هل تعلم؟ عملية اكتشاف البشرyttriumكان مليئا بالتحولات والتحديات. في عام 1787 ، اكتشف السويدي كارل أكسل أررينيوس بطريق الخطأ خامًا أسودًا كثيفًا وثقيلًا في محجر بالقرب من مسقط رأسه في قرية Ytterby ووصفه "Ytterbite". بعد ذلك ، أجرى العديد من العلماء من بينهم يوهان جادولين ، وأندرس غوستاف إيكبرغ ، وفريدريش وولر وغيرهم بحثًا متعمقًا حول هذا الخام.
في عام 1794 ، نجح الكيميائي الفنلندي يوهان جادولين في فصل أكسيد جديد عن خام Ytterbium ووصفه Yttrium. كانت هذه هي المرة الأولى التي يكتشف فيها البشر بوضوح عنصر أرض نادر. ومع ذلك ، فإن هذا الاكتشاف لم يجذب على الفور اهتمامًا واسع النطاق.
بمرور الوقت ، اكتشف العلماء عناصر أرضية نادرة أخرى. في عام 1803 ، اكتشف كلابروث الألمانية والسويديين هيتزنجر وبيرزيليوس السيريوم. في عام 1839 ، اكتشف السويدي موساندرلانثانوم. في عام 1843 ، اكتشف إربيوم وتيربيوم. وفرت هذه الاكتشافات أساسًا مهمًا للبحث العلمي اللاحق.
لم يكن حتى نهاية القرن التاسع عشر فصل العلماء بنجاح عنصر "Yttrium" عن خام Yttrium. في عام 1885 ، اكتشف النمساوي ويلسباخ النيوديميوم و praseodymium. في عام 1886 ، اكتشف Bois-Baudrandysprosium. هذه الاكتشافات أثرت كذلك عائلة كبيرة من العناصر الأرضية النادرة.
لأكثر من قرن بعد اكتشاف Yttrium ، نظرًا لقيود الظروف الفنية ، لم يتمكن العلماء من تنقية هذا العنصر ، مما تسبب أيضًا في بعض النزاعات والأخطاء الأكاديمية. ومع ذلك ، فإن هذا لم يمنع العلماء من حماسهم لدراسة Yttrium.
في أوائل القرن العشرين ، مع التقدم المستمر للعلوم والتكنولوجيا ، بدأ العلماء أخيرًا في تنقية العناصر الأرضية النادرة. في عام 1901 ، اكتشف الفرنسي يوجين دي مرسيليايوروبيوم. في 1907-1908 ، اكتشف النمساوي ويلسباخ والفرنسي أوربين بشكل مستقل لوتيوم. وفرت هذه الاكتشافات أساسًا مهمًا للبحث العلمي اللاحق.
في العلوم والتكنولوجيا الحديثة ، أصبح تطبيق Yttrium أكثر شمولاً. مع التقدم المستمر للعلوم والتكنولوجيا ، سيصبح فهمنا وتطبيق yttrium أكثر فأكثر.
حقول التطبيق لعنصر Yttrium
1.الزجاج البصري والسيراميك:يستخدم Yttrium على نطاق واسع في تصنيع الزجاج البصري والسيراميك ، وخاصة في تصنيع السيراميك الشفاف والزجاج البصري. تحتوي مركباتها على خصائص بصرية ممتازة ويمكن استخدامها لتصنيع مكونات الليزر والاتصالات الألياف البصرية وغيرها من المعدات.
2. الفسفور:تلعب مركبات Yttrium دورًا مهمًا في الفسفور ويمكن أن تنبعث منها مضان مشرق ، لذلك غالبًا ما يتم استخدامها لتصنيع شاشات التلفزيون والشاشات ومعدات الإضاءة.أكسيد Yttriumوغالبا ما تستخدم المركبات الأخرى كمواد رخو لتعزيز سطوع ووضوح الضوء.
3. إضافات السبائك: في إنتاج السبائك المعدنية ، غالبًا ما يستخدم Yttrium كمضاف لتحسين الخصائص الميكانيكية ومقاومة التآكل للمعادن.سبائك Yttriumغالبًا ما تستخدم لصنع فولاذ عالي القوة وسبائك الألومنيوممما يجعلها أكثر مقاومة للحرارة ومقاومة للتآكل.
