Ytri

Ytri là một nguyên tố hóa học có ký hiệu Y và số nguyên tử 39. Là một kim loại chuyển tiếp màu trắng bạc, ytri khá phổ biến trong các khoáng vật đất hiếm và hai trong số các hợp chất của nó được sử dụng làm lân quang màu đỏ trong các ống tia âm cực, chẳng hạn trong các ống dùng cho truyền hình. Nguyên tố này thông thường không tìm thấy trong cơ thể người và không đóng một vai trò sinh học nào cả.

Ytri, 39Y
Quang phổ vạch của ytri
Tính chất chung
Tên, ký hiệu	Ytri, Y
Phiên âm	/ˈɪtriəm/ (IT-ree-əm)
Hình dạng	Bạc trắng
Ytri trong bảng tuần hoàn
Sc ↑ Y ↓ Lu Stronti ← Ytri → Zirconi
Số nguyên tử (Z)	39
Khối lượng nguyên tử chuẩn (±) (Ar)	88,905838(2)
Phân loại	kim loại chuyển tiếp
Nhóm, phân lớp	3, d
Chu kỳ	Chu kỳ 5
Cấu hình electron	[Kr] 4d1 5s2
mỗi lớp	2, 8, 18, 9, 2
Tính chất vật lý
Màu sắc	Bạc trắng
Trạng thái vật chất	Chất rắn
Nhiệt độ nóng chảy	1799 K ​(1526 °C, ​2779 °F)
Nhiệt độ sôi	3609 K ​(3336 °C, ​6037 °F)
Mật độ	4,472 g·cm−3 (ở 0 °C, 101.325 kPa)
Mật độ ở thể lỏng	ở nhiệt độ nóng chảy: 4,24 g·cm−3
Nhiệt lượng nóng chảy	11,42 kJ·mol−1
Nhiệt bay hơi	365 kJ·mol−1
Nhiệt dung	26,53 J·mol−1·K−1
Áp suất hơi P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ở T (K) 1883 2075 (2320) (2627) (3036) (3607)
Tính chất nguyên tử
Trạng thái oxy hóa	3, 2, 1, 0 ​Base yếu
Độ âm điện	1,22 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóa	Thứ nhất: 600 kJ·mol−1 Thứ hai: 1180 kJ·mol−1 Thứ ba: 1980 kJ·mol−1
Bán kính cộng hoá trị	thực nghiệm: 180 pm
Bán kính liên kết cộng hóa trị	190±7 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể	​Lục phương
Vận tốc âm thanh	que mỏng: 3300 m·s−1 (ở 20 °C)
Độ giãn nở nhiệt	(r.t.) (α, poly) 10,6 µm·m−1·K−1
Độ dẫn nhiệt	17,2 W·m−1·K−1
Điện trở suất	(r.t.) (α, poly) 596 n Ω·m
Tính chất từ	Thuận từ
Mô đun Young	63,5 GPa
Mô đun cắt	25,6 GPa
Mô đun khối	41,2 GPa
Hệ số Poisson	0,243
Độ cứng theo thang Brinell	589 MPa
Số đăng ký CAS	7440-65-5
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính: Đồng vị của Ytri
Iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP 87Y Tổng hợp 3,35 ngày ε – 87Sr γ 0.48, 0.38D – 88Y Tổng hợp 106,6 ngày ε – 88Sr γ 1.83, 0.89 – 89Y 100% 89Y ổn định với 50 neutron 90Y Tổng hợp 2,67 ngày β– 2.28 90Zr γ 2.18 – 91Y Tổng hợp 58,5 ngày β– 1.54 91Zr γ 1.20 –

Đặc trưng

Ytri tương đối ổn định trong không khí, trông khá giống scandi ở bề ngoài và về tính chất hóa học thì tương tự như các nguyên tố nhóm Lanthan, khi bị phơi ra ngoài ánh sáng có ánh hơi hồng. Các mảnh vụn hay phoi bào của kim loại này có thể bắt cháy trong không khí khi nhiệt độ cao trên 400 °C. Khi ytri bị chia cắt mịn thì nó rất không ổn định trong không khí. Kim loại này có tiết diện neutron thấp để bắt giữ hạt nhân. Trạng thái oxy hóa phổ biến nhất của ytri là +3.

