Saviez-vous? Le processus des êtres humains découvrantyttriumétait plein de rebondissements. En 1787, le Suédois Karl Axel Arrhenius a accidentellement découvert un minerai noir dense et lourd dans une carrière près de sa ville natale du village de Ytterby et l'a nommée "Ytterbite". Après cela, de nombreux scientifiques, dont Johan Gadolin, Anders Gustav Ekberg, Friedrich Wöhler et d'autres ont mené des recherches approfondies sur ce minerai.
En 1794, le chimiste finlandais Johan Gadolin a réussi à séparer un nouvel oxyde du minerai Ytterbium et l'a nommé Yttrium. C'était la première fois que les humains découvraient clairement un élément de terre rare. Cependant, cette découverte n'a pas immédiatement attiré une attention généralisée.
Au fil du temps, les scientifiques ont découvert d'autres éléments des terres rares. En 1803, le Klaproth allemand et les Suédois Hitzinger et Berzelius ont découvert le cérium. En 1839, le Mosander Suédois a découvertlanthane. En 1843, il a découvert Erbium etterbium. Ces découvertes ont fourni une base importante pour la recherche scientifique ultérieure.
Ce n'est qu'à la fin du 19e siècle que les scientifiques ont réussi à séparer l'élément "yttrium" du minerai d'yttrium. En 1885, l'Autrichien Wilsbach a découvert le néodyme et le praseodymium. En 1886, Bois-Baudran a découvertdysprosium. Ces découvertes ont encore enrichi la grande famille d'éléments de terres rares.
Depuis plus d'un siècle après la découverte de Yttrium, en raison des limites des conditions techniques, les scientifiques n'ont pas pu purifier cet élément, ce qui a également provoqué certains litiges et erreurs académiques. Cependant, cela n'a pas empêché les scientifiques de leur enthousiasme pour étudier le yttrium.
Au début du 20e siècle, avec l'avancement continu de la science et de la technologie, les scientifiques ont finalement commencé à pu purifier les éléments de terres rares. En 1901, le Français Eugene de Marseille a découverteuropium. En 1907-1908, l'Autrichien Wilsbach et Français Urbain ont découvert indépendamment le lutetium. Ces découvertes ont fourni une base importante pour la recherche scientifique ultérieure.
Dans la science et la technologie modernes, l'application de Yttrium devient de plus en plus étendue. Avec l'avancement continu de la science et de la technologie, notre compréhension et notre application de Yttrium deviendront de plus en plus approfondies.
Champs d'application de l'élément yttrium
1.Verre optique et céramique:Yttrium est largement utilisé dans la fabrication de verre optique et de céramique, principalement dans la fabrication de céramiques transparentes et de verre optique. Ses composés ont d'excellentes propriétés optiques et peuvent être utilisées pour fabriquer des composants des lasers, des communications à fibre optique et d'autres équipements.
2. Phosphores:Les composés Yttrium jouent un rôle important dans les phosphores et peuvent émettre une fluorescence lumineuse, de sorte qu'elles sont souvent utilisées pour fabriquer des écrans de télévision, des moniteurs et des équipements d'éclairage.Oxyde d'yttriumet d'autres composés sont souvent utilisés comme matériaux luminescents pour améliorer la luminosité et la clarté de la lumière.
3. Additifs en alliage: Dans la production d'alliages métalliques, Yttrium est souvent utilisé comme additif pour améliorer les propriétés mécaniques et la résistance à la corrosion des métaux.Alliages yttriumsont souvent utilisés pour fabriquer de l'acier à haute résistance etalliages en aluminium, les rendant plus résistants à la chaleur et résistants à la corrosion.
4. Catalyseurs: Les composés Yttrium jouent un rôle important dans certains catalyseurs et peuvent accélérer le taux de réactions chimiques. Ils sont utilisés pour fabriquer des dispositifs de purification d'échappement automobile et des catalyseurs dans les processus de production industrielle, contribuant à réduire les émissions de substances nocives.
5. Technologie d'imagerie médicale: Les isotopes de Yttrium sont utilisés dans la technologie d'imagerie médicale pour préparer des isotopes radioactifs, comme pour marquer les radiopharmaceutiques et diagnostiquer l'imagerie médicale nucléaire.