4. المحفزات: تلعب مركبات Yttrium دورًا مهمًا في بعض المحفزات ويمكن أن تسريع معدل التفاعلات الكيميائية. يتم استخدامها لتصنيع أجهزة تنقية عادم السيارات ومحفزات في عمليات الإنتاج الصناعي ، مما يساعد على تقليل انبعاث المواد الضارة.
5. تكنولوجيا التصوير الطبي: يتم استخدام نظائر Yttrium في تقنية التصوير الطبي لإعداد النظائر المشعة ، مثل وضع العلامات على المستحضرات الصيدلانية الإشعاعية وتشخيص التصوير الطبي النووي.
6. تكنولوجيا الليزر:Yttrium Ion Lasers هي ليزر شائع في الحالة الصلبة المستخدمة في مختلف الأبحاث العلمية ، وطب الليزر والتطبيقات الصناعية. يتطلب تصنيع هذه الليزر استخدام بعض مركبات Yttrium كمركباتالعناصرتلعب مركباتها دورًا مهمًا في العلوم والتكنولوجيا والصناعة الحديثة ، والتي تشمل العديد من المجالات مثل البصريات وعلوم المواد والطب ، وقدمت مساهمات إيجابية في التقدم في المجتمع البشري وتطوره.
الخصائص الفيزيائية ل yttrium
العدد الذري منyttriumهو 39 ورمزها الكيميائي هو Y.
1. المظهر:Yttrium هو معدن فضي بيضاء.
2. الكثافة:تبلغ كثافة Yttrium 4.47 جم/سم 3 ، مما يجعلها واحدة من العناصر الثقيلة نسبيًا في قشرة الأرض.
3. نقطة الانصهار:تبلغ نقطة انصهار Yttrium 1522 درجة مئوية (2782 درجة فهرنهايت) ، والتي تشير إلى درجة الحرارة التي يتغير فيها Yttrium من صلبة إلى سائل تحت الظروف الحرارية.
4. نقطة الغليان:تبلغ نقطة الغليان في Yttrium 3336 درجة مئوية (6037 درجة فهرنهايت) ، والتي تشير إلى درجة الحرارة التي يتغير فيها Yttrium من السائل إلى الغاز في ظل الظروف الحرارية.
5. المرحلة:في درجة حرارة الغرفة ، يكون Yttrium في حالة صلبة.
6. الموصلية:Yttrium هو موصل جيد للكهرباء ذات الموصلية العالية ، لذلك يحتوي على بعض التطبيقات في تصنيع الأجهزة الإلكترونية وتكنولوجيا الدوائر.
7. المغناطيسية:yttrium هي مادة مغنطيسية في درجة حرارة الغرفة ، مما يعني أنه لا يحتوي على استجابة مغناطيسية واضحة للحقول المغناطيسية.
8. التركيب البلوري: Yttrium موجود في بنية بلورية معبأة سداسية.
9. الحجم الذري:الحجم الذري من Yttrium هو 19.8 سنتيمتر مكعب لكل مول ، والذي يشير إلى الحجم الذي تشغله مول من ذرات Yttrium.
Yttrium هو عنصر معدني ذو كثافة عالية نسبيًا ونقطة انصهار ، وله توصيل جيد ، لذلك يحتوي على تطبيقات مهمة في مجال الإلكترونيات وعلوم المواد وغيرها من المجالات. في الوقت نفسه ، يعد Yttrium أيضًا عنصرًا نادرًا شائعًا نسبيًا ، والذي يلعب دورًا مهمًا في بعض التقنيات المتقدمة والتطبيقات الصناعية.
الخواص الكيميائية من Yttrium
1. الرمز الكيميائي والمجموعة: الرمز الكيميائي ل yttrium هو y ، ويقع في الفترة الخامسة من الجدول الدوري ، المجموعة الثالثة ، والتي تشبه عناصر اللانثانيد.
2. الهيكل الإلكتروني: الهيكل الإلكتروني من yttrium هو 1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 3D⁰ 4S² 4P⁶ 4D⁰ 4F⁴ 5S². في طبقة الإلكترون الخارجية ، يحتوي Yttrium على اثنين من الإلكترونات التكافؤ.