Ứng dụng

Ytri(III) oxide là hợp chất quan trọng nhất và được sử dụng rộng rãi để tạo ra các chất lân quang YVO₄:Eu và Y₂O₃:Eu để tạo ra màu đỏ trong các ống tia âm cực dùng cho truyền hình màu. Các ứng dụng khác có:

• Oxide ytri dùng chế tạo các dạng ngọc hồng lựu ytri sắt làm các bộ lọc vi sóng hiệu suất cao.
• Các loại ngọc hồng lựu ytri sắt, nhôm, gadolini (ví dụ Y₃Fe₅O₁₂ và Y₃Al₅O₁₂) có các tính chất từ tính rất đáng chú ý. Ngọc hồng lựu ytri sắt có hiệu suất cao trong vai trò của bộ chuyển năng và truyền dẫn năng lượng âm thanh. Ngọc hồng lựu ytri nhôm có độ cứng 8,5 và cũng được sử dụng như là đá quý (kim cương giả).
• Các lượng nhỏ của ytri (0,1 tới 0,2%) đã từng được sử dụng để giảm kích thước hạt của chromi, molybden, titani, zirconi. Nó cũng được dùng để tăng sức bền của các hợp kim nhôm và magnesi.
• Được dùng làm chất xúc tác cho quá trình polyme hóa ethylen.
• Ngọc hồng lựu ytri nhôm, Y₂O₃, ytri lithi fluoride, ytri vanadat được dùng trong tổ hợp với các tác nhân kích thích (dopant) như neodymi, erbi, yterbi trong các laser cận-hồng ngoại. Các dạng tinh thể và gốm của chúng đều được sử dụng.
• Nó được sử dụng tại các điện cực của một số loại bu gi hiệu suất cao.
• Nó được dùng để khử oxy cho vanadi hay các kim loại phi sắt khác.
• Ytri cũng được dùng trong sản xuất măng sông cho các đèn măng sông dùng propan, thay thế cho thori là chất hơi có tính phóng xạ.
• Các tinh thể ngọc hồng lựu ytri nhôm kích thích bằng ceri (YAG:Ce) được dùng làm chất lân quang để làm các LED phát ánh sáng trắng.
• Các vi cầu ytri-90 có tiềm năng được dùng trong điều trị ung thư biểu mô gan không thể cắt bỏ.
• Ytri được dùng như là nguyên tố "bí mật" trong chất siêu dẫn YBCO phát triển tại Đại học Houston, YBaCuO. Chất siêu dẫn này làm việc trên 90K, đáng chú ý vì nó là trên điểm sôi của nitơ lỏng (77,1K). (Y_1,2Ba_0,8CuO₄). Vật liệu được tạo ra là khoáng vật đa tinh thể đa pha, có màu đen và lục.
• Ytri được nghiên cứu để tìm kiếm khả năng sử dụng như là tác nhân tạo hòn trong sản xuất gang mềm với độ mềm dẻo của gang tăng lên (graphit tạo thành các hòn rắn chắc thay vì các mảnh như bông để tạo ra gang mềm). Về tiềm năng, ytri có thể sử dụng trong sản xuất gốm và thủy tinh, do oxide ytri có điểm nóng chảy cao và sức kháng va chạm cao cùng hệ số giãn nở nhiệt thấp.
• Oxide ytri cũng được dùng để ổn định dạng hình hộp của zirconia để sử dụng trong nghề kim hoàn.
• Ytria (ytri (III) oxide) được dùng như là phụ gia kết dính trong sản xuất silic nitride xốp.
• Ytri-90 được dùng trong Zevalin, là một loại thuốc trị liệu hệ miễn dịch-phóng xạ được chỉ định trong điều trị một vài loại u lympho không Hodgkin .

Lịch sử

Ytri (đặt tên theo Ytterby, một làng ở Thụy Điển gần Vaxholm) được nhà hóa học, nhà vật lý kiêm nhà khoáng vật học người Phần Lan là Johan Gadolin phát hiện ra năm 1794. Năm 1828, Friedrich Wöhler đã cô lập nó như là chất chiết ra không tinh khiết từ ytria thông qua phản ứng khử chloride ytri khan (YCl₃) bằng kali. Ytria (Y₂O₃) là oxide của ytri, được Johan Gadolin phát hiện năm 1794 trong khoáng vật gadolinit lấy từ Ytterby.