6. Technologie laser:Les lasers à ions yttrium sont un laser à l'état solide commun utilisé dans diverses recherches scientifiques, médecine laser et applications industrielles. La fabrication de ces lasers nécessite l'utilisation de certains composés de Yttrium comme activateurs.Et leurs composés jouent un rôle important dans les sciences et la technologie et l'industrie modernes, impliquant de nombreux domaines tels que l'optique, la science des matériaux et la médecine, et ont apporté une contribution positive au progrès et au développement de la société humaine.
Propriétés physiques de Yttrium
Le nombre atomique deyttriumest 39 et son symbole chimique est Y.
1. Apparence:Yttrium est un métal blanc argenté.
2. Densité:La densité de Yttrium est de 4,47 g / cm3, ce qui en fait l'un des éléments relativement lourds de la croûte terrestre.
3. Point de fusion:Le point de fusion de Yttrium est de 1522 degrés Celsius (2782 degrés Fahrenheit), qui fait référence à la température à laquelle Yttrium passe d'un solide à un liquide dans des conditions thermiques.
4. Point d'ébullition:Le point d'ébullition de Yttrium est de 3336 degrés Celsius (6037 degrés Fahrenheit), qui fait référence à la température à laquelle Yttrium passe d'un liquide à un gaz dans des conditions thermiques.
5. Phase:À température ambiante, Yttrium est à l'état solide.
6. Conductivité:Yttrium est un bon conducteur d'électricité à haute conductivité, il a donc certaines applications dans la fabrication électronique des appareils et la technologie des circuits.
7. Magnétisme:Yttrium est un matériau paramagnétique à température ambiante, ce qui signifie qu'il n'a pas de réponse magnétique évidente aux champs magnétiques.
8. Structure cristalline: Yttrium existe dans une structure cristalline hexagonale serrée.
9. Volume atomique:Le volume atomique de Yttrium est de 19,8 centimètres cubes par mole, qui fait référence au volume occupé par une mole d'atomes d'yttrium.
Yttrium est un élément métallique avec une densité et un point de fusion relativement élevés, et a une bonne conductivité, il a donc des applications importantes en électronique, science des matériaux et autres domaines. Dans le même temps, Yttrium est également un élément rare relativement courant, qui joue un rôle important dans certaines technologies avancées et applications industrielles.
Propriétés chimiques de Yttrium
1. Symbole et groupe chimique: Le symbole chimique de Yttrium est Y, et il est situé dans la cinquième période du tableau périodique, le troisième groupe, qui est similaire aux éléments de lanthanure.
2. Structure électronique: La structure électronique de Yttrium est 1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 3D¹⁰ 4S² 4P⁶ 4D¹⁰ 4F¹⁴ 5S². Dans la couche d'électrons externe, Yttrium a deux électrons de valence.
3. État de valence: Yttrium montre généralement un état de valence de +3, qui est l'état de valence le plus courant, mais il peut également montrer des états de valence de +2 et +1.
4. Réactivité: Yttrium est un métal relativement stable, mais il s'oxyde progressivement lorsqu'il est exposé à l'air, formant une couche d'oxyde à la surface. Cela fait que Yttrium perd son éclat. Pour protéger Yttrium, il est généralement stocké dans un environnement sec.
5. Réaction avec les oxydes: Yttrium réagit avec les oxydes pour former divers composés, y comprisoxyde d'yttrium(Y2O3). L'oxyde d'yttrium est souvent utilisé pour fabriquer des phosphores et des céramiques.
6. ** Réaction avec les acides **: Yttrium peut réagir avec des acides forts pour produire des sels correspondants, tels quechlorure d'yttrium (YCL3) ousulfate d'yttrium (Y2 (SO4) 3).
7. Réaction avec l'eau: Yttrium ne réagit pas directement avec l'eau dans des conditions normales, mais à des températures élevées, il peut réagir avec la vapeur d'eau pour produire de l'hydrogène et de l'oxyde d'yttrium.
8. Réaction avec les sulfures et les carbures: Yttrium peut réagir avec les sulfures et les carbures pour former des composés correspondants tels que le sulfure d'yttrium (YS) et le carbure d'yttrium (YC2). 9. Isotopes: Yttrium a plusieurs isotopes, dont le plus stable est Yttrium-89 (^ 89y), qui a une longue demi-vie et est utilisé en médecine nucléaire et en marquage isotopique.
