Иттрий

Иттрий химический элемент

Иттрий

Остров Руслаген — один из многочисленных островков на Балтике близ столицы Швеции Стокгольма — знаменит тем, что здесь находится городок Иттербю, название которого отражено в именах четырех химических элементов — иттрия, иттербия, тербия и эрбия. В 1787 г.

лейтенант шведской армии минералог-любитель Карл Аррениус нашел здесь, в заброшенном карьере, неизвестный прежде черный блестящий минерал. Этот минерал назвали иттербитом.

Спустя 130 лет финский минералог Флинт скажет, что он «сыграл в истории неорганической химии, быть может, большую роль, чем какой-либо другой минерал». В этом утверждении безусловно есть преувеличение.

Но так же безусловно, что минерал, в котором нашли семь новых химических элементов, — вещь незаурядная. Тем не менее ни в одном минералогическом справочнике названия «иттербит» сейчас не найти.

Первым серьезным исследователем этого минерала и первооткрывателем окиси иттрия был финский химик Юхан Гадолин (1760-1852). Это он, проанализировав иттербит, обнаружил в нем окислы железа, кальция, магния и кремния, а также 38% окиси неизвестного еще элемента.

Через три года шведский ученый Экеберг подтвердил результат финского коллеги и ввел в химический обиход название «иттриевая земля». Позже, еще при жизни Гадолина, было решено называть открытый им элемент иттрием, а минерал из Иттербю переименовали в гадолинит.

Впрочем, впоследствии оказалось, что упоминавшиеся 38% приходятся на долю не одного, а нескольких новых элементов. «Расщепление» окиси иттрия заняло больше 100 лет. В 1843 г. Карл Мозандер поделил ее на три компонента, три окисла: бесцветный, коричневый и розовый.

Три окисла — три элемента, название каждого происходит от фрагментов также «расщепленного» слова Иттербю. От «итт» — иттрий (бесцветная окись), от «тер» — тербий (коричневая) и от «эрб» — эрбий (розовая окись). В 1879 г.

из окиси иттрия были выделены окислы еще трех элементов — иттербия, тулия и предсказанного Менделеевым скандия. А в 1907 г. к ним прибавился еще один элемент — лютеций.

Это единственный случай в истории науки: один минерал, причем редкий минерал, оказался «хранителем» семи новых элементов.

С позиций современной химии этот факт легко объясним: электронное строение атомов редкоземельных элементов — а к ним относится скандий, иттрий, лантан и 14 лантаноидов — очень сходно.

Химические свойства их, в том числе свойства, определяющие поведение элемента в земной коре, трудноразличимы. Очень близки размеры их ионов.

В частности, у иттрия и тяжелых элементов семейства лантаноидов

—    гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия — размеры трехвалентного иона практически одинаковы, разница в сотые доли ангстрема.

Трудность его выделения (как, впрочем, и любого из его аналогов) привела к тому, что на протяжении десятилетий свойства этого элемента оставались почти не изученными.

Первый металлический иттрий (сильно загрязненный примесями) получен Фридрихом Вёлером в 1828 г., но и через 100 лет плотность иттрия не была определена достаточно точно.

Даже состав окиси иттрия никто не определил верно до появления периодического закона. Считали, что это YO; правильную формулу — Y2O3 —    первым указал Менделеев.

Иттрий — ближаиший аналог лантаноидов

К числу «редких земель» этот химический элемент отнесли не случайно. Всем своим обликом и поведением он подобен лантану и лантаноидам.

Он легко растворяется в минеральных кислотах, кроме, как это ни странно, плавиковой. В кипящей воде он постепенно окисляется, а на воздухе при температуре 400°C окисление иттрия идет достаточно быстро.

Но при этом образуется темная блестящая пленка окиси, плотно окутывающая металл и препятствующая окислению в массе.

Лишь при 760°C эта пленка теряет защитные свойства, и тогда окисление превращает светло-серый металл в бесцветную или черную (от примесей) окись.

Как и многие лантаноиды, он относится к числу довольно распространенных металлов. По данным геохимиков, содержание иттрия в земной коре 0,0028% — это значит, что элемент № 39 входит в число 30 наиболее распространенных элементов Земли.

Тем не менее о нем до последнего времени говорили и писали как о перспективном, но пока «безработном» элементе.

Объясняется это прежде всего чрезвычайной рассеянностью элемента № 39, что еще раз подчеркивает его «кровное родство» со скандием, лантаном и лантаноидами.

Минералов, в которых обнаружен иттрий, известно больше сотни. Он есть в полевых шпатах и слюдах, минералах железа, кальция и марганца, в цериевых, урановых и ториевых рудах.

Но даже если примесь иттрия сравнительно велика — 1-5% (напомним, что медная руда, содержащая 3% Cu, считается очень богатой), извлечь чистый иттрий чрезвычайно трудно.

Мешает сходство, прежде всего сходство с другими редкими землями и, более отдаленное — с кальцием, цирконием и гафнием, ураном и торием, другими «крупно-атомными» элементами (радиус ионов 0,8-1,2 А°).

