钇
化学元素解释:
概述
钇是一种银色的具有金属光泽的稀土金属,密度4.4689克/厘米3,熔点1522℃,沸点3338℃,第一电离能6.38电子伏特,一般钇的氧化价为+3价。与热水能起反应,易溶于稀酸,它在空气中相当稳定,化学上它的特性与镧相似。钇的碎屑在空气中在摄氏400度以上可以自燃,它的粉末在空气中很不稳定。在核吸收的过程中它的中截面很小。
钇是稀土元素。稀土元素是指钪、钇和全部镧系元素。由于它们在地壳中的含量稀少,它们的氧化物与氧化钙等土族元素性质相似,因而得名。由于稀土元素分布分散,往往杂乱成矿,再加上它们性质彼此很相似,所以发现、分离以及分析它们都比较困难。钇和另一稀土元素铈是稀土元素中在地壳中含量较大的两种元素,因而它们在稀土元素中首先被发现。欧洲北部斯堪的纳维亚半岛上的挪威和瑞典是稀土元素矿物比较丰富的产地,因而这两种元素在这个地区最先被发现。
性质
总体特性
中文名称 钇
英文名称 Yttrium
元素符号 Y
原子序号39
相对原子质量(12C = 12.0000) 88.90585
系列 过渡金属
元素分区 d
所属周期:5
所属族数:IIIB
密度、硬度 4472 kg/m3、无数据
颜色和外表 银白色
地壳含量 3×10-3 %
原子属性
原子半径(计算值) 180(212)pm
共价半径 162 pm
范德华半径 无数据
价电子排布 [氪]4d15s2
电子在每能级的排布 2,8,18,9,2
氧化价(氧化物) 3(弱碱性)
晶体结构 六方密排晶格
晶胞参数:
a = 364.74 pm
b = 364.74 pm
c = 573.06 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°
电子构型: 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6d1 5s2
离子半径/Å: 0.9
物理属性
磷钇矿是一种磷酸盐矿物
物质状态 固态
熔点 1799 K(1526 °C)
沸点 3609 K(3336 °C)
摩尔体积19.88×10-6m3/mol
汽化热 363 kJ/mol
熔化热 11.4 kJ/mol
蒸气压 5.31 帕(1799K)
声速 3300m/s(293.15K)
其他性质
电负性 1.22(鲍林标度)
比热 300 J/(kg•K)
电导率 1.66×106/(米欧姆)
热导率 17.2 W/(m•K)
第一电离能 600 kJ/mol
第二电离能 1180 kJ/mol
第三电离能 1980 kJ/mol
第四电离能 5847 kJ/mol
第五电离能 7430 kJ/mol
第六电离能 8970 kJ/mol
第七电离能 11190 kJ/mol
第八电离能 12450 kJ/mol
第九电离能 14110 kJ/mol
第十电离能 18400 kJ/mol
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量MeV 衰变产物
89Y 100 % 稳定
地质数据
太阳(相对于 H=1×1012): 125
海水中/p.p.m.:9 × 10-6
地壳/p.p.m.: 30
人体中含量
肝/p.p.m.: < 0.01
肌肉/p.p.m.: 0.02
血/mg dm-3 : 0.0047
日摄入量/mg: 0.016
骨/p.p.m.: 0.07
人(70Kg)均体内总量/mg: 0.6
同位素
在自然界中只有Y-89一种同位素,其它25种已知的同位素都是人造的。人造同位素中比较稳定的有Y-88(半衰期106.65日)、Y-91(半衰期58.51日)和Y-87(半衰期79.8小时),其它同位素的半衰期都小于一日。Y-89以下的同位素的衰变模式主要是电子捕获,Y-89以上的同位素的主要衰变模式是Β衰变。
危害性
钇的化合物有一定毒性,钇盐有可能有致癌作用。在人体内一般没有钇。
发现
精品青铜钇
发现人:加德林
发现年代:1794年
发现过程:1794年,芬兰的加德林从瑞典的小镇伊特比所产的黑石里发现钇土。1788年,一位以研究化学和矿物学、收集矿石的业余爱好者瑞典军官卡尔·阿雷尼乌斯(Karl Arrhenius)在斯德哥尔摩湾外的伊特必村(Ytterby),发现了外观象沥青和煤一样的黑色矿物,按当地的地名命名为伊特必矿(Ytterbite)。1794年芬兰矿物学家、化学家约翰·加多林分析了这种伊特必矿样品。发现其中除铍、硅、铁的氧化物外,还含有38%的未知元素的氧化物枣"新土",它的性质部分与氧化钙相似,部分与氧化铝相似。1797年,瑞典化学家埃克贝格(Anders Gustaf Ekeberg)确认了这种"新土",命名为钇土(Yttria,钇的氧化物之意)。 钇的拉丁名称yttrium和元素符号是Y正是从瑞典首都斯德哥尔摩附近的一个小镇乙特比(Ytterby)的名称而来。因为钇是从这个小镇上的一种黑色矿石中发现的。