3. حالة التكافؤ: يظهر Yttrium عادة حالة تكافؤ من +3 ، وهي حالة التكافؤ الأكثر شيوعًا ، ولكنها يمكن أن تظهر أيضًا حالات التكافؤ من +2 و +1.
4. التفاعل: Yttrium هو معدن مستقر نسبيًا ، لكنه يتأكسد تدريجياً عند تعرضه للهواء ، ويشكل طبقة أكسيد على السطح. هذا يسبب yttrium لفقدان بريقه. لحماية Yttrium ، يتم تخزينه عادة في بيئة جافة.
5. التفاعل مع الأكاسيد: يتفاعل Yttrium مع أكاسيد لتشكيل مركبات مختلفة ، بما في ذلكأكسيد Yttrium(Y2O3). غالبًا ما يتم استخدام أكسيد Yttrium لصنع الفسفور والسيراميك.
6. ** تفاعل مع الأحماض **: يمكن أن يتفاعل Yttrium مع الأحماض القوية لإنتاج أملاح مقابلة ، مثلكلوريد Yttrium (YCL3) أوكبريتات Yttrium (Y2 (SO4) 3).
7. التفاعل بالماء: لا يتفاعل Yttrium مباشرة بالماء تحت الظروف العادية ، ولكن في درجات حرارة عالية ، يمكن أن يتفاعل مع بخار الماء لإنتاج الهيدروجين وأكسيد Yttrium.
8. التفاعل مع الكبريتيد والكربيدات: يمكن أن يتفاعل yttrium مع الكبريتيد والكربيدات لتشكيل مركبات مماثلة مثل كبريتيد Yttrium (YS) و yttrium carbide (YC2). 9. النظائر: يحتوي Yttrium على نظائر متعددة ، وأكثرها ثباتًا هي Yttrium-89 (^89y) ، والتي لها نصف عمر طويل وتستخدم في الطب النووي ووضع علامات على النظير.
Yttrium هو عنصر معدني مستقر نسبيًا مع حالات التكافؤ المتعددة والقدرة على الرد مع عناصر أخرى لتشكيل المركبات. لديها مجموعة واسعة من التطبيقات في البصريات وعلوم المواد والطب والصناعة ، وخاصة في الفسفور ، وتصنيع السيراميك ، وتكنولوجيا الليزر.
الخصائص البيولوجية من Yttrium
الخصائص البيولوجية لyttriumفي الكائنات الحية محدودة نسبيا.
1. يمكن للكائنات الحية استيعاب كميات ضئيلة من Yttrium من خلال السلسلة الغذائية ، عادة من التربة والنباتات.
2. التوافر الحيوي: التوافر البيولوجي لـ Yttrium منخفض نسبيًا ، مما يعني أن الكائنات الحية تواجه عمومًا صعوبة في امتصاص واستخدام Yttrium بشكل فعال. لا يتم امتصاص معظم مركبات Yttrium بسهولة في الكائنات الحية ، لذلك تميل إلى إفرازها.
3. التوزيع في الكائنات الحية: مرة واحدة في الكائن الحي ، يتم توزيع Yttrium بشكل رئيسي في الأنسجة مثل الكبد والكلى والطحال والرئتين والعظام. على وجه الخصوص ، تحتوي العظام على تركيزات أعلى من Yttrium.
4. التمثيل الغذائي والإفراز: استقلاب Yttrium في جسم الإنسان محدود نسبيًا لأنه يترك الكائن الحي عادةً عن طريق إفراز. يتم إفراز معظمه من خلال البول ، وقد يفرز أيضًا في شكل التغوط.
5. السمية: نظرًا لانخفاض توافره الحيوي ، لا يتراكم Yttrium عادةً إلى مستويات ضارة في الكائنات الطبيعية. ومع ذلك ، قد يكون للتعرض لجرعة عالية من Yttrium آثار ضارة على الكائنات الحية ، مما يؤدي إلى آثار سامة. نادرًا ما يحدث هذا الموقف لأن تركيزات Yttrium في الطبيعة عادةً ما تكون منخفضة ولا يتم استخدامها على نطاق واسع أو معرض للكائنات الحية. تتجلى الخصائص البيولوجية ل yttrium في الكائنات الحية بشكل رئيسي في وجودها في كميات النزرة ، وتوافر البيولوجي المنخفض ، وعدم كونها عنصرًا ضروريًا للحياة. على الرغم من أنه ليس له آثار سامة واضحة على الكائنات الحية في ظل الظروف العادية ، إلا أن التعرض لجرعة عالية من Yttrium قد يسبب مخاطر صحية. لذلك ، لا يزال البحث العلمي والمراقبة مهمان للسلامة والآثار البيولوجية ل yttrium.