Окись иттрия, выделенная из гадолинита, в действительности оказалась смесью окислов нескольких элементов. Больше ста лет продолжалось «расщепление» иттрия на все новые и новые элементы.

Иттрий плотно заперт в кристаллической решетке минерала и вырвать его оттуда далеко не просто.

Правда, сейчас уже во многих странах налажено попутное извлечение иттрия при переработке цериевых, урановых и ториевых руд; как источник элемента № 39 используют бастнезит и некоторые минералы самого иттрия, прежде всего ксенотим. Но во всех случаях извлечение этого металла — дело трудное и долгое.

Вот как, к примеру, получают иттрий из ксенотима. Казалось бы, просто. Формула минерала — YPO4. Давно известно, что лучше всего восстанавливать его из его галогенидов. Значит, нужно провести обменную реакцию: вместо фосфата иттрия получить фторид или хлорид, а затем восстановить его.

Всего две производственных стадии —   чего проще! Но просто все лишь на бумаге. В действительности в ксенотиме, уже обогащением на магнитном сепараторе, всего 36% Y2O3 (в виде фосфата) и 24% окислов других редкоземельных элементов.

И здесь мешает ставшая уже притчей во языцех общность всех этих элементов.

«Вскрывают» минерал, обрабатывая его серной кислотой при высокой температуре. Полученный раствор подают на ионообменную колонну, заполненную катионообменной смолой.

Избирательная способность катионита не слишком высока: он принимает почти все трехвалентные положительно заряженные ионы.

Значит, на этой стадии иттрий отделяется лишь от «неродственных» элементов, а редкоземельные остаются в колонне вместе с ним.

Чтобы «смыть» его с катионита, через колонку начинают пропускать элюент — раствор этилендиаминтетрауксусной кислоты.

Такой «душ» полезен потому, что на этой стадии образуются комплексные соединения иттрия и других редких земель, отличающиеся одно от другого больше, чем классические соединения этих элементов, отчего ионы иттрия и ионы прочих редкоземельных элементов удерживаются катионитом с неодинаковой силой. Значит, в разных фракциях элюента будут преобладать уже разные элементы.

Отобрав иттриевую фракцию и подвергнув ее дополнительной очистке, на нее воздействуют щавелевой кислотой и получают оксалат иттрия. Его прокаливают, превращая в окись.

Этим способом на 12 колоннах (высотой 3 и диаметром 0,75 м) за месяц получают чуть больше 100 кг Y2O3. Впрочем, считать месячную производительность неразумно: процесс длится два месяца.

Выход 99,9%-ной окиси иттрия за два месяца —    225 кг.

Еще раз напомним, что описанная схема — одна из многих; чаще всего окись иттрия получают из бастнезита совсем другим путем.

Окись иттрия находит самостоятельное применение. Известно, что она, как и окись скандия, входит в состав ферритов — элементов памяти электронно-вычислительных машин.

Иттрий от окисла к металлу

После того как этот элемент отделен от основной массы редкоземельных элементов, его нужно восстановить. Для этого окись превращают в один из галогенидов иттрия, например, во фторид:

Y2O3 + 6HF —700°C →  2YF3 + 3H2O.

Это соединение смешивают с дважды перегнанным металлическим кальцием, помещают все в танталовый тигель и закрывают перфорированной крышкой. Тигель отправляют в кварцевую индукционную печь.

Печь закрывают, откачивают из нее воздух и начинают медленно нагревать. Когда температура достигнет 600°C, в печь пускают аргон, а прекращают его подачу, когда давление в печи достигнет 500 мм ртутного столба.

Затем температуру повышают до 1000°C, и восстановление начинается. Реакция 2YF3 + 3Ca 2Y + 3CaF2 —

экзотермическая, и температура в печи продолжает расти. Тогда еще «поддают жару», доводят температуру до 1600°C (в этих условиях лучше разделяются металл и шлак), после чего дают печи остыть.

Шлак легко откалывается, и остается слиток иттрия чистотой до 99%. Примесь кальция без труда удаляется вакуумной переплавкой; труднее избавиться от тантала (0,5-2%) и кислорода (0,05-0,2%).

Но и это можно сделать и получить слитки, пригодные для промышленного использования и для уточнения физико-химических характеристик элемента № 39.

Рассказывая о свойствах иттрия, обороты «только один» или «только одна» можно применить лишь дважды.

Во-первых, для этого элемента неприменимо такое общее, казалось бы, понятие, как «природная смесь изотопов». Нет у него природной смеси: весь естественный иттрий — это только один стабильный изотоп иттрий-89.

И только одну валентность (3+) проявляет иттрий во всех известных соединениях. Но, возможно, это утверждение не есть «истина в последней инстанции».

Сложности получения элементного иттрия и высокая цена (килограмм иттрия еще недавно стоил 440 долларов) в течение многих лет сдерживали исследования элемента № 39 и его соединений.

