Yttrium: Het element

Yttrium is een element met symbool Y en atoomnummer 39. Het is een zilver-metallic overgangsmetaal, chemisch vergelijkbaar met de lanthaniden en wordt vaak gerekend tot de "zeldzame aardemetaal". Yttrium wordt gevonden in combinatie met de lanthaniden in zeldzame aardmineralen en niet in de natuur als vrij element. De enige stabiele isotoop, 89Y, is de enige in de natuur voorkomende isotoop.Het belangrijkste gebruik van yttrium is het vervaardigen van fosforescenten, zoals het rood gebruikt in cathode ray tube (CRT), beeldschermen en LEDs. Yttrium wordt gebruikt bij de vervaardiging van elektroden, elektrolyten, elektronische filters, lasers en supergeleiders; diverse medische toepassingen, en legeringselement in metalen om de eigenschappen te verbeteren.

Plaats van Yttrium in het periodiek systeem

Yttrium is een zacht, zilverachtig metaal. Yttrium bestaat meestal als driewaardig ion Y3+, in verbindingen. De meeste van de verbindingen zijn kleurloos. De overeenkomsten van yttrium met de lanthaniden is groot en het element wordt in de praktijk gerekend bij de lanthaniden en de zeldzame aardmetalen en wordt in de natuur in dezelfde ertsen als de lanthaniden gevonden. Een van de opmerkelijke verschillen tussen de chemie van yttrium en de lanthaniden is dat yttrium bijna uitsluitend driewaardige is, en de helft van de lanthaniden behalve drie ook andere valenties kunnen hebben. Yttrium werd het eerst verkregen in 1828 door Friedrich Wöhler als een grijs poeder door verhitting van watervrij yttrium (III) chloride met kalium:
YCl3 + 3 K → 3 KCl + Y

Algemene eigenschappen van het element ittrium

Chemische eigenschappen van het element ittrium

Fysische eigenschappen van het element ittrium

Isotopen van Yttrium

Yttrium isotopen behoren tot de meest voorkomende producten van de kernsplijting van uranium voorkomend in nucleaire explosies en in kernreactoren.

Op het gebied van het beheer van radioactief afval, de belangrijkste isotopen van yttrium zijn 91Y en 90Y, met halfwaardetijden van 58,51 dagen en 64 uur, respectievelijk.
Tenminste 32 synthetische isotopen yttrium waargenomen, de minst stabiele daarvan is 106Y met een halfwaardetijd van> 150 ns en de meest stabiele is 88Y met een halfwaardetijd van 106,626 dagen. Naast de isotopen 91Y, 87Y en 90Y, met halfwaardetijden van resp. 58,51 dagen, 79,8 uur en 64 uur, alle andere isotopen hebben een halfwaardetijd van minder dan een dag en de meeste van hen hebben een halfwaardetijd van minuten.

Stabielste isotopen van Yttrium

Eigenschappen van yttrium

• In 1987 was yttrium-barium- koperoxide ontwikkeld om bij relatief hoge temperatuur (circa 77oK) supergeleiding (weerstandloze stroomgeleiding) te realiseren.
• Het is relatief stabiel in de lucht als gevolg van een beschermend oxidelaag die zich vormt op het oppervlak.
• Yttrium reageert met water om yttrium hydroxide plus waterstofgas.
• Yttrium heeft een uitzonderlijk hoge affiniteit voor zuurstof, met een vrije energie van de vorming van het oxide van 1817 kJ/ mol, de grootste van alle elementen.
• De zuivere element is relatief stabiel in lucht door passivering gevolg van de vorming van een beschermende oxide (Y2O3) film op het oppervlak.
• Fijn verdeelde yttrium(stof) is zeer onstabiel in de lucht; bij verspaning kan yttrium metaal ontsteken bij temperaturen boven 400 °C.
• Yttrium nitride (YN) wordt gevormd wanneer het metaal wordt verhit tot 1000 ° C in stikstof.
• yttrium vormt anorganische verbindingen, in de oxidatietoestand +3, door het opgeven van zijn drie valentie-elektronen. Veel toegepast wordt yttrium(III)oxide (Y2O3), een witte vaste stof, ytria genoemd.
• Yttrium vormt een in water onoplosbaar fluoride, hydroxide en oxalaat, maar bromide, chloride, jodide, nitraat en sulfaat zijn oplosbaar in water. De Y3+ ion is kleurloos in oplossing.
• Water reageert met yttrium en vormt de verbinding Y2O3. Geconcentreerd salpeterzuur en fluorwaterstofzuur reageren niet snel met yttrium, andere sterke zuren wel.
• Met halogenen vormt yttrium trihalogeniden zoals yttrium (III) fluoride (YF3), yttrium (III) chloride (YCL3), en yttrium (III) bromide (YBr3) bij temperaturen boven ongeveer 200 °C. Koolstof, fosfor, selenium, silicium en zwavel vormen binaire verbindingen met yttrium bij hogere temperaturen.