توزيع Yttrium في الطبيعة
Yttrium هو عنصر أرضي نادر يتم توزيعه على نطاق واسع في الطبيعة ، على الرغم من أنه غير موجود في شكل عنصري نقي.
1. الحدوث في قشرة الأرض: وفرة Yttrium في قشرة الأرض منخفضة نسبيًا ، مع متوسط تركيز حوالي 33 ملغ/كغ. هذا يجعل Yttrium أحد العناصر النادرة.
يتيريوم موجود بشكل أساسي في شكل المعادن ، وعادة ما يكون مع عناصر أرضية نادرة أخرى. تشمل بعض معادن Yttrium الرئيسية العقيق الحديد Yttrium (YIG) و Yttrium Oxalate (Y2 (C2O4) 3).
2. التوزيع الجغرافي: يتم توزيع رواسب Yttrium في جميع أنحاء العالم ، ولكن قد تكون بعض المناطق غنية بالتيتريوم. يمكن العثور على بعض رواسب Yttrium الرئيسية في المناطق التالية: أستراليا ، الصين ، الولايات المتحدة ، روسيا ، كندا ، الهند ، الدول الاسكندنافية ، إلخ. يتضمن هذا عادةً عمليات الترشيح الحمضية والفصل الكيميائي للحصول على Yttrium عالي النقاء.
من المهم أن نلاحظ أن العناصر الأرضية النادرة مثل Yttrium لا توجد عادة في شكل عناصر نقية ، ولكنها مختلطة مع عناصر أرضية نادرة أخرى. لذلك ، يتطلب استخراج Yttrium العالي نقاء عمليات المعالجة والفصل الكيميائية المعقدة. بالإضافة إلى ذلك ، توريدعناصر أرضية نادرةمحدود ، لذا فإن النظر في إدارة الموارد والاستدامة البيئية أمر مهم أيضًا.
التعدين والاستخراج وصهر عنصر Yttrium
Yttrium هو عنصر أرض نادر لا يوجد عادة في شكل Yttrium النقي ، ولكن في شكل خام Yttrium. فيما يلي مقدمة مفصلة لعملية التعدين والتكرير لعنصر Yttrium:
1. تعدين خام Yttrium:
الاستكشاف: أولاً ، يقوم علماء الجيولوجيا ومهندسي التعدين بإجراء أعمال الاستكشاف للعثور على ودائع تحتوي على Yttrium. وهذا عادة ما ينطوي على الدراسات الجيولوجية ، والاستكشاف الجيوفيزيائي ، وتحليل العينة. التعدين: بمجرد العثور على إيداع يحتوي على yttrium ، يتم استخراج الخام. تتضمن هذه الرواسب عادة خامات الأكسيد مثل العقيق الحديد (YIG) أو yttrium oxalate (Y2 (C2O4) 3). سحق الخام: بعد التعدين ، عادة ما يجب تقسيم الخام إلى قطع أصغر للمعالجة اللاحقة.
2. استخراج Yttrium:الغربات الكيميائية: عادة ما يتم إرسال الخام المكسور إلى مصهر ، حيث يتم استخراج Yttrium من خلال الترشيح الكيميائي. تستخدم هذه العملية عادة محلول الغسل الحمضي ، مثل حمض الكبريتيك ، لحل Yttrium من الخام. الانفصال: بمجرد إذابة Yttrium ، عادة ما يتم خلطه مع عناصر أرضية نادرة أخرى وشوائب. من أجل استخراج Yttrium من نقاء أعلى ، يلزم عملية فصل ، وعادة ما تستخدم استخراج المذيبات أو تبادل أيون أو طرق كيميائية أخرى. هطول الأمطار: يتم فصل Yttrium عن عناصر أرضية نادرة أخرى من خلال التفاعلات الكيميائية المناسبة لتشكيل مركبات Yttrium النقية. التجفيف والتكلس: عادةً ما تحتاج مركبات Yttrium التي تم الحصول عليها إلى تجفيفها وتكلسها لإزالة أي رطوبة وشوائب المتبقية للحصول على المعدن أو المركبات النقية.