Поэтому не исключено, что когда-нибудь будут получены соединения иттрия с «нестандартной» валентностью, как это случилось, например, с алюминием. Ведь во времена, когда алюминиевая посуда была привилегией королей, ни один химик не подозревал о существовании соединений одновалентного алюминия.

Перспективы иттрия

Иттрий долго ходил в «перспективных». Еще в книгах, изданных в начале 60-х годов прошлого века, этот металл считали перспективным и не больше. Так, во втором издании известного английского справочника «Rare Metalls Handbook», вышедшем в Лондоне в 1961 г.

, последняя часть раздела «Иттрий» посвящена не применению этого элемента, а лишь перспективам его применения. В «Курсе общей химии» Б. В. Некрасова (издание 1962 г.) говорится: «Практического применения отдельные элементы подгруппы скандия (а значит, и иттрий. — Ред.) и их производные еще не находят…

» И это отражало истинное положение вещей.

Можно было считать этот химический элемент перспективным.

Залогом тому — его свойства: высокие температуры плавления и кипения — соответственно 1520 и 3030°C; упругость примерно такая же, как у алюминия и магния; прочность, сравнимая с прочностью титана.

И плюс к этому относительная легкость (плотность иттрия 4,47 г/см3) и малое эффективное сечение захвата тепловых нейтронов, т. е. способность почти не тормозить цепную реакцию, если он применен в конструкции атомного реактора.

Но по каждой отдельно взятой характеристике он уступал тому или иному металлу. Авиаконструкторы и проектировщики новых реакторов могут пока обойтись без него. Они, видимо, охотно применили бы иттрий, будь он более доступен, но каждый раз закладывали в свои проекты другие материалы — или с лучшими «природными данными», или менее дефицитные.

Лишь в последние годы положение стало меняться. Все чаще в печати появляются сообщения о том, что иттрий и его сплавы применили в том или ином детище новейшей техники. В частности, из иттрия стали делать трубопроводы, по которым транспортируют жидкое ядерное горючее — расплавленный уран или плутоний.

Иттрий высокой чистоты легко вытягивается в трубы, хорошо сваривается в атмосфере инертного газа и, что очень важно, отлично шлифуется. С ураном и плутонием он практически не реагирует, что, естественно, делает иттриевые трубы более долговечными.

Из сплавов иттрия с бериллием стали делать отражатели и замедлители нейтронов, работающие в атомных реакторах при температуре более 1100°C.

Элемент № 39 содержится во множестве минералов. Еще один богатый им минерал найден в 1961 г. в Казахстане и назван гагаринитом — в честь Юрия Гагарина. Но снимке: кристаллы гагаринита в кварце (в натуральную величину). Фото минералога А. В. Степанова, одного из первооткрывателей гагаринита

Появились сообщения о применении иттрия в авиастроении. Это тоже понятно: известно, что иттрий-алюминиевые сплавы по прочности почти не уступают стали, что добавка элемента № 39 значительно повышает прочность легких авиационных сплавов на основе магния, особенно при повышенных температурах.

Наконец, иттрий начали применять и как «витамин витаминов». «Витаминами стали» называют хром, ванадий, молибден и другие легирующие металлы. Небольшие добавки иттрия улучшают многие свойства этих «витаминов».

Всего 0,1-0,2% элемента № 39, добавленные в хром, цирконий, титан, молибден, делают структуру этих металлов более мелкозернистой.

Облагороженный иттрием ванадий становится и более пластичным — иттрий действует как раскислитель, связывает кислород и азот, в результате чего промышленный ванадий утрачивает присущую ему хрупкость.

Начинается проникновение иттрия и в черную металлургию — работа его в качестве легирующего металла. Так, нержавеющая сталь, содержащая 25% хрома, устойчива против окисления при температурах до 1093°C. Добавка 1% иттрия повышает этот предел до 1371°C.

Все эти примеры показывают, что сегодня считать иттрий только «перспективным» неправильно, его служба людям уже началась. И мы не ошибемся, утверждая, что в статье об иттрии, которую напишут лет через десять, число подобных примеров станет несравненно больше.

Фридрих Энгельс писал, что когда у общества появляется техническая потребность, то она продвигает науку быстрее, чем десяток университетов. Техническая потребность в иттрии уже появилась.

Иттрий металлический — цена, свойства и область применения

Иттрий

Иттрий металлический был получен финским химиком Иоганном Гадолином еще в конце 18 века. Сегодня и в течении 2017 года цена за 1 грамм имеет тенденцию к росту после падения в конце 2016 года. Долгое время этот металл относился к группе «перспективных материалов».

Это было связано с его дефицитностью и с тем, что по каждому отдельно взятому свойству он уступал тому или иному металлу. Но технический прогресс, в частности развитие атомной промышленности, нашел применение иттрию, реализовав все его характеристики в полной мере.

 

Цена и её формирование

Своими ценами иттрий металлический не сильно изменился за последний год. Купить его можно на рынках редкоземельных металлов за 35-45 долларов США. Цена указана за 1 килограмм иттрия. Связано это, в первую очередь, с постоянством спроса и предложения на металл.

