon Velsbah i Amerikanac Čarls Džejms su, nezavisno jedan od drugog, objavili 1907. godine da Marinjakov iterbijum nije čisti element, već predstavlja smešu dva elementa. Tu smešu su uspeli da razdvoje na čiste hemijske elemente iterbijum i lutecijum. Tom prilikom Karl Auer fon Velsbah je novim elementima dao naziv aldebaranijum (prema zvezdi Aldebaran) i kasiopeijum, dok je Irben predložio nazive neoiterbijum i lutecijum.[10][11] Godine 1909. međunarodna komisija za atomsku masu, u čijem sastavu su bili Frank Viglsvort Klark, Vilhelm Ostvald, Tomas Edvard Torp i Žorž Irben, odlučila je da se Irbenu prizna otkriće lutecijuma, te u skladu s tim prihvati njegovo predloženo ime za element.[12] Takođe je i zadržano staro Marinjakovo ime za iterbijum.

Elementarni iterbijum prvi su dobili 1936. hemičari Vilhelm Klem i Hajnrih Bomer. Oni su metalni iterbijum dobili redukcijom iterbijum(III) hlorida pomoću kalijuma pri temperaturi od 250 °C. Osim toga, odredili su i kristalnu strukturu i magnetske osobine ovog metala.[13]

Osobine[uredi | uredi izvor]

Fizičke[uredi | uredi izvor]

Kristalna struktura iterbijuma, a = 548,1 pm

Kao i drugi lantanoidi, iterbijum je takođe srebrnasto-svetli, meki teški metal. On ima neuobičajeno nisku gustinu od 6,973 g/cm3, što je znatno manje od gustine susednih lantanoida poput tulijuma odnosno lutecijuma odnosno približno gustinama neodijuma ili prazeodijuma. Slično poređenje vredi i za neuobičajeno nisku tačku topljenja od 824 °C i tačku ključanja od 1430 °C (za lutecijum: tačka topljenja 1652 °C, a ključanja 3330 °C). Ove vrednosti su u određenoj protivrečnosti sa uobičajenom kontrakcijom lantanoida a uzrok joj je elektronska konfiguracija iterbijuma [Xe] 4f14 6s2. Zbog potpuno popunjenje f-ljuske, za metalnu vezu dostupna su samo dva valentna elektrona, pa dolazi do znatno slabijih sila veze i znatno većeg atomskog radijusa metala.[14]

Postoji tri različite kristalne strukture pri atmosferskom pritisku kao i druge tri modifikacije iterbijuma visokog pritiska. Na sobnoj temperaturi, metal se kristalizuje u kubnom gusto složenom kristalnom sistemu sa parametrom rešetke a = 548,1 pm.[15] Pri višim temperaturama i pritiscima ova struktura prelazi u kubno-unutarcentrirani kuglasti sistem, s tim da pri atmosferskom pritisku, temperatura prelaska iznosi oko 770 °C; dok pri sobnoj temperaturi, pritisak prelaska iznosi 4 GPa.[16] Na niskim temperaturama stabilna je heksagonalna najgušća struktura, pri čemu se strukturalni fazni prelaz nalazi između 0 i 45 °C, koji jako mnogo zavisi od čistoće, pritiska i naprezanja unutar metala. Ove faze imaju različit magnetizam. Dok je heksagonalna faza dijamagnetična (što je i očekivano zbog potpuno popunjene orbitale), kubna površinsko-centrirana struktura iskazuje paramagnetične osobine (verovatno zbog malog broja Yb3+ jona u metalu).[17]

Redosled modifikacija visokog pritiska ne odgovara nizu koji se najčešće može naći kod drugih lantanoida. Tako na primer kod iterbijuma nisu poznate modifikacije sa dvostrukom heksagonalnom najgušćom strukturom ili strukturom samarijuma. Pri pritisku od 4 GPa stabilnu kubnu unutar-centriranu strukturu sledi heksagonalna najgušća struktura pri 26 GPa. Sledeći fazni prelaz nastaje pri povećanju pritiska na 53 GPa a iznad ovog pritiska ponovo nastaje kubna najgušća struktura. Novi fazni prelaz sledi na 98 GPa. Pri ovom pritisku pa sve do najmanje 202 GPa, heksagonalna struktura je najstabilnija sa prostornom grupom P 3121 (br. 152), a koja se još zove i hP3 struktura. Povećanjem pritiska sledi i promena elektronske strukture elementa, pri čemu elektron iz f-orbitale prelazi u d-orbitalu, a onda elektronska konfiguracija postaje trovalentna kao i kod drugih lantanoida.[18]

Hemijske[uredi | uredi izvor]

Iterbijum je tipični neplemeniti metal, koji pri višim temperaturama reaguje s većinom nemetala. Sa kiseonikom sporo reaguje na suvom vazduhu pri standardnim uslovima temperature i pritiska, a mnogo brže ako je u vazduhu prisutna i vlaga. Fino isitnjeni metalni iterbijum je, poput drugih neplemenitih metala, vrlo lako zapaljiv na vazduhu ili u prisustvu kiseonika. Smesa finog praha iterbijuma i organohalogenih jedinjenja, kao što su heksahloroetan ili politetrafluoroetilen, sagoreva uz smaragdno-zeleni plamen.[19] Reakcija iterbijuma i vodonik nije potpuna, jer vodonik ulazi u oktaedarske šupljine u metalnoj rešeci te gradi nestehiometrijske hidridne faze, pri čemu sastav zavisi od temperature i pritiska vodonika.[14][20]