Yttrium est un élément métallique relativement stable avec plusieurs états de valence et la capacité de réagir avec d'autres éléments pour former des composés. Il dispose d'un large éventail d'applications en optique, en science des matériaux, en médecine et en industrie, en particulier dans les phosphores, la fabrication en céramique et la technologie laser.
Propriétés biologiques de Yttrium
Les propriétés biologiques deyttriumDans les organismes vivants, sont relativement limités.
1. Présence et ingestion: bien que Yttrium ne soit pas un élément essentiel à la vie, des traces de yttrium peuvent être trouvées dans la nature, y compris le sol, les roches et l'eau. Les organismes peuvent ingérer des traces de yttrium à travers la chaîne alimentaire, généralement à partir du sol et des plantes.
2. Biodisponibilité: La biodisponibilité de Yttrium est relativement faible, ce qui signifie que les organismes ont généralement des difficultés à absorber et à utiliser efficacement le yttrium. La plupart des composés d'Yttrium ne sont pas facilement absorbés dans les organismes, ils ont donc tendance à être excrétés.
3. Distribution dans les organismes: Une fois dans un organisme, Yttrium est principalement distribué dans des tissus tels que le foie, le rein, la rate, les poumons et les os. En particulier, les os contiennent des concentrations plus élevées de yttrium.
4. Métabolisme et excrétion: le métabolisme de l'yttrium dans le corps humain est relativement limité car il laisse généralement l'organisme par excrétion. La majeure partie est excrétée par l'urine, et elle peut également être excrétée sous forme de défécation.
5. Toxicité: En raison de sa faible biodisponibilité, Yttrium ne s'accumule généralement pas à des niveaux nocifs dans les organismes normaux. Cependant, une exposition à haute dose en yttrium peut avoir des effets nocifs sur les organismes, ce qui conduit à des effets toxiques. Cette situation se produit généralement rarement parce que les concentrations de yttrium dans la nature sont généralement faibles et qu'elle n'est pas largement utilisée ou exposée aux organismes. Les caractéristiques biologiques de l'Yttrium dans les organismes se manifestent principalement dans sa présence en quantités traces, une faible biodisponibilité et non un élément nécessaire à la vie. Bien qu'il n'ait pas d'effets toxiques évidents sur les organismes dans des circonstances normales, une exposition à haute dose en yttrium peut entraîner des risques pour la santé. Par conséquent, la recherche scientifique et la surveillance sont toujours importantes pour la sécurité et les effets biologiques de Yttrium.
Distribution de yttrium dans la nature
Yttrium est un élément de terre rare qui est relativement largement réparti dans la nature, bien qu'il n'existe pas sous forme élémentaire pure.
1. Procédure dans la croûte terrestre: l'abondance de yttrium dans la croûte terrestre est relativement faible, avec une concentration moyenne d'environ 33 mg / kg. Cela fait de Yttrium l'un des rares éléments.
Yttrium existe principalement sous forme de minéraux, généralement avec d'autres éléments de terres rares. Certains principaux minéraux de Yttrium comprennent le grenat de fer à yttrium (YIG) et l'oxalate d'yttrium (Y2 (C2O4) 3).
2. Distribution géographique: les dépôts d'yttrium sont distribués dans le monde entier, mais certaines zones peuvent être riches en yttrium. Certains dépôts majeurs de Yttrium peuvent être trouvés dans les régions suivantes: Australie, Chine, États-Unis, Russie, Canada, Inde, Scandinavie, etc. 3. Extraction et traitement: une fois le minerai d'yttrium, le traitement chimique est généralement nécessaire pour extraire et séparer le Yttrium. Cela implique généralement des processus de lixiviation acide et de séparation chimique pour obtenir du yttrium de haute pureté.
Il est important de noter que les éléments de terres rares tels que Yttrium n'existent généralement pas sous la forme d'éléments purs, mais sont mélangés à d'autres éléments de la Terre rare. Par conséquent, l'extraction d'un yttrium de pureté plus élevée nécessite des processus de traitement chimique et de séparation complexes. De plus, la fourniture deÉléments de terres raresest limité, donc la prise en compte de leur gestion des ressources et de leur durabilité environnementale est également importante.