Năm 1843, nhà hóa học người Thụy Điển Carl Mosander đã chứng minh rằng ytria có thể chia ra thành các oxide (hay các loại đất) của ba nguyên tố khác nhau. "Ytria" là tên gọi được giữ lại cho oxide có tính base nhất (chiếm khoảng 2/3), còn các oxide kia được đổi tên thành erbi và terbi. Muộn hơn trong thế kỷ 19, cả hai loại "oxide" kia cũng được chứng minh là phức tạp, mặc dù các tên gọi vẫn được giữ lại cho thành phần có tính chất đặc trưng nhất của loại "đất" đó.)

Mỏ khai thác cạnh làng Ytterby sản sinh nhiều khoáng vật không bình thường chứa các nguyên tố đất hiếm cùng các nguyên tố khác. Các nguyên tố erbi, terbi, yterbi và ytri tất cả đều được đặt tên theo tên gọi của làng nhỏ này.

Phổ biến

Một mẫu Ytri

Nguyên tố này được tìm thấy gần như trong mọi loại khoáng vật đất hiếm cũng như trong các loại quặng urani nhưng không tìm thấy ở dạng tự do trong tự nhiên. Nó được sản xuất ở quy mô thương mại bằng cách khử fluoride ytri (YF₃) với calci kim loại nhưng cũng có thể được sản xuất bằng các kỹ thuật khác. Nó rất khó tách ra từ các nguyên tố đất hiếm khác và khi tách được thì nó là chất bột màu xám sẫm.

"Đất hiếm" ceria (1803) và ytria (1794) nguyên bản phản ánh sự phân chia địa hóa học lớn diễn ra giữa các nguyên tố nhóm lanthan nhẹ hơn và nặng hơn do "sự teo lại lanthan". Các nguyên tố nhóm lanthan nhẹ hơn, với bán kính nguyên tử lớn hơn, tham dự vào các khoáng vật tại các vị trí với số phối hợp cao hơn (ví dụ monazit), trong khi các nguyên tố nhóm lanthan nặng hơn nhưng bán kính nguyên tử nhỏ hơn lại ưa thích các số phối hợp thấp hơn (như trong xenotim). Các nguyên tố nhóm lanthan nhẹ hơn cũng tương đối phổ biến hơn trong lớp vỏ Trái Đất khi so với các nguyên tố nhóm nặng, tương xứng với sự phổ biến trong các vẫn thạch chondrit, do sự phân đoạn kích thước. Ytri rơi vào khoảng trung bình về kích thước của nhóm nặng và vì thế chắc chắn có mặt cùng chúng trong các khoáng vật này, trong đó nó chiếm khoảng hai phần ba hỗn hợp các oxide theo trọng lượng. Thành phần như vậy là điển hình của gadolinit, xenotim và một vài dạng đất sét hấp thụ ion.

Các mẫu đá Mặt Trăng thu được từ chương trình Apollo có hàm lượng ytri tương đối cao.

Xem thêm Khoáng vật ytri.

Đồng vị

Bài chi tiết: Đồng vị của ytri

Ytri tự nhiên chỉ bao gồm một đồng vị (Y⁸⁹). Các đồng vị phóng xạ ổn định nhất là Y⁸⁸ có chu kỳ bán rã 106,65 ngày và Y⁹¹ với chu kỳ bán rã 58,51 ngày. Tất cả các đồng vị khác có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 1 ngày, ngoại trừ Y⁸⁷ với chu kỳ bán rã 79,8 giờ. Phương thức phân rã chủ yếu của các đồng vị dưới Y⁸⁹ là bắt điện tử còn phương thức chủ yếu của các đồng vị trên Y⁸⁹ là bức xạ beta. Hai mươi sáu đồng vị không ổn định đã được nêu đặc trưng.

Y⁹⁰ tồn tại trong cân bằng muôn thuở với đồng vị cha của nó Sr⁹⁰, là sản phẩm của các vụ nổ hạt nhân.

Phòng ngừa

Các hợp chất chứa nguyên tố này hiếm khi được bắt gặp, nhưng nên hết sức cẩn thận do chúng có độc tính cao. Các muối của ytri có thể có khả năng gây ung thư.

Xem thêm

• Hợp chất ytri
• erbi
• Terbi
• Yterbi

Liên kết ngoài

• WebElements.com – Yttri
• Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos – Yttri Lưu trữ 2009-02-28 tại Wayback Machine