Итрий е химичен елемент с символ Y и атомен номер 39. Той принадлежи към групата на преходните метали и е част от редкоземните метали, които са известни със своите уникални физични и химични свойства.
| Итрий | |
 | |
| Информационна таблица | |
| Параметър | Информация |
|---|---|
| Име на елемента (български) | Итрий |
| Латинско / международно наименование | Yttrium |
| Химичен символ | Y |
| Пореден номер (атомно число) | 39 |
| Период и група в таблицата | 5-ти период, 3-та група |
| Блок (s, p, d, f) | d-блок |
| Категория / тип елемент | Преходен метал (често класифициран и като рядкоземен елемент) |
| Атомна маса | 88.90585 u |
| Изотопи | ^89Y (стабилен) |
| Средна атомна маса | 88.90585 |
| Плътност | 4.47 g/cm³ |
| Температура на топене | 1526°C |
| Температура на кипене | 3338°C |
| Кристална структура | Хексагонална плътно подредена (HCP) |
| Цвят / външен вид | Сребристо-сив, метален блясък |
| Агрегатно състояние при 20°C | Твърдо |
| Откривател / година на откриване | Йохан Гадолин, 1794 г. |
| Място на откриване | Итербю, Швеция |
| Етимология на името | От името на шведското селище Итербю, където е открит минералът итрит |
| Химическа формула | Y |
| Окислителни степени | +3 |
| Електронна конфигурация | [Kr] 4d¹ 5s² |
| Електроотрицателност (по Pauling) | 1.22 |
| Йонизационна енергия | 600 kJ/mol |
| Ковалентен радиус | 1.90 Å |
| Атомен радиус | 2.12 Å |
| Топлопроводимост | 17.2 W/(m·K) |
| Електрическа проводимост | Средна, типична за преходните метали |
| Магнитни свойства | Парамагнитен |
| Състояние на електрони при възбуждане | Излъчва зелено-синя светлина при плазмен разряд |
| Спектрален цвят / линии | Ярки линии в зелено-синята област |
| Честота в земната кора | ~33 ppm |
| Наличие във Вселената | Среща се в звезди и метеорити |
| Основни минерали и съединения | Ксенотим (YPO₄), монацит, бастнезит |
| Разпространение в природата | В редкоземни минерали, обикновено заедно с лантаниди |
| Начини за получаване / добив | Редукция на YCl₃ с калций или магнезий |
| Основни производители в света | Китай, Малайзия, Австралия |
| Основни приложения | LED технологии, лазери, свръхпроводници, медицинска апаратура |
| Участие в сплави / съединения | Добавка в алуминиеви и магнезиеви сплави за повишена устойчивост |
| Биологично значение | Няма известно биологично значение |
| Токсичност и безопасност | Ниска токсичност; праховете са дразнещи за белите дробове |
| Пределно допустима концентрация | 1 mg/m³ за прахови частици |
| Влияние върху човешкия организъм | Може да предизвика механично дразнене при вдишване |
| Роля в биохимичните процеси | Няма роля |
| Използване в индустрията | Производство на LED, фосфори за телевизори, керамики и лазери |
| Използване в електрониката / енергетиката | В съединения като Y₂O₃ и YAG (итриев алуминиев гранат) за LED осветление |
| Използване в медицината / фармацията | В йонни лазери и диагностична апаратура; радиоактивният изотоп ^90Y се използва в лъчетерапия |
| Ядрени свойства | ^89Y е стабилен; ^90Y е радиоактивен (β⁻-излъчвател) |
| Полуживот на радиоактивни изотопи | ^90Y – 64 часа |
| Тип радиоактивен разпад | Бета-разпад към цирконий-90 |
| Енергия на връзката | ~6.22 eV |
| Наличие в атмосферата / океаните | Следови количества в морската вода |
| Влияние върху околната среда | Нисък екологичен риск в стабилна форма |
| Методи за рециклиране / повторна употреба | От редкоземни отпадъци и LED/лазерни устройства |
| Глобално годишно производство | Около 10 000 тона итриеви съединения |
| Годишна консумация | Основно за електроника и LED технологии |
| Основни вносители / износители | Китай, Япония, САЩ, Южна Корея |
| Историческо значение | Една от първите редкоземни субстанции, изолирана през XVIII в. |
| Научна дисциплина | Химия, физика, материалознание, медицина |
| Интересни факти | Итрий влиза в състава на червените фосфори в телевизори и е ключов в LED технологията |
| CAS номер | 7440-65-5 |
| PubChem CID | 23993 |
| UN номер / код за транспортна безопасност | UN 1569 |
| Периодични тенденции | Подобни химични свойства на лантанидите и скандиума |
| Спектър на излъчване | Зелено-сини линии при възбуждане |
| Енергийно ниво на външния електрон | 4d¹ 5s² |
| Промишлени рискове и мерки за безопасност | Да се избягва прахообразна експозиция и открит пламък |
| Състояние при стандартни условия (STP) | Твърдо |
| Класификация по IUPAC | Преходен метал (рядкоземен елемент) |
| Символика и културно значение | Символ на технологичен напредък и високотехнологични материали |
Oткрит през 1794 година от шведския химик Йохан Готлих Гадолин, който изолирал елемента от минерал на базата на итрий, наречен итрит. Въпреки че не е толкова известен, колкото някои от другите елементи, той играе важна роля в множество индустриални приложения и научни изследвания.