U vodi iterbijum se vrlo sporo rastvara, a mnogo brže u kiselinama istiskujući vodonik. U rastvoru, joni iterbijuma su većinom trovalentni, bezbojni, u obliku hidrata [Yb(H2O)9]3+. Žuto-zeleni dvovalentni jon iterbijuma nije stabilan u vodenim rastvorima, oksidira istiskujući vodonik sa vremenom poluraspada od oko 2,8 sati, prelazeći u trovalentni jon.[14] Kada se iterbijum rastvori u tečnom amonijaku, kao i kod natrijuma, nastaje plavi rastvor zbog solvatiziranih elektrona.[21]

Izotopi[uredi | uredi izvor]

Poznata su ukupna 33 izotopa između 148Yb i 181Yb kao i drugih 12 nuklearnih izomera iterbijuma. Od njih, samo sedam se nalazi u prirodi sa različitim udelom i zastupljenošću. Najveći udeo u prirodnoj izotopskoj smeši iterbijuma ima izotop 174Yb od 31,8%, a slede ga izotopi 172Yb sa 21,9%; 173Yb sa 16,12%; 171Yb sa 14,3% te 176Yb sa 12,7%. Izotopi 170Yb i 168Yb sa udjelima od 3,05% odn. 0,13% su znatno ređi.[22]

Radioaktivni izotop 169Yb sa vremenom poluraspada od 32 dana, nastaje zajedno sa kratkoživećim 175Yb (vreme poluraspada 4,2 dana) putem aktiviranja neutronima prilikom izlaganja iterbijuma radijaciji u nuklearnim reaktorima. On se može koristiti i kao izvor gama-zračenja, na primer u nuklearnoj medicini i radiografiji.[21][23]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II izd.). Oxford: Butterworth-Heinemann. str. 112. ISBN 0080379419. 
  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. ^ „Standard Atomic Weights 2015”. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights. 12. 10. 2015. Pristupljeno 18. 2. 2017. 
  4. ^ „Standard Atomic Weight of Ytterbium Revised”. Chemistry International. oktobar 2015. str. 26. ISSN 0193-6484. doi:10.1515/ci-2015-0512. eISSN 0193-6484. 
  5. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 0-8493-0464-4. 
  6. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  7. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  8. ^ Jean Charles Galissard de Marignac (1878). „Sur l’ytterbine, terre nouvelle, contenu dans la gadolinite”. Comptes Rendus. 87: 578—581. 
  9. ^ Per Enghag (2004). Encyclopedia of the elements: technical data, history, processing, applications. John Wiley & Sons. str. 448. ISBN 3-527-30666-8. 
  10. ^ C. Auer v. Welsbach (1908). „Die Zerlegung des Ytterbiums in seine Elemente”. Monatshefte für Chemie. 29: 181—225. doi:10.1007/BF01558944. 
  11. ^ M. G. Urbain (1908). „Un nouvel élément, le lutécium, résultant du dédoublement de l'ytterbium de Marignac”. Comptes rendus. 145: 759—762. 
  12. ^ F. W. Clarke; W. Ostwald; T. E. Thorpe; G. Urbain (1909). „Bericht des Internationalen Atomgewichts-Ausschusses fuer 1909”. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. 42: 11—17. doi:10.1002/cber.19090420104. 
  13. ^ W. Klemm; H. Bommer (1937). „Zur Kenntnis der Metalle der seltenen Erden”. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 231. doi:10.1002/zaac.19372310115. 
  14. ^ a b v A. F. Holleman; E. Wiberg; N. Wiberg (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Berlin: de Gruyter. str. 1938—1944. ISBN 978-3-11-017770-1. 
  15. ^ H. T. Hall; J. D. Barnett; L. Merrill (1963). „Ytterbium: Transition at High Pressure from Face-Centered Cubic to Body-Centered Cubic Structure”. Science. 139: 111—112. doi:10.1126/science.139.3550.111. 
  16. ^ A. Jayaraman (1964). „Fusion Curve of Europium, Fusion, and fcc-bcc Transformation in Ytterbium at High Pressures”. Physical Review. 135: A1056—A1059. doi:10.1103/PhysRev.135.A1056. 
  17. ^ E. Bucher; P. Schmidt; et al. (1970). „New First-Order Phase Transition in High-Purity Ytterbium Metal”. Physical Review B. 2: 3911—3917. doi:10.1103/PhysRevB.2.3911. 
  18. ^ Gary Chesnut; Yogesh Vohra (1999). „Structural and Electronic Transitions in Ytterbium Metal to 202 GPa”. Physical Review Letters. 82: 1712—1715. doi:10.1103/PhysRevLett.82.1712. 
  19. ^ Ernst-Christian Koch; Volker Weiser; Evelin Roth; Sebastian Knapp; Stefan Kelzenberg (2012). „Combustion of Ytterbium Metal”. Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 37: 9—11. doi:10.1002/prep.201100141. 
  20. ^ Ian McGill (2005). „Rear Earth Elements”. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a22_607. 
  21. ^ a b Ytterbium. u: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, pristupljeno dana 20. februara 2012.
  22. ^ G. Audi; O. Bersillon; J. Blachot; A. H. Wapstra (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties” (PDF). Nuclear Physics. A 729: 3—128. doi:10.1016/S0375-9474(97)00482-X. Arhivirano iz originala 20. 07. 2011. g. Pristupljeno 14. 01. 2021. 
  23. ^ R. Halmshaw (1995). Industrial radiology: theory and practice (2 izd.). Springer. str. 60—61. ISBN 0-412-62780-9. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

  • Guide to the Elements – Revised Edition, Albert Stwertka, (Oxford University Press; 1998) ISBN 0-19-508083-1

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Iterbijum na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Итербијум&oldid=27548725”