Купить его можно в слитках. ИтМ-1 — самая популярная марка. А цена на неё от 7000 до 9000 рублей за кг.

В продаже есть и другие марки, такие как ИтМ-2, ИтМ-3, ИтМ-4, ИтМ-5, их цена примерно такая же как и на ИТМ-1.

Если приобретать оксид иттрия, то есть две восстребованные марки — это ОСЧ и 5N.

  • ОСЧ — 12 -15 тыс. за кг
  • 5N — 5 — 7 тыс. за кг.

В производство иттрий поставляется двумя способами: непосредственной добычей из месторождений или переработкой вторичного металла. Второй способ является предпочтительным, т.к. он имеет меньшие цены на реализацию.

Для того, чтобы купить или продать иттрий по выгодным ценам, нужно обратить внимание на следующее:

  • Значение цен на мировых биржах. В частности, перед тем как купить партию лома, пункты приема металлолома уточняют его цену на Лондонской бирже редкоземельных металлов.
  • Объем поставки. Металлоприемщикам выгоднее купить лом большой партией, т.к. это снизит время оборота продукции. Цена на металл в этом случае, как правило, выше на 5-10%.
  • Локация. Разные регионы имеют разное соотношение спроса и предложения. На цену влияет близость пункта приема лома к крупным перерабатывающим предприятиям. Если Вы собрались купить иттрий, Вы должны понимать, что Владивосток и Москва имеют различные цены.
  • Количество примесей в химическом составе. Купить чистый металл сейчас несложно, но он имеет наибольшую стоимость на рынке.
  • Качество поверхности и внешний вид. На цену влияет наличие разного рода повреждений и неметаллических вкраплений. Например, покрытие поверхности лома резиной или другими металлами. Купить такой иттрий можно по самой низкой цене.
  • Тип профиля. Большинство пунктов приема металлолома предпочитают купить круги или цельные плиты, т.к. они эффективнее при транспортировке в сравнении с теми же трубами. Соответственно цена на такой лом, незначительно, но выше.

Физические свойства

Иттрий имеет 39-й порядковый номер в таблице Менделеева. Представляет собой металл серого цвета со светлым оттенком. Относится к группе лантаноидов. Обладает несколькими изотопами, некоторые из которых радиоактивны.

Металлический иттрий, как и большинство сталей, плавится при температуре около 1500 ºС. Кипеть начинает при 3030 ºС. Металл относительно легок. Его удельный вес сравним с аналогичным показателем алюминия и составляет 4470 кгм3. Хорошо пропускает через себя тепло. Коэффициент теплопроводности при температурах 20-60 ºС равен 17,2 Вт/(м·К).

Химические свойства

Несмотря на то, что иттрий является активным металлом, он не окисляется при температуре до 800 ºС. Связано это с образованием в естественных условиях на его поверхности тонкого слоя оксидов иттрия, который и служит металлу защитой от проникновения молекул кислорода внутрь.

По этой же причине металл инертен к большому количеству солей и кислот. Исключение составляют минеральная и уксусная кислоты, а также такие газы как водород и азот. Помимо этого при повышении температуры свыше 550 ºС начинает вступать в химические реакции с фосфором и серой.

Механические свойства

Упругость иттрия сравнима с упругостью алюминия или магния. Модуль Юнга равен 7000 кг/мм2, модуль сдвига 2700 кг/мм2. Прочностные характеристики по своим значениям схожи с титаном. Напряжение, при котором происходит разрыв иттриевого стандартного образца, равно 14 кг/мм2. Деформироваться металл начинает уже при 10 кг/мм2.

Иттрий отличается высоким уровнем пластичности. Коэффициент объемного расширения для данного металла колеблется в пределах 0,24 единиц, а относительное удлинение равно 10%.

Среди недостатков металла главным образом стоит отметить низкую твердость, которая составляет всего лишь 60 кг/мм2.

Прочностные характеристики иттрия повышают методами механического упрочнения. Сюда относят наклеп, нагартовку и обкатывание поверхности роликами.

Технологические свойства

Иттрий – высокотехнологичный металл. Он подвергается как холодной, так и горячей обработке давлением: штамповка, ковка, протяжка и прочее. Не имеет склонности к образованию трещин при повышенных температурах.

Несмотря на высокую вязкость, металл хорошо поддаётся обработке резанием. Но необходимо заметить, что скорости резания при этом не достигают высоких значений.

Иттрий относится к первой группе свариваемости. Сварку осуществляют ручным дуговым способом в вакуумной среде. Полученные сварные швы отличаются повышенной плотностью. По прочности они ничем не уступают цельному металлу.

Запасы иттрия

Иттрий входит в тридцатку самых распространённых металлов на планете Земля. Его массовая доля от общего объема земной коры составляет 0,0028%. Концентрация иттрия в морской воде значительно меньше и равно 0,3 мг на 1000 литров.