Extraction, extraction et fusion de l'élément yttrium
Yttrium est un élément de terre rare qui n'existe généralement pas sous la forme d'un yttrium pur, mais sous forme de minerai d'yttrium. Ce qui suit est une introduction détaillée au processus d'extraction et de raffinage de l'élément Yttrium:
1. Extraction du minerai d'yttrium:
Exploration: Premièrement, les géologues et les ingénieurs miniers effectuent des travaux d'exploration pour trouver des dépôts contenant de l'yttrium. Cela implique généralement des études géologiques, une exploration géophysique et une analyse des échantillons. Exploitation minière: Une fois qu'un dépôt contenant de l'yttrium est trouvé, le minerai est extrait. Ces dépôts comprennent généralement des minerais d'oxyde tels que le grenat de fer à yttrium (YIG) ou l'oxalate d'yttrium (Y2 (C2O4) 3). Écrasement du minerai: Après l'exploitation minière, le minerai doit généralement être divisé en pièces plus petites pour un traitement ultérieur.
2. Extraction de yttrium:La lixiviation chimique: le minerai écrasé est généralement envoyé à une fonderie, où l'yttrium est extrait par la lixiviation chimique. Ce processus utilise généralement une solution de lixiviation acide, comme l'acide sulfurique, pour dissoudre le yttrium du minerai. Séparation: Une fois que Yttrium est dissous, il est généralement mélangé à d'autres éléments de terres rares et impuretés. Afin d'extraire l'yttrium de pureté plus élevée, un processus de séparation est nécessaire, en utilisant généralement l'extraction de solvant, l'échange d'ions ou d'autres méthodes chimiques. Précipitation: Yttrium est séparé des autres éléments de la Terre rare par des réactions chimiques appropriées pour former des composés en yttrium purs. Séchage et calcination: les composés de Yttrium obtenus doivent généralement être séchés et calcinés pour éliminer toute humidité résiduelle et impuretés pour enfin obtenir du métal ou des composés de yttrium pur.
Méthodes de détection de Yttrium
Les méthodes de détection courantes pour l'yttrium comprennent principalement la spectroscopie d'absorption atomique (AAS), la spectrométrie de masse plasmatique à couplage inductif (ICP-MS), la spectroscopie de fluorescence aux rayons X (XRF), etc.
1. Spectroscopie d'absorption atomique (AAS):L'AAS est une méthode d'analyse quantitative couramment utilisée adaptée à la détermination de la teneur en yttrium en solution. Cette méthode est basée sur le phénomène d'absorption lorsque l'élément cible de l'échantillon absorbe la lumière d'une longueur d'onde spécifique. Premièrement, l'échantillon est converti en une forme mesurable par des étapes de prétraitement telles que la combustion des gaz et le séchage à haute température. Ensuite, la lumière correspondant à la longueur d'onde de l'élément cible est transmise dans l'échantillon, l'intensité lumineuse absorbée par l'échantillon est mesurée et la teneur en yttrium dans l'échantillon est calculée en la comparant à une solution standard d'Yttrium de concentration connue.
2. Spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS):ICP-MS est une technique analytique très sensible adaptée pour déterminer la teneur en yttrium dans des échantillons liquides et solides. Cette méthode convertit l'échantillon en particules chargées, puis utilise un spectromètre de masse pour l'analyse de masse. ICP-MS a une large plage de détection et une haute résolution, et peut déterminer le contenu de plusieurs éléments en même temps. Pour la détection de Yttrium, ICP-MS peut fournir des limites de détection très faibles et une grande précision.
3. Spectrométrie de fluorescence aux rayons X (XRF):XRF est une méthode analytique non destructive adaptée à la détermination de la teneur en yttrium dans des échantillons solides et liquides. Cette méthode détermine la teneur en élément en irradiant la surface de l'échantillon avec des rayons X et en mesurant l'intensité de pic caractéristique du spectre de fluorescence dans l'échantillon. XRF a les avantages de la vitesse rapide, du fonctionnement simple et de la capacité de déterminer plusieurs éléments en même temps. Cependant, XRF peut être interféré dans l'analyse du YTTRIUM à faible contenu, entraînant de grandes erreurs.