钇和铈的氧化物以及其他稀土元素氧化物和土族元素的氧化物一样很难还原。直到1875年希尔布郎德利用电解熔融的铈的氧化物,获得金属铈。这是今天取得稀土元素金属的一种普遍的方法。它们的发现不仅仅是发现了它们的本身,而且带来了其他稀土元素的发现。其他稀土元素的发现是从这两个元素的发现开始的。钇和铈的发现仅仅是打开了发现稀土元素的第一道大门,是发现稀土元素的第一阶段。
来源及用途
来源:可由氟化钇YF2•XH2O用钙还原而制得。
用途:
氧化钇
钇是一种用途广泛的金属,主要用途有:
1,钢铁及有色合金的添加剂。FeCr合金通常含0.5-4%钇,钇能够增强这些不锈钢的抗氧化性和延展性;MB26合金中添加适量的富钇混合稀土后,合金的综合性能得到明显的改善,可以替代部分中强铝合金用于飞机的受力构件上;在Al-Zr合金中加入少量富钇稀土,可提高合金导电率;该合金已为国内大多数电线厂采用;在铜合金中加入钇,提高了导电性和机械强度。
2,含钇6%和铝2%的氮化硅陶瓷材料,可用来研制发动机部件。
3,钇铝石榴石Y3Al5O12用作激光材料,用功率400瓦的钕钇铝石榴石激光束来对大型构件进行钻孔、切削和焊接等机械加工。
4,由Y-Al石榴石单晶片构成的电子显微镜荧光屏,荧光亮度高,对散射光的吸收低,抗高和抗机械磨损性能好。
5,含钇达90%的高钇结构合金,可以应用于航空和其它要求低密度和高熔点的场合。
6,目前倍受人们关注的掺钇SrZrO3高质子传导材料,对燃料电池、电解池和要求氢溶解度高的气敏元件的生产具有重要的意义。
7、钇铁石榴石Y3Fe5O12用于微波技术及声能换送,掺铕的钒酸钇YVO4:Eu及掺铕的氧化钇Y2O3:Eu用作彩色电视机的荧光粉。氧化钇可制特种玻璃及陶瓷,并用作催化剂。
8、此外,钇还用于耐高喷涂材料、原子能反应堆燃料的稀释剂、永磁材料添加剂以及电子工业中作吸气剂等。
氧化钇
【中文名称】氧化钇
【英文名称】yttrium oxide;yttria
【密度】5.01 g/cm3
【熔点(℃)】2410
【性状】:白色略带黄色粉末
【溶解情况】:不溶于水和碱,溶于酸。
【用途】:主要用作制造微波用磁性材料和军工用重要材料(单晶;钇铁柘榴石、钇铝柘榴石等复合氧化物),也用作光学玻璃、陶瓷材料添加剂、大屏幕电视用高亮度荧光粉和其他显像管涂料。还用于制造薄膜电容器和特种耐火材料,以及高压水银灯、激光、储存元件等的磁泡材料。
钇稳定氧化锆
【制备或来源】:分解褐钇铌矿所得的混合稀土溶液经萃取、酸溶、再萃取、直接浓缩、灼烧而得。
【其他】:置空气中易吸收二氧化碳和水。
【接触限值】:美国TWA:1mg/m3,ACGIH 英国TWA:1mg/m3 英国STEL:3mg/m3 德国MAK:5mg/m3 测定:滤器收集,酸解吸,原子吸收法分析
【侵入途径】: 吸入,食入,皮肤及眼睛接触
【健康危害】: 刺激眼睛;动物试验证明可损害肝、肺功能
【接触处理】:
皮肤接触: 用肥皂、水冲洗
眼睛接触: 用水冲洗
吸入: 将患者移至新鲜空气处,施行人工呼吸,就医
食入: 给饮大量水,催吐(昏迷患者除外)
【防护措施】: 呼吸系统防护: 选用适当的呼吸器
眼睛防护: 戴防化镜和面罩
防护服: 穿戴清洁完好的防护用具
其他: 配备应急眼药水;定期对眼、肺进行检查
钇萤石
矿物概述
钇萤石
化学组成:(Y,Ce)CaF2O,其成分中的Ca部分被稀土金属(元素)Y钇置换;
鉴定特征:可以从它的立方晶形,八面解理,玻璃光泽和多彩多姿的颜色中,予以鉴定。它的硬度比长石低,但比方解石高,可以用小刀刮损,遇盐酸不起氟泡。在火焰试验中,可以产生钙的红色火焰。在闭管中加入二硫酸钾(Potassium Disulphate)热之,可产生氟酸,将试管壁腐蚀;同时在试管壁较上方的冷处,产生一种白色的氧化硅沉淀;
成因产状:主要形成于热液作用。有时可聚集成为独立萤石脉出现,五色透明的萤石产于花岗伟晶石和萤石脉的晶洞里;
著名产地:世界重要的产地有美国伊利诺斯州nearRosiclare,Illinois、澳大利亚昆士兰州(Chillagoe)、英国的Cumberland,Derbyshire、德国的Saxony、瑞士、挪威、墨西哥、加拿大、俄罗斯和意大利和中国浙江武义,义乌,金华一带地区等。
名称来源:Yttro指钇元素;fluorite源于拉丁文“fluere”,意为“流动”,是由于萤石和其他与其相似的矿物更容易熔化;Fluorite一字,来自拉丁语,指流动(ToFIow);这是因为它可以作为助熔剂,使很多高熔点的金属矿物易于熔化之故;
晶体结构
晶系和空间群:等轴晶系,O5h—Fm3m;
晶胞参数:a0=5.46埃,z=4;
物理性质
硬度:4
比重:3.18g/cm3
解理:平行111完全
颜色:无色或白色
条痕:白色
透明度:透明至半透明
光泽:半玻璃光泽
其他:性脆,显荧光性,色散低,对红外线,紫外线透射能力强。