Otvoriť hlavné menu

Ytrium

chemický prvok s protónovým číslom 39

Ytrium (lat. ytrium) je chemický prvok v Periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku Y a protónové číslo 39. Je to šedý až strieborne biely vzácny prechodný kovový prvok, chemicky veľmi príbuzný prvkom skupiny lantanoidov. Hlavné uplatnenie nachádza vo výrobe farebných televíznych obrazoviek.

Ytrium
(yttrium)
stroncium ← ytrium → zirkónium
Sc

Y

La
39
Periodická tabuľka
5. perióda, 3. skupina, blok d
kovy vz. zemín, prechodné prvky, kovy
Vzhľad
striebrobiely kov
ytrium
Atómové vlastnosti
Atómová hmotnosť 88,90585 g·mol−1
Elektrónová konfigurácia [Kr] 4d1 5s2
Atómový polomer 180 pm
Kovalentný polomer 190 pm
Kovový polomer 178 pm
Iónový polomer
pre: Y3+
92 pm
Chemické vlastnosti
Elektronegativita 1,22 (podľa Paulinga)
Ionizačná energia(e) 1: 600 kJ.mol−1
2: 1 180 kJ.mol−1
3: 1 980 kJ.mol−1
Oxidačné číslo(a) III
Št. potenciál
(Y3+/Y)
-2,37 V
Fyzikálne vlastnosti (za norm. podmienok)
Skupenstvo pevné
Hustota 4,472 kg·dm−3
Hustota kvapaliny
(pri 1 799 K)
4,24 kg·dm−3
Teplota topenia 1 799 K (1 525,85 °C)
Teplota varu 3 609 K (3 335,85 °C)
Sk. teplo topenia 11,42 kJ·mol−1
Sk. teplo varu 365 kJ·mol−1
Tepelná kapacita 26,53 J·mol−1·K−1
Tlak pary
p(Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
pri T(K) 1 883 2 075 2 320 2 627 3 036 3 607
Iné
Kryštálová sústava hexagonálna
Magnetizmus paramagnetický
Elektrický odpor 596 nΩ·m
Tep. rožťažnosť 10,6 µm·m−1·K−1
Rýchl. zvuku 3 300 m·s−1
Youngov modul 63,5 GPa
Pružnosť v šmyku 25,6 GPa
Objemová pružnosť 41,2 GPa
Poissonovo č. 0,243
Tvrdosť (Brinell) 589 MPa
Reg. číslo CAS 7440-65-5
Izotop(y) (vybrané)
Izotop Výskyt t1/2 Rr Er (MeV) Pr
Radioactive.svg 87Y synt. 3,35 d. ε
γ
-
0,48
87Sr
Radioactive.svg 88Y synt. 106,6 d. ε
γ
-
1,83
88Sr
89Y 100 % stabilný s 50 neutrónmi
Radioactive.svg 90Y synt. 2,67 d. β
γ
2,28
2,18
90Zr
Radioactive.svg 91Y synt. 58,5 d. β
γ
1,54
1,20
91Zr
Commons-logo.svg
 Commons ponúka multimediálny obsah na tému ytrium.

Voči pôsobeniu vzdušného kyslíka je pomerne stále, len v práškovej forme podlieha za vyšších teplôt spontánnej oxidácii. Odoláva i pôsobeniu vody, ale jednoducho sa rozpúšťa v zriedených minerálnych kyselinách, predovšetkým v kyseline chlorovodíkovej (HCl). V zlúčeninách sa vyskytuje prakticky iba v mocenstve Y3+.

Ytrium objavil v roku 1794 švédsky chemik Johan Gadolin a po prvý raz ho v čistej forme izoloval Friedrich Wöhler v roku 1828. Názov získalo podľa obce Ytterby v blízkosti Štokholmu, kde geológ Carl Axel Arrhemius našiel v roku 1787 do tej doby neznámy nerast, ktorý poskytol Gadolinovi na preskúmanie.

Výskyt a výrobaUpraviť

Ytrium je v zemskej kôre obsiahnuté v množstve približne 28 – 34 mg/kg. V morskej vode je jeho koncentrácia okolo 0,0003 mg/l. Vo vesmíre pripadá jeden atóm ytria na 10 miliárd atómov vodíka.

V prírode sa ytrium vyskytuje len vo forme zlúčenín. Neexistujú ani minerály obsahujúce čisté ytrium, ale vždy ide o zmiešané minerály, ktoré obsahujú lantanoidy a v niektorých prípadoch je ytrium prítomné v uránových rudách. Najznámejšími priemyslovo využívanými surovinami sú monazitové piesky, v ktorých prevládajú fosforečnany céru a lantánu a bastnäsity – zmiešané fluorouhličitany prvkov vzácnych zemín.

Veľké ložiská týchto rúd sa nachádzajú v USA, Číne a vo Vietname. Významným zdrojom sú i fosfátové suroviny – apatity z polostrova Kola v Rusku.

Priemyslová výroba ytria vychádza obyčajne z lantanoidových rúd. Hornina sa vylúhuje zmesou kyseliny sírovej a chlorovodíkovej a zo vzniknutého roztoku solí sa prídavkom hydroxidu sodného vyzrážajú hydroxidy ytria a lantanoidov.

Separácia jednotlivých prvkov sa uskutočňuje rôznymi postupmi – kvapalinovou extrakciou komplexných solí, iónovou chromatografiou alebo selektívnym zrážaním nerozpustných komplexných solí.

Príprava čistého kovu sa zvyčajne uskutočňuje redukciou solí ytria kovovým vápnikom. Redukciu fluoridu ytritého popisuje rovnica:

2 YF3 + 3 Ca → 2 Y + 3 CaF2

Použitie a zlúčeninyUpraviť

Väčšina svetovej produkcie ytria slúži v súčasnej dobe ako základný materiál pri syntéze luminoforov na výrobu obrazoviek farebných televízorov. Spoločne s oxidmi európia sa zlúčeniny ytria nanášajú na vnútornú stranu televíznej obrazovky, kde po dopade urýchleného elektrónu vydávajú červené luminiscenčné žiarenie.

Oxidy železa, hliníka a ytria (granáty) Y3Fe5O12 a Y3Al5O12 majú tvrdosť až 8,5 Mohsovej stupnice a používajú sa pri výrobe šperkov ako lacná náhrada diamantu. Nachádzajú uplatnenie i ako snímacie členy akustickej energie a pri výrobe infračervených laserov.

V metalurgii sa pridaním malého množstva ytria do zliatin hliníka a horčíka (duralov) značne zvyšuje ich pevnosť. Liatina s obsahom ytria získava vyššiu tvárnosť a kujnosť – tzv. kujná liatina. Pri výrobe vanádu a niektorých ďalších neželezných kovov slúži ytrium na odstraňovanie kyslíka – deoxidáciu vyrábaného kovu.

Pri výrobe skla a keramiky pôsobí pridanie oxidu ytritého na zvýšenie bodu topenia, zlepšuje odolnosť voči tepelnému šoku a znižuje tepelnú rozťažnosť produktu.

Zlúčenina (Y1,2Ba0,8CuO4) vykazuje supravodivé vlastnosti i pri teplotách okolo 90 K, teda nad bodom varu kvapalného dusíka a je preto perspektívnym materiálom na výrobu prakticky využiteľných supravodivých materiálov.

Iné projektyUpraviť