Властивості ітрію

Ітрій (Yttrium; від назв. Швед, селища Іттербю), Y – хім. елемент III групи періодичної системи елементів; ат. н. 39, ат. м. 88,9059; відноситься до рідкоземельних елементів. Метал світло-сірого кольору, на повітрі тьмяніє. У з’єднаннях виявляє ступінь окислення + 3. Відомі ізотопи з масовими числами від 82 до 97. До найважливіших довго-живуть відносяться ізотопи з масовими числами 91; 90; 88 і 89. Відкритий в 1794 фін. хіміком І. гадолините. Металевий І. отримав в 1828
І. у земній корі близько 2,8 х 10-3%. І. входить до складу лопаріта, монациту, іттропарізіта, евксеніта, ксе нотіма і ін. Мінералів. Поліморфа, т-ра поліморфного перетворення 1490-1495 ° С. Кристалічна решітка низькотемпературної модифікації – гексагональна плотноупа-кована типу магнію, з періодами а = 3,6474 А і с = 5,7306 А, а високотемпературної – кубічна об’емноцентрірованная з періодом а = 4,11 А. Щільність 4,472 г / см3; tпл +1526 ° С; tкип +3340 ° С; коеф. термічного розширення (т-ра 25- 1000 ° С) 10,1 х 10-6 град »-1; теплоємність 6,34 кал / г-атом • град; електричний опір 57 мком • см; перетин захоплення теплових нейтронів 1,31 барн; парамагнитен; робота виходу електронів 3,07 ев. Модуль норм, пружності +6600 кгс / мм2; модуль зсуву 2630 кгс / мм2; межа міцності 31,5 кгс / мм2; межа плинності 17,5 кгс / мм2; стисливість 26,8 х 10-7 см2 / кг; подовження 35%; HV = 38.

Чистий ітрій легко піддається хутро. обробці і деформированию. Його кують і прокочують до стрічок товщиною 0,05 мм на холоду з проміжними відпалу у вакуумі при т-рі 900-1000 ° С. И.- хімічно активний метал, реагує з лугами і к-тами, сильно окислюється при нагріванні на повітрі. Роботи з І. проводять в захисних камерах і високому вакуумі. І. з металами Iа, IIа і Va підгруп, а також з хромом і ураном утворює несмешивающимися-щиеся подвійні системи; з титаном, цирконієм, гафнієм, молібденом і вольфрамом – подвійні системи евтектичного типу; з рідкоземельними елементами, скандієм і торієм – безперервні ряди твердих розчинів і широкі області розчинів; з іншими елементами – складні системи з наявністю хім. з’єднань.

Отримують ітрій металлотер-мическим відновленням, діючи на його фторид кальцієм при т-рі вище т-ри плавлення металу. Потім метал переплавляють у вакуумі та дистилюють, отримуючи І. чистотою до 99,8-т-99,9%. Чистоту металу підвищують двох- і трикратної дис тілляціей. І. випускають у вигляді монокристалів, злитків різної чистоти і маси, а також у вигляді сплавів з магнієм і алюмінієм. Чистий І. використовують для дослідницьких цілей. В якості основи сплавів його застосовують рідко. Найбільш широко І. використовується як легирующая і модифицирующая добавка до сплавів майже на всіх основах. І. використовують при произове легованої сталі (його добавка зменшує величину зерна, покращує хутро., Електр, і магн. Св-ва) і модифікованого чавуну. Він підвищує жаростійкість і жароміцність сплавів на основі нікелю, хрому, молібдену та ін. Металів; збільшує пластичність тугоплавких металів і сплавів на основі ванадію, танталу, вольфраму і молібдену; упрочняет титанові, мідні, магнієві і алюмінієві сплави; збільшує жароміцність магнієвих і алюмінієвих сплавів.