Voorkomen van yttrium

Yttrium wordt in de meeste zeldzame aardmetalen, alsmede enkele uraniumertsen, maar nooit in de natuur als een vrij element. het is de 28e meest voorkomende element in de aardkost, dat is 400 keer meer dan zilver.
Yttrium heeft geen bekende biologische rol, maar het is in de meeste, zo niet alle organismen en neigt tot concentreren in de lever, nieren, milt, longen en botten van mensen. Er is normaal niet meer dan 0,5 milligram yttrium in het menselijke lichaam.
Jaarlijkse wereldproductie van yttrium-oxide had 600 ton bereikt in 2001, met de reserves geschat op 9 miljoen ton. In 2013 was 7100 ton Y2O3.

Toepassingen van ittrium en zijn verbindingen

• Eu3 + yttriumoxyde sulfide Y2O2S: Eu3 + fosforescent geeft de rode kleur in kleurbeeldbuizen, hoewel de rode kleur wordt uitgezonden door europium terwijl het yttrium energie verzamelt uit het elektronenkanon en door geeft aan de fosforescent europium.
• Yttrium verbindingen kunnen dienen als gastmatrix voor doping met verschillende lanthanide ionen. Naast Eu3+ kan ook Tb3+ worden gebruikt als dopingmiddel dat leidt tot groene luminescentie.
• Als metaal gebruikt op elektroden van high-performance bougies.
• Yttrium wordt gebruikt in de productie van gasmantels voor propaanlantaarns als vervanging van het radioactieve thorium.
• Yttrium wordt vaak gebruikt in legeringen, om de sterkte van aluminium en magnesium legeringen op te voeren.
• Het wordt ook gebruikt als een deoxidator voor non-ferro metalen als vanadium.
• Yttrium wordt gebruikt in yttrium barium copper oxide (YBa2Cu3O7 ) superconductor YBCO supergeleider YBCO superconductor (yttrium barium copper oxide (YBa2Cu3O7 )
• Yttriumoxide is de belangrijkste yttriumverbinding. Het wordt gebruikt om de hoge-temperatuur supergeleider YBCO (yttrium- barium- koperoxide) te vervaardigen.
• Yttrium oxide wordt ook gebruikt om yttrium- ijzer- granaat (Y3 Fe5O12) te maken een efficiente microgolf filter, blokkeert bepaalde frequenties, terwijl het andere doorlaat in communicatie apparatuur als satellieten.
• Kleine hoeveelheden yttrium (0,1 tot 0,2%) werden gebruikt om de korrelgrootte van chroom, molybdeen, titaan en zirkonium verminderen.
• Het wordt ook gebruikt om de sterkte van aluminium en magnesium legeringen verhogen. De toevoeging van yttrium legeringen verbetert de verwerkbaarheid, vergroot de weerstand tegen hoge temperatuur en verbetert weerstand tegen oxidatie bij hoge temperatuur.
• Yttrium kan worden gebruikt bij de desoxidatie van vanadium en andere non-ferro metalen .
• Yttriumoxide wordt gebruikt om de kubusvorm van zirconia te stabiliseren voor gebruik in sieraden.
• Yttrium is onderzocht voor mogelijk gebruik bij het maken van nodulair gietijzer, waarbij ductiliteit toeneemt door de grafiet een bolvorm te geven in plaats van een vlok- of naaldvorm.
• Yttriumoxide kan worden gebruikt in keramiek en glas, omdat het een hoog smeltpunt heeft, de schokbestendigheid bevordert en een lage thermische expansion geeft . Het wordt gebruikt in cameralenzen.
• Yttrium wordt gebruikt bij de productie van een hele reeks synthetische granaten.
• Yttrium- ijzer- granaat (Y3Fe5O12 of YIG), die zeer effectief "magnetron" filters.
• Yttrium- ijzer- aluminium en gadolinium granaten (zoals Y3 (Fe maken, Al) 5O12 en Y3 (Fe, Ga) 5O12) hebben belangrijke magnetische eigenschappen.
• YIG is ook zeer efficiënt als akoestische energie zender. Yttrium-aluminium-granaat (YAG) een hardheid van 8,5 en wordt ook gebruikt als edelsteen in sieraden. Cerium gedoteerd yttrium-aluminium-granaat (YAG:Ce) kristallen worden gebruikt om witte LEDs te maken.
• YAG laser typen worden gebruikt voor boren en snijden in metalen.
• Yttrium wordt gebruikt in tal van toepassingen, zoals zirconia edelstenen, computerschermen, cameralenzen en energie-efficiënte verlichting.