Среди минералов, имеющих наибольший процент содержания иттрия, стоит отметить циркон, черчит и фергюсонит.

По подсчетам зарубежных аналитиков на сегодня мировые запасы иттрия примерно равны 550 000 тонн. Добыча его увеличивается с каждым годом и на данный момент она равна примерно 9 000 тонн в год.

Лидерами по добыче иттрия являются такие страны как Китай, Соединенные штаты Америки, Австралия, Индия и Россия.

Область применения

Как материал иттрий стал активно использоваться промышленностью относительно недавно, с середины 20 века. Связано это с развитием науки и технологий, требующих все более специфичных свойств от материалов.

В силу наличия высокопластичных свойств иттрий отлично подходит для изготовления различных форм проката. Из него производят трубы, круги и листы толщиной до 0,8 мм.

Наибольшее применение иттрий получил в атомной энергетике. В частности с помощью иттриевых труб осуществляют транспортировку жидкого ядерного горючего на основе плутония и урана. Инертность иттрия к данным элементам позволяет почти в 2 раза увеличить срок эксплуатации трубопровода. Пластичность и свариваемость иттрия делают процесс изготовления труб максимально технологичным и эффективным.

В авиационной промышленности сплавы на основе иттрия и алюминия применяют в качестве обшивки самолётов. Данные сплавы по прочности в 1,5 раза превышают аналогичный показатель традиционно применяемого для этого дюралюминия. К тому же иттрии — алюминиевые сплавы опережают его по жаропрочности, но при этом они имеют одинаковый удельный вес.

https://www.youtube.com/watch?v=tQVLWby-g1k

В черной металлургии иттрий применяют как легирующий элемент. Основное его назначение – увеличение жаропрочности сплава. Добавление всего 0,8% иттрия в хромистую сталь увеличивает стойкость к повышенным температурам на 25-30%.

Иттрий значительно усиливает воздействие таких легирующих элементов как хром, никель и молибден на сталь. Структура сталей становится более мелкозернистой, что положительно влияет на ее прочностные характеристики.

Ванадиевые сплавы легируют иттрием для увеличения их пластичных свойств. Также иттрий способствует удалению кислорода, азота и водорода из сплава, что снижает значение хрупкости, так характерной для ванадия.

В теплотехнике иттрий служит сырьем для изготовления нагревательных элементов: спиралей, проволок и лент. Их долговечность выше почти в 3 раза по сравнению с нихромовыми аналогами.

Теллурид – сплав на основе иттрия – активно используется в производстве термоэлектрогенераторов, отличающихся высоким КПД. Происходит это по причине повышенного значения термоэлектродвижущей силы данного сплава, которая равна 920 мкВ/К.

Буквально несколько лет назад стало известно о разработке новой керамики – циттрит – на основе циркония и иттрия. Ее отличительные свойства – минимальная теплопроводность, способность эксплуатироваться в окислительной среде и высокая жаропрочность (до 2200 ºС).

Еще одни вид керамики – теперь уже созданной на базе иттрия и тория – используется при изготовлении инфракрасного стекла, температура плавления которого составляет 2200 ºС.

Такое стекло применяют в ракетостроении и специальной аппаратуре при необходимости материала, хорошо пропускающего инфракрасное излучение.

Также из него делают смотровые окна для наблюдения и контролирования процессов, протекающих в высокотемпературных печах.

Оксид иттрия служит сырьем для производства огнеупорных материалов. Его характерной особенностью является рост прочности при повышении температуры. Это позволяет применять оксид иттрия при изготовлении разливочных ковшей, используемых для литья урана, стали и других металлов и сплавов.

Из иттрия делают красные люминофоры, которые применяются в производстве кинескопов цветных телевизоров.

Все активней ведется разработка нового магнитного сплава на основе соединения иттрий-неодим-кобальт.

Иттрий — описание металла и его свойства, цена за кг иттрия

Иттрий

Иттрий металл или неметалл – это извечный вопрос для любознательных пользователей сети, а также школьников/студентов. Хотя ответ придется все-равно искать на страницах справочной литературы, неоднозначность его подогревается предложениями о покупке этого вещества в виде белого порошка.

Цены на иттрий представлены в конце статьи. Стоимость иттрия зависит от партии закупки и страны, поставляющей продукт. Из Китая материал обычно бывает чуть дешевле, но не факт. Чтобы сделать выгодную покупку приходиться мониторить рынок этого сегмента постоянно. Стандартные упаковки оксида иттрия обычно содержат до 5 кг, изготавливается из плотных полиэтиленовых материалов.

Так выглядит металлический иттрий

Желающим просто купить иттрий, схема электронного строения вряд ли понадобится. Однако именно это является ключом к пониманию того, что же это за элемент.

Кристаллические модификации и основной синтетический изотоп

Покупателей иттрия не мало — его берут для нужд собственного предприятия, несмотря на специфические свойства и качества этого материала. Это связано с широким применением иттрия, как конструкционного. Не меньший интерес материал вызывает в области оптики, где также нашел практическое применение.