В атомній енергетиці ітрій використовують як носій водню, розріджувач ядерного пального, як конструкційний матеріал реакторів. Широке застосування знаходить І. в електроніці і радіотехніку як катодних матеріалів (окисли І.), геттеров (сплави І. з лантаном, алюмінієм, цирконієм), феритів-гранатів, люмінофорів. З тугоплавких і вогнетривких матеріалів на основі боридів, сульфідів і оксидів І. виготовляють катоди для потужних генераторних установок, тиглі для плавки тугоплавких металів та ін .; ортованадат И.- ефективний матеріал для кольорового телебачення. І. та його оксиди застосовують як ка-каталізаторів органічних реакцій, при произве нафти. Див. Також Іттрійсодержащіе сплави.

Ітрій – у природі зустрічається у вигляді стійкого ізотоп 89 Y (100%). У літосфері міститься ітрію 5 ⋅ 10⁻⁴. Зустрічаються мінерали досить багаті цим елементом, наприклад, тортвейтіт Y2Si2O7, проте ці мінерали настільки розпорошені, що переробка пов’язана з концентруванням (відділенням великих кількостей порожньої породи), що пов’язано з великими енерговитратами.
Оскільки ітрій має від’ємне значення стандартних електронних потенціалів, отримують його електролізом розплавлених хлоридів або нітратів, а для пониження температур плавлення додають солі інших металів.
Крім електролізу його отримують відновлюючи при високих температурах з їхніх хлоридів або фторидів найбільш активними металами (калієм і кальцієм):

YCl3 + 3K = Y + 3KCl

Фізичні і хімічні властивості.
Ітрій – сріблясто – білий метал, який існує у кристалічних видозмінах з різними типами і параметрами решіток.
У хімічних реакціях атом ітрію втрачає по три електрона і поводиться як сильний відновник.
При звичайних температурах поверхня його окислюється киснем з утворенням захисних плівок. Але при нагріванні в кисні горить і утворюються оксиди Sc2O3.
Інші окислювачі (фтор, хлор, бром, йод, сірка, азот, водень) також взаємодіють з ітрієм при нагріванні (виходять Галогеніди, сульфіди, нітриди, гідриди).
З водою ітрій взаємодіє повільно, що утворюються при цьому гідроксиди покривають його захисною плівкою:

2Y + 6H2O = 2Y (OH) 3 ↓ + 3H2 ↑

З кислот ітрій легко витісняє водень:

2Y + 3H2SO4 = Y2 (SO4) 3 + 3H2 ↑

і розчиняється в кислотах.

З’єднання ітрію.
Виявляє ступінь окислення +3, їх іони мають на зовнішньому рівні по 8 електронів, великий заряд цих іонів Е⁺³обусловлівается схильність ітрію до комплексоутворення.
Його оксиди відповідають формулою Y2O3, безбарвні, тугоплавки, виходять розкладанням нітратів:

4Y (NO3) 3 = 2YO3 + 12NO2 ↑ + 3O2 ↑

Він володіє основним характером, енергійно реагувати з водою, утворюючи гідроксиди:

Y2O3 + 3H2O = 2Y (OH) 3

Він мало розчинний у воді, але легко розчиняється в кислотах, гідроксид ітрію Y (OH) 3 проявляє ознаки амфотерности.
Солі ітрію з води кристалізуються у вигляді аквасоедіненій. Хлориди, нітрати і ацетати розчинні у воді і гідролізуються в незначній мірі.
Мало розчинні у воді фториди, карбонати і оксалати ітрію переходять в розчин під дією надлишку осадителя з утворенням комплексних сполук.
Позитивні іони ітрію мають координаційні числа від 3 до 6. Найважливіші ліганди в комплексі металу – це фторид -, карбонат -, сульфат -, оксалат- іони. Іон ітрію Y⁺³ утворює з фторид – іонами комплексні сполуки:

KF + YF3 = K [YF4]

3KF + YF3 = K3 [ScF6]

Застосування ітрію.
Оксид ітрію (III) Y2O3 високої чистоти йде на виготовлення ітрієвих феритів. Ізотоп Y використовувався в медицині для лікування пухлин.

Посилання на основну публікацію