طرق الكشف عن yttrium
تشمل طرق الكشف الشائعة ل yttrium بشكل أساسي التحليل الطيفي للامتصاص الذري (AAS) ، وقياس كتلة البلازما المقترن بشكل حافل (ICP-MS) ، التحليل الطيفي للأشعة السينية (XRF) ، إلخ.
1. التحليل الطيفي للامتصاص الذري (AAS):AAS هي طريقة تحليل كمية شائعة الاستخدام مناسبة لتحديد محتوى Yttrium في الحل. تعتمد هذه الطريقة على ظاهرة الامتصاص عندما يمتص العنصر المستهدف في العينة ضوء طول موجي معين. أولاً ، يتم تحويل العينة إلى شكل قابل للقياس من خلال خطوات المعالجة مثل احتراق الغاز وتجفيف درجات الحرارة العالية. بعد ذلك ، يتم تمرير الضوء المقابل للطول الموجي للعنصر الهدف في العينة ، ويتم قياس كثافة الضوء التي تمتصها العينة ، ويتم حساب محتوى Yttrium في العينة من خلال مقارنتها بمحلول Yttrium قياسي للتركيز المعروف.
2. مطياف كتلة البلازما المقترن بشكل حريش (ICP-MS):ICP-MS هي تقنية تحليلية حساسة للغاية مناسبة لتحديد محتوى Yttrium في العينات السائلة والصلبة. تقوم هذه الطريقة بتحويل العينة إلى جزيئات مشحونة ثم تستخدم مطياف الكتلة لتحليل الكتلة. يحتوي ICP-MS على نطاق اكتشاف واسع ودقة عالية ، ويمكنه تحديد محتوى عناصر متعددة في نفس الوقت. لاكتشاف Yttrium ، يمكن أن يوفر ICP-MS حدود منخفضة للغاية ودقة عالية.
3. طيف التألق بالأشعة السينية (XRF):XRF هي طريقة تحليلية غير مدمرة مناسبة لتحديد محتوى Yttrium في عينات صلبة وسائلة. تحدد هذه الطريقة محتوى العنصر عن طريق تشعيع سطح العينة بالأشعة السينية وقياس شدة الذروة المميزة لطيف التألق في العينة. XRF لديه مزايا السرعة السريعة ، والتشغيل البسيط ، والقدرة على تحديد عناصر متعددة في نفس الوقت. ومع ذلك ، قد يتداخل XRF في تحليل Yttrium منخفض المحتوى ، مما يؤدي إلى أخطاء كبيرة.
4. مطياف الانبعاثات البصرية للبلازما المقترنة (ICP-OES):مطياف الانبعاث البصري للبلازما المقترنة بشكل حثية هو طريقة تحليلية حساسة وانتقائية تستخدم على نطاق واسع في تحليل متعدد العناصر. يذرع العينة ويشكل بلازما لقياس الطول الموجي والكثافة المحددة oو yttriumالانبعاث في مطياف. بالإضافة إلى الطرق المذكورة أعلاه ، هناك طرق أخرى شائعة الاستخدام للكشف عن Yttrium ، بما في ذلك الطريقة الكهروكيميائية ، قياس الطيف ، وما إلى ذلك. يعتمد اختيار طريقة الكشف المناسبة على عوامل مثل خصائص العينة ، ونطاق القياس المطلوب ودقة الكشف ، وغالبًا ما تكون معايير المعايرة مطلوبة لضمان دقة وموافقة نتائج القياس.
تطبيق محدد لطريقة الامتصاص الذري Yttrium
في قياس العناصر ، تعد قياس طيف الكتلة البلازما المقترن بحث (ICP-MS) تقنية تحليل حساسة ومتعددة العناصر ، والتي يتم استخدامها غالبًا لتحديد تركيز العناصر ، بما في ذلك Yttrium. فيما يلي عملية مفصلة لاختبار Yttrium في ICP-MS:
1. تحضير العينة:
عادة ما تحتاج العينة إلى إذابة أو تشتت في شكل سائل لتحليل ICP-MS. يمكن القيام بذلك عن طريق الذوبان الكيميائي أو هضم التدفئة أو غيرها من طرق التحضير المناسبة.