Иттрий химический элемент, который по своим качествам относится к аналогам лантана. Его часто находят в составе минералов, которые содержат лантаноиды.

Изредка исследователи находят редкие земли, содержащие большую или меньшую концентрацию иттрия или церия. Чаще, эти соединения трудно разделимы. Наиболее яркий представитель иттриевой подгруппы: тантало-ниобат.

При этом самые распространенные минералы, содержащие этот элемент: ксенотим YPO4, тортвейтит (Y, Sc)2Si2O7, гадолинит Y2FeBe2Si2O10.

Посмотрите интересное видео: Иттрий — Металл для СВЕРХПРОВОДНИКА!

Цепочка элементов: иттрий-тербий-эрбий-иттербий, имеют практически одинаковую историю открытия и носят похожие названия в честь города Иттербю, поблизости которого были впервые обнаружены минералы со всеми из перечисленных металлов. Долгое время за оксид иттрия принимали окисную смесь всех четырех.

Электронная конфигурация иттрия отчетливо представлена таблицей Менделеева и отображает принадлежность элемента к металлам:

1s 22s 22p 63s 23p63d104s 24p64d15s2

Отсюда же четко видно, сколько электронов во внешнем слое атома иттрия. У него есть один свободный электрон на интересующем энергетическом уровне. Для металлов характерно от 1до 3, что подходит к описываемому случаю.

Однако электронно-графическая формула иттрия не так однозначна, при детальном рассмотрении этот элемент относят либо к щелочноземельным или редкоземельным. Что в некоторой степени подтверждается и двойственной природой химической структуры Y (Yttrium). Этот элемент может находится в нескольких кристаллических модификациях.

  • Одна из них подобна щелочноземельному магнию: α-Y с гексагональной решеткой.
  • Вторая более походит на структуру просто металла – железа: β-Y с кубической объемно-центрированной решеткой.

Для осуществления перехода из одного состояния α в другое β (и наоборот) необходимо нагревание материала до 1482 °C.

Иттрий в таблице Менделеева занимает 39 позицию. Относится к третьей группе. Валентность иттрия по кислороду 3. Известный оксид Y2O3. На внешний вид это белый порошок.

Хотя первоначально его принимали за YO, считая его валентность равной той, что у кислорода.

Остается только отметить, что на пути открытия этого элемента, который длился более 60 лет, свою лепту внес и сам Менделеев, определивший точную формулу оксида этого металла.

В природе иттрий металл имеет лишь один изотоп Y-89. Но параллельно с этим существует искусственно синтезируемый иттрий 90. Свойства последнего трудно переоценить.

Это радиоактивный материал, способный излучать β-частицы, необходимые при лечение раковых опухолей. Изотоп Y-90 формируется в шарики диаметром не более миллиметра.

С помощью шприца и специального раствора вводятся внутрь опухоли, вызывая разрушение ее клеток.

Основная область применения соединений иттрия

Керамическая и стекольная промышленность, электроника – эти отрасли проявляют наиболее интенсивный интерес к данному металлу. Возможность получать Рамановский спектр оксида иттрия в различных соединениях позволяет легко его идентифицировать: определять степень и важность его присутствия в различных пленках, напыляющих растворах, прочем.

Наиболее востребованные соединения иттрия, участвующие в перечисленных отраслях промышленности:

  • Ацетат Y(O2C2H3)3х4H2O;
  • Гидроксид иттрия Y(OH)3xH2O
  • Карбонат Y2(CO3)3xH2O.

Еще 6-7 соединений: сульфат иттрия, его нитрат и т.д. Октоат иттрия применяется в автомобильной промышленности, как защитное покрытие двигателей внутреннего сгорания. Хотя это направление еще только изучается, но уже сейчас ученые говорят, что данная технология многократно улучшает эксплуатационные качества по сравнению с теми, что дает хромирование.

Все перечисленные соединения выглядят в общем одинаково – это белый порошок, для создания которого используется чистейший материал с пробой от 99. Каждое из перечисленных соединений имеет свои особенности и права для длинного рассказа о нем.

Например, еще не упомянутый иттрий алюминиевый гранат, используется в качестве люминофора для телевиденья. С этой целью оксосульфид иттрия активируют европием, получая красную составляющую свечения.

Для производства белого цвета свечения светодиодов, тот же ИАГ легируют церием при особых условиях. Благодаря, чему получают желаемый результат.

Основные физические свойства, привлекающие внимание к элементу

Кроме электронного строение иттрия практический интерес вызывают высокие температуры плавления и кипения. 1795 K и 3 611 K – соответственно. Это делает иттрий металлический интересным во многих областях металлургии. Эти особенности присущи также соединениям и сплавам этого элемента.

Оксид иттрия

Оксид иттрия – один из наиболее известных огнеупоров. Примечательно, что с нагреванием его свойства только усиливаются. Это делает допустимым использование Y для плавки высокоактивных металлов. Что выражается в привлечении его для создания оборудования, где собственно происходит плавление и закалка стали, а также дозирующие приспособления.

