Kemični element itrij: lastnosti, opis, uporaba

Element itrij je bil odkrit konec 18. stoletja. Vendar je ta mehka srebrna kovina šele v zadnjih nekaj desetletjih našla široko uporabo na različnih področjih: v kemiji, fiziki, računalniški tehnologiji, energetiki, medicini in drugih. Elektronska formula za itrij (atom): Y - 1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p ⁶4s ²3d ¹⁰4p ⁶4d ¹5s ².

Dejstva

Atomsko število (število protonov v jedru): 39.

Atomski simbol (v periodnem sistemu elementov): Y.

Atomska masa: 88,906.

Lastnosti: Itrij se topi pri 1522 stopinjah Celzija (2772 stopinj Fahrenheita); vrelišče 6053 F (3345 °C). Gostota kovine je 4,47 grama na kubični centimeter. Pri sobni temperaturi je v trdnem stanju. Na zraku je prekrit z oksidno zaščitno plastjo. Oksidira s kisikom v vreli vodi, reagira z mineralno, ocetno kislino. Pri segrevanju lahko reagira z elementi, kot so halogeni, vodik, dušik, žveplo in fosfor.

Opis

Kemijski element itrij je prehodna kovina v periodnem sistemu. So močni in plastični, zato se nekateri med njimi, kot sta baker in nikelj, pogosto uporabljajo za žice. Žice in palice iz itrija se uporabljajo tudi v elektroniki in pri proizvodnji sončne energije. Itrij se uporablja tudi v laserjih, keramiki, lečah fotoaparatov in številnih drugih izdelkih.

Kemijski element itrij je tudi eden od redkih zemeljskih elementov. Kljub temu imenu jih je po vsem svetu precej veliko. Skupno je znanih 17 spojin.

Vendar se itrij redko uporablja kot samostojna snov. Običajno se uporablja za tvorbo spojin, kot so itrijev, barijev in bakrov oksid. To je odprlo novo fazo raziskav na področju visokotemperaturne superprevodnosti. Itrij se dodaja tudi kovinskim zlitinam za izboljšanje odpornosti proti koroziji in oksidaciji.

Zgodovina

Leta 1787 je poročnik švedske vojske in kemik Carl Axel Arrhenius med raziskovanjem kamnoloma v bližini Itterbyja, majhnega mesta blizu švedske prestolnice Stockholm, odkril nenavadno črno kamnino. Arrhenius je bil prepričan, da je odkril nov mineral, ki vsebuje volfram, zato je vzorec poslal v analizo finskemu mineralogu in kemiku Juhanu Gadolinu.

Gadolinus je izoliral kemični element itrij v mineralu, ki so ga pozneje po njem poimenovali gadolinit. Ime nove kovine zato izvira iz kraja Ytterby, kjer so jo odkrili.

Leta 1843 je švedski kemik Carl Gustav Mosander preučil vzorce itrija in ugotovil, da vsebuje tri okside. Takrat so jih imenovali itrij, erbij in terbij. Zdaj so znani kot beli itrijev oksid, rumeni terbijev oksid in rožnati erbijev oksid. Četrti oksid, iterbijev oksid, je bil identificiran leta 1878.

Viri

Čeprav so kemični element itrij odkrili v Skandinaviji, ga je veliko več v drugih državah. Kitajska, Rusija, Indija, Malezija in Avstralija so njegove glavne proizvajalke. Aprila 2018 so znanstveniki na majhnem japonskem otoku Minamitori odkrili ogromno nahajališče redkih zemeljskih kovin, vključno z itrijem.

Najdemo ga med večino redkih zemeljskih mineralov, vendar ga kot samostojen element v zemeljski skorji še nikoli niso našli. Tudi človeško telo vsebuje ta element v majhnih količinah, običajno v jetrih, ledvicah in kosteh.

Uporaba

Pred obdobjem televizorjev z ravnim zaslonom so imeli velike elektronske cevi, ki so projicirale slike na zaslon. Itrijev oksid, legiran z elementom evropijem, daje rdečo barvo.

Dodajajo ga tudi cirkonijevemu oksidu (cirkonijevemu dioksidu), da nastane zlitina, ki stabilizira kristalno strukturo slednjega, ki se običajno spreminja s temperaturo.

Sintetični granati iz kompozita itrija in aluminija so se v 70. letih prejšnjega stoletja prodajali v velikih količinah, vendar so se sčasoma umaknili cirkonijevim. Danes se uporabljajo kot kristali, ki ojačujejo svetlobo v industrijskih laserjih. Uporablja se tudi v mikrovalovnih filtrih ter v radarski in komunikacijski tehnologiji.

Kemični element itrij se pogosto uporablja za proizvodnjo luminoforjev. Uporabljajo se v mobilnih telefonih in velikih zaslonih ter v fluorescenčnih svetilkah (linearnih in kompaktnih).

Radioaktivni izotop itrij-90 se uporablja pri radioterapiji za zdravljenje raka.

Trenutne raziskave

Znanstveniki pravijo, da je z itrijem lažje in ceneje delati kot s številnimi drugimi elementi. Raziskovalci ga na primer uporabljajo namesto veliko dražjega platina za razvoj gorivnih celic. Znanstveniki s Tehnološke univerze Chalmers in Tehnične univerze na Danskem ga skupaj z drugimi redkimi zemeljskimi kovinami uporabljajo v obliki nanodelcev, ki bi lahko nekega dne odpravili potrebo po fosilnih gorivih in izboljšali učinkovitost avtomobilov na baterijski pogon.

Raziskave superprevodnosti na osnovi itrija se nadaljujejo po vsem svetu. Doseženi so prebojni dosežki, zlasti na področju slikanja z magnetno resonanco (MRI). Fizik Paul Chu in njegova ekipa na Univerzi v Houstonu sta odkrila, da lahko spojina itrija, barija in bakrovega oksida (znana kot itrij-123) spodbuja superprevodnost pri temperaturah okoli minus 300 stopinj Fahrenheita (minus 184,4 stopinj Celzija). Ustvarili so material, ki ga je mogoče hladiti s tekočim dušikom, kar bo znatno zmanjšalo stroške prihodnjih aplikacij superprevodnosti. Njegove možnosti uporabe pa še niso povsem znane.