يتطلب إعداد العينة ظروفًا نظيفة للغاية لمنع التلوث من قبل أي عناصر خارجية. يجب أن يتخذ المختبر التدابير اللازمة لتجنب تلوث العينة.
2.
يتم إنشاء ICP من خلال تقديم غاز مختلط Argon أو Argon-Oxygen في شعلة بلازما كوارتز مغلقة. يؤدي الاقتران الاستقرائي عالي التردد إلى شعلة البلازما المكثفة ، وهي نقطة الانطلاق في التحليل.
تبلغ درجة حرارة البلازما حوالي 8000 إلى 10000 درجة مئوية ، وهي عالية بما يكفي لتحويل العناصر في العينة إلى حالة أيونية.
3. التأين والفصل:بمجرد دخول العينة إلى البلازما ، تكون العناصر الموجودة فيه مؤينة. هذا يعني أن الذرات تفقد إلكترونات أو أكثر ، وتشكيل أيونات مشحونة. يستخدم ICP-MS مطياف الكتلة لفصل أيونات العناصر المختلفة ، عادةً بنسبة الكتلة إلى الشحن (م/ض). هذا يسمح بفصل أيونات العناصر المختلفة وتحليلها لاحقًا.
4. طيف الكتلة:تدخل الأيونات المنفصلة مطياف الكتلة ، وعادة ما يكون مطياف الكتلة الرباعي أو مطياف الكتلة المسح المغناطيسي. في مطياف الكتلة ، يتم فصل أيونات العناصر المختلفة واكتشافها وفقًا لنسبة الكتلة إلى الشحن. هذا يسمح بتحديد وجود وتركيز كل عنصر. واحدة من مزايا قياس الطيف الكتلي للبلازما المقترن بشكل حريش هو دقة عالية ، مما يمكّنها من اكتشاف عناصر متعددة في وقت واحد.
5. معالجة البيانات:عادة ما تحتاج البيانات التي تم إنشاؤها بواسطة ICP-MS إلى معالجتها وتحليلها لتحديد تركيز العناصر في العينة. ويشمل ذلك مقارنة إشارة الكشف وفقًا لمعايير التركيزات المعروفة ، وإجراء المعايرة والتصحيح.
6. تقرير النتيجة:يتم تقديم النتيجة النهائية على أنها تركيز أو نسبة الكتلة للعنصر. يمكن استخدام هذه النتائج في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، بما في ذلك علوم الأرض ، والتحليل البيئي ، واختبار الأغذية ، والبحث الطبي ، إلخ.
ICP-MS هي تقنية دقيقة وحساسة للغاية مناسبة لتحليل متعدد العناصر ، بما في ذلك Yttrium. ومع ذلك ، فإنه يتطلب أدوات وخبرة معقدة ، لذلك عادة ما يتم تنفيذه في مختبر أو مركز تحليل مهني. في العمل الفعلي ، من الضروري تحديد طريقة القياس المناسبة وفقًا للاحتياجات المحددة للموقع. تستخدم هذه الطرق على نطاق واسع في تحليل واكتشاف Ytterbium في المختبرات والصناعات.
بعد تلخيص ما ورد أعلاه ، يمكننا أن نستنتج أن Yttrium عنصر كيميائي مثير للاهتمام للغاية مع خصائص فيزيائية وكيميائية فريدة ، والتي لها أهمية كبيرة في مجالات البحث والتطبيق العلمي. على الرغم من أننا أحرزنا بعض التقدم في فهمنا لذلك ، لا يزال هناك العديد من الأسئلة التي تحتاج إلى مزيد من البحث والاستكشاف. آمل أن تساعد مقدمةنا القراء على فهم هذا العنصر الرائع بشكل أفضل وإلهام حب الجميع للعلوم والاهتمام بالاستكشاف.
لمزيد من المعلومات الثابتة والمتنقلةاتصل بناأقل:
Tel & Whats: 008613524231522
Email:Sales@shxlchem.com
وقت النشر: نوفمبر -28-2024