Medische toepassingen

Ultra-zuiver yttrium-90 wordt gebruikt voor kankertherapie. De radioactieve isotoop yttrium-90 wordt gebruikt in geneesmiddelen als Y 90-DOTA-Tyr3-octreotide en Yttrium Y 90 ibritumomabtiuxetan voor de behandeling van diverse typen kanker. Het werkt door monoklonale antilichamen, die zich binden aan kankercellen en deze doden via β-straling van yttrium-90 (Monoklonaal antilichaam therapie). Yttrium-90 wordt gebruikt in de behandeling van ontstoken gewrichten, vooral knieën, bij patiënten met aandoeningen als reumatoïde artritis.

Milieu en volksgezondheid

• Yttrium heeft geen biologische rol. Het kan giftig zijn voor mens en dier. Wanneer yttrium in het menselijk lichaam accumuleert, kan dat een gevaar voor de lever zijn.
• Yttrium en zijn verbindingen zijn gevaarlijk in slecht geventileerde werkruimte, omdat de dampen en gassen ingeademd worden. Dit kan bij langere blootstelling longembolie als gevolg hebben.Blootstelling aan yttrium verbindingen kortademigheid, hoesten, pijn op de borst en cyanose veroorzaken. Algemeen kunnen we stellen dat blootstelling aan yttrium en zijn verbindingen bij de mens ziektes aan luchtwegen en longen veroorzaken.
• Werknemers die worden blootgesteld aan de lucht yttrium- europium- vanadate stof ervaren irritatie van luchtwegen, ogen en huid.
• Yttrium behoort tot de zeldzame chemicaliën die voorkomen in huishoudelijke apparatuur, zoals kleurentelevisies, fluorescerende lampen, spaarlampen en glas.
• Het gebruik van yttrium neemt nog steeds toe, omdat het zeer geschikt is om katalysatoren te produceren en glas te polijsten.
• yttrium komt in het millieu door de industrie en dumpen van huishoudelijke apparatuur.
• Yttrium accumuleert geleidelijk in bodems en water en dit leidt uiteindelijk tot een toegenomen concentratie in mens en dier.
• Bij waterdieren veroorzaakt yttrium schade aan de cellen, wat negatieve effecten op de reproductie en de werking van het zenuwstelsel.