Термоэлектрические иттрий характеристики, как элемента выражаются в его соединениях с теллуром.

Среди всех, так называемых теллуридов, именно иттриевый отличается самой высокой термостойкостью, удельной прочностью. Этот сплав имеет максимальную термо-эдс среди всех подобных.

В промышленности полезен, как материал для создания термоэлектрогенераторов с высоким коэффициентом полезного действия.

Есть еще одна особенность металла, не извлекаемая из электронной схемы иттрия – это отсутствие взаимодействия с U-92 и Pu-94 при нагревании. Данное утверждение касается, как чистого металла, так и некоторых его сплавов. Это открывает перспективы применения иттрия в ядерном газофазном ракетном двигателе.

Наряду с уже перечисленными свойствами о температурах плавления и кипения иттрия, необходимо отметить высокий предел прочности сплавов этого металла на разрыв 300 Мпа.

Способность иттрия образовывать защитную пленку при нагревании в воздушной среде, уже используется для атомной, ракетостроительной промышленностей. Однако многое говорит о том, что основные направления применения металла еще не определены.

Поэтому об иттрии, как и его спутниках тербии-эрбии-иттербии часто говорят, как о материалах будущего. Но даже уже сегодня, они активно применяются в качестве конструктивных металлов, а также как легирующее вещество.

Цены на иттрий за кг

Занимаясь покупкой/продажей радиолома или вторичного сырья, добывающегося из компонентов микросхем, есть резон поговорить об иттрии и цене за грамм этого металла. Но общая тенденция такова, что продажи идут на большие объемы. Поэтому часто можно увидеть иттрий, цена которому указывается за килограмм. При этом добавляют, каков объем минимальной партии.

Продают иттрий в слитках, самая популярная марка:

ИтМ-1 — цена такого металла (на продажу) от 7000 до 9000 рублей за килограмм.

Также существуют другие марки иттрия — ИтМ-2, ИтМ-3, ИтМ-4, ИтМ-5, цена их примерно одинакова и находится в пределах цены за марку ИтМ-1.

У оксида иттрия существуют две наиболее популярных марки на рынке — это ОСЧ (содержания иттрия 99.9995%) и марка 5N (не менее 99,9%, оксида иттрия относительно оксидов других РЗЭ — 99.999%). Продают оксид иттрия от 1 килограмма.

Цены на продажу оксида иттрия:

  • ОСЧ: от 12 000 до 15 000 рублей за килограмм.
  • 5N: от 5500 до 7000 рублей за килограмм;

Оксид иттрия и соединения

Иттрий

Иттрий (в честь шведского города Иттерби)- порядковый номер в периодической системе Менделеева 39, обозначается символом Y, атомный вес 88,91.
Значимое для производства количество иттрия представлено в очень немногих известных месторождениях РЗ элементов. В ожидаемом будущем возникнет необходимость в гораздо большем количестве производимого иттрия.

Наибольшая доля потребляемого оксида иттрия приходится на производство таких фосфоров,которые могут излучать оттенки красного цвета на электронно-лучевых дисплеях (например, телевизионные экраны). Постепенно увеличивается область других применений.

Оксид иттрия также используется в лазерах высокой мощности, в энергосберегающих светодиодах белого цвета, для увеличения прочности и долговечности алюминиевых и магниевых сплавов, в специализированных типах стекла и оптических линз, в различных электрических и газовых сенсорах, в высококачественной керамике, в декоративных фианитах и противораковых препаратах.

Иттрий содержится практически во всех редкоземельных минералах, а также в некоторых урановых рудах, но в природе никогда не встречается как свободный элемент. Примерно 31 ppm земной коры включает иттрий, что делает его 28-м элементом  по частоте нахождения.

 Для сравнения: серебро встречается в 400 раз реже. Иттрий находится в почве в концентрации между 10 и 150 ppm и в морской воде в концентрации около 9 ppm.

 Экземпляры лунного грунта, привезенные в рамках программы Аполлон, имеют различную степень концентрации иттрия.

Иттрий не имеет выраженной биологической роли, хотя встречается во всех организмах, концентрируясь в печени, почках, селезенке, легких и костях человека. Нормой является содержание иттрия в размере 0.

5 миллиграм в организме человека, а молоко человека содержит 4ppm иттрия. Иттрий содержится в съедобных растениях в концентрации 20-100ppm. Больше всего его содержится в капусте.

Самые высокие из известных концентраций иттрия содержат семена растений – до 700ppm.