4. Spectrométrie d'émission optique à plasma à couplage inductif (ICP-OS):La spectrométrie d'émission optique à plasma à couplage inductif est une méthode analytique très sensible et sélective largement utilisée dans l'analyse multi-éléments. Il atomise l'échantillon et forme un plasma pour mesurer la longueur d'onde et l'intensité spécifiques of yttriumémission dans le spectromètre. En plus des méthodes ci-dessus, il existe d'autres méthodes couramment utilisées pour la détection de YTTRIUM, y compris la méthode électrochimique, la spectrophotométrie, etc. La sélection d'une méthode de détection appropriée dépend de facteurs tels que les propriétés de l'échantillon, la plage de mesure requise et la précision de détection et les normes d'étalonnage sont souvent nécessaires pour le contrôle de la qualité pour garantir la précision et la fiabilité des résultats de la mesure.
Application spécifique de la méthode d'absorption atomique Yttrium
Dans la mesure des éléments, la spectrométrie de masse plasmatique à couplage inductif (ICP-MS) est une technique d'analyse très sensible et multi-éléments, qui est souvent utilisée pour déterminer la concentration d'éléments, y compris le yttrium. Ce qui suit est un processus détaillé pour tester Yttrium dans ICP-MS:
1. Préparation des échantillons:
L'échantillon doit généralement être dissous ou dispersé en une forme liquide pour l'analyse ICP-MS. Cela peut être fait par dissolution chimique, digestion au chauffage ou autres méthodes de préparation appropriées.
La préparation de l'échantillon nécessite des conditions extrêmement propres pour empêcher la contamination par tout éléments externes. Le laboratoire doit prendre les mesures nécessaires pour éviter la contamination des échantillons.
2. Génération ICP:
L'ICP est généré en introduisant du gaz mixte d'argon ou d'argon-oxygène dans une torche de plasma de quartz fermé. Le couplage inductif haute fréquence produit une flamme plasmatique intense, qui est le point de départ de l'analyse.
La température du plasma est d'environ 8000 à 10000 degrés Celsius, ce qui est suffisamment élevé pour convertir les éléments de l'échantillon en état ionique.
3. Ionisation et séparation:Une fois que l'échantillon pénètre dans le plasma, les éléments s'y sont ionisés. Cela signifie que les atomes perdent un ou plusieurs électrons, formant des ions chargés. ICP-MS utilise un spectromètre de masse pour séparer les ions de différents éléments, généralement par rapport masse / charge (m / z). Cela permet de séparer les ions de différents éléments et analysés par la suite.
4. Spectrométrie de masse:Les ions séparés entrent dans un spectromètre de masse, généralement un spectromètre de masse quadripolaire ou un spectromètre de masse à balayage magnétique. Dans le spectromètre de masse, les ions de différents éléments sont séparés et détectés en fonction de leur rapport masse / charge. Cela permet de déterminer la présence et la concentration de chaque élément. L'un des avantages de la spectrométrie de masse plasmatique à couplage inductif est sa haute résolution, ce qui lui permet de détecter plusieurs éléments simultanément.
5. Traitement des données:Les données générées par ICP-MS doivent généralement être traitées et analysées pour déterminer la concentration des éléments de l'échantillon. Cela comprend la comparaison du signal de détection aux normes des concentrations connues et la réalisation d'étalonnage et de correction.
6. Rapport de résultat:Le résultat final est présenté comme la concentration ou le pourcentage de masse de l'élément. Ces résultats peuvent être utilisés dans une variété d'applications, notamment la science de la Terre, l'analyse environnementale, les tests alimentaires, la recherche médicale, etc.
ICP-MS est une technique très précise et sensible adaptée à l'analyse multi-éléments, y compris Yttrium. Cependant, il nécessite une instrumentation et une expertise complexes, il est donc généralement effectué dans un laboratoire ou un centre d'analyse professionnelle. Dans le travail réel, il est nécessaire de sélectionner la méthode de mesure appropriée en fonction des besoins spécifiques du site. Ces méthodes sont largement utilisées dans l'analyse et la détection de Ytterbium dans les laboratoires et les industries.
Après avoir résumé ce qui précède, nous pouvons conclure que Yttrium est un élément chimique très intéressant avec des propriétés physiques et chimiques uniques, qui est d'une grande importance dans les domaines de la recherche et de l'application scientifique. Bien que nous ayons fait des progrès dans notre compréhension de celui-ci, il existe encore de nombreuses questions qui nécessitent des recherches et des explorations supplémentaires. J'espère que notre introduction peut aider les lecteurs à mieux comprendre cet élément fascinant et inspirer l'amour de chacun pour la science et l'intérêt pour l'exploration.
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