Соединения иттрия и их применение

Наименование Формула Качество Описание Применение
Оксид иттрия Y2O3 99.99% Белый порошок керамика, катализаторы, кристаллы, ювелирные украшения, оптические лазеры
Карбонат иттрия Y2(CO3)3xH2O 99.99% Белый порошок керамика, стекло, фосфор
Хлорид иттрия YCl3xH2O 99.95% Белый порошок керамика, фосфоры, катализаторы
Нитрат иттрия Y(NO3)3xH2O 99.99% Белый порошок керамика, катализаторы, фосфоры
Фторид иттрия YF3 99.99% 99.95% 99% Белый порошок сырье для металлического иттрия, стекло, волоконная оптика

История открытия иттрия

История открытия иттрия начинается еще в 1787 году, когда шведский химик Карл Аксель Аррениус открыл похожий на уголь минерал в шахте кварца и полевого шпата рядом с городком Иттерби (Швеция). Шахта разрабатывалась в начале 18 столетия для нужд местной керамической промышленности. Аррениус назвал этот черный минерал иттербитом в честь городка Иттерби.

Бенгт Гейер, инспектор шахт в Стокгольме, осуществил подробный анализ иттербита. Он выяснил, что иттербит состоит из железа, и предположил, что этот минерал может включать некоторое количество вольфрама.

Иоганн Гадолин получил от Аррениуса экземпляр иттербита и детально изучил его в 1794 году в Финляндии.

Он обнаружил, что этот минерал на 31% состоит из кремнезема, 19% алюминия, 12% железа и на 38% из ранее неизвестных элементов.

Результаты, полученные Гадолином, были подтверждены в 1797 году шведским химиком Андерсом Екебергом. Он предложил назвать оксид нового минерала иттрием.

К сожалению, Гадолин и Екеберг не предполагали, что полученные ими результаты анализа были неверны: составная часть иттербита, обозначенная ими как алюминий, на самом деле являлась оксидом также ранее неизвестного элемента бериллия.
Бериллий был открыт на год позже, в 1798, французским химиком Николя Луи Вокленом. Позже Екеберг подтвердил, что иттербит содержит оксид бериллия, а алюминия в нем нет.

Иттербит был переименован в гадолинит (иттрий-железо-бериллий-кремниевый минерал) в 1800 году Мартином Клапротом в честь Иоганна Гадолина.

Гадолин изучал свойства иттрия и обнаружил, что он не плавится даже при высоких температурах в паяльной трубке, образует чистое бесцветное стекло с пироборнокислым натрием (вообще, это типичное свойство всех оксидов редкоземельных металлов).

Иттрий был первым открытым редкоземельным элементом

Сейчас мы знаем, что выделенный Гадолином иттрий не был чистым, он содержал примесь еще восьми оксидов редкоземельных элементов. Они были по отдельности открыты в последующие годы. Этими элементами были гольмий, диспрозий, эрбий, тербий, иттербий, скандий, тулий, лютеций.

Иттрий металлический впервые был получен в 1828 году в Берлине Фредериком Вохлером в виде серой пудры путем нагревания безводного хлорида иттрия с калием.

Металл высокой чистоты был получен в 1953 году Франком Спеддингом в лаборатории Эимс, штат Айова, с помощью техники ионного обмена.

Полную информацию о наличии оксида иттрия на складе, о его стоимости, скидках и по другим интересующим Вас вопросам Вы можете получить при обращении к нашим менеджерам.

Также наши менеджеры смогут дать Вам исчерпывающую информацию о различных марках иттрия, широко использовавшихся в прошлом, но сохранившим свои названия и в наше время.

Поэтому мы сможем дать ответ на вопрос: что такое оксид иттрия марки ИтО-ЛЮМ.

Иттрий содержится практически во всех редкоземельных минералах, а также в некоторых урановых рудах, но в природе никогда не встречается как свободный элемент. Примерно 31 ppm земной коры включает иттрий, что делает его 28-м элементом  по частоте нахождения.

 Для сравнения: серебро встречается в 400 раз реже. Иттрий находится в почве в концентрации между 10 и 150 ppm и в морской воде в концентрации около 9 ppm.

 Экземпляры лунного грунта, привезенные в рамках программы Аполлон, имеют различную степень концентрации иттрия.Иттрий не имеет выраженной биологической роли, хотя встречается во всех организмах, концентрируясь в печени, почках, селезенке, легких и костях человека. Нормой является содержание иттрия в размере 0.5 миллиграм в организме человека, а молоко человека содержит 4ppm иттрия. Иттрий содержится в съедобных растениях в концентрации 20-100ppm.

Больше всего его содержится в капусте.

Самые высокие из известных концентраций иттрия содержат семена растений – до 700ppm.

Многие заводы и предприятия до сих пор используют советскую классификацию оксида иттрия.
По ТУ 48-4-523-89 (90,91 с изменениями) различают следующие марки: ИтО-В, ИтО-Г, ИтО-ЛЮМ-Э, ИтО-ЛЮМ, ИтО-И.
ИтО-В= 99,9997% по массе,ИтО-Г= 99,9993% по массе,ИтО-ЛЮМ-Э= 99,9896% по массе,ИтО-ЛЮМ= 99,9828% по массе,

ИтО-И= 99,9489% по массе.

  • e-mail: tdm96@tdm96.ru
  • Телефон/факс: (343) 378-06-64, 350-47-95
  • Адрес: г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка д. 85 офис 712
Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

×
Рекомендуем посмотреть