Химични свойства и физически характеристики
Cребристо-бял метал, който е устойчив на корозия и окисление, когато е изложен на въздух. Той е мек и може да бъде обработван лесно, което го прави полезен в различни приложения. Има висока температура на топене от около 1526 °C и температура на кипене от около 3337 °C, което го поставя в категорията на метали с висока термична стабилност.
В химичен аспект, итрий проявява валентност от +3 при образуването на съединения, а неговите оксиди и халогениди са известни със своите стабилни свойства.
Oбразува редица съединения, включително оксиди, халогениди и сложни соли, които се използват в разнообразни приложения. Например, итровият оксид (Y2O3) е ключов компонент в производството на керамични материали и лазери.
Итрий е и важен елемент в производството на редкоземни магнитни материали, които имат широко приложение в електрониката и енергийния сектор.
Геологично разпространение и добив
Hе се среща в свободна форма в природата, а е част от различни минерали, най-вече в състава на редкоземни минерали като монацит и самарскит. Тези минерали обикновено се откриват в геоложки образувания, които са свързани с гранитни или метаморфни скали.
Извлича чрез химични процеси, които включват разтваряне на минералите и последващо пречистване. Производството на итрий е концентрирано в някои страни, като Китай, Австралия и Русия, които притежават значителни находища на редкоземни минерали.
Въпреки че не е толкова разпространен, колкото други метали, неговият добив е от съществено значение за индустриите, които разчитат на него за производството на специализирани материали.
Историческо развитие и открития
Историята на итрия започва в края на 18-ти век, когато шведският химик Йохан Готлих Гадолин открива елемента в минерала итрит. Гадолин изолира итрия, като показва, че той е различен от другите известни метали по онова време.
Следващите десетилетия са изпълнени с изследвания и открития, свързани с физичните и химични свойства на итрия, което довежда до разширяване на познанията за редкоземните метали. През 19-ти век итрий започва да намира приложение в индустриални процеси.
Един от основните моменти е откритие на итриевия оксид, който е използван в производството на керамика и стъкло. В 20-ти век, с напредъка на технологиите и разширяването на електронната индустрия, нуждата от итрий нараства значително.
Cтава важен компонент в производството на фосфори за катодни луминесцентни лампи, а по-късно и в LED технологии.
Приложения на итрия
Hамира широко приложение в различни индустриални и научни области. Едно от най-значимите му приложения е в производството на редкоземни материали, които се използват в електронни устройства, включително магнитни материали, които са от съществено значение за производството на мощни магнитни полета.
Итрий се използва в производството на суперпроводящи материали, които играят важна роля в научни изследвания и технологии. Друг важен аспект на приложението на итрия е в оптоелектронните технологии. Итриевите фосфори, които съдържат итрий, се използват в производството на дисплеи, лазери и светодиоди.
Oсновен компонент на лазерите, които се използват в медицината, промишлеността и научните изследвания. Лазери с итрий-алюминиев гранат (YAG) са известни с високата си ефективност и стабилност, което ги прави предпочитани за множество приложения.
Итрий също така играе важна роля в медицината. Някои радиофармацевтици, които съдържат итрий, са използвани за диагностика и лечение на различни заболявания, включително рак. Итрий-90, радиоактивен изотоп на итрия, се използва в радиотерапията за лечение на тумори, като предлага нови възможности за лечение на пациенти.
Бъдеще на изследванията и технологии с итрий
С напредъка на технологиите и нарастващото търсене на нови материали, изследванията с итрий продължават да се развиват. Учените изучават нови съединения на итрия, които биха могли да предоставят подобрени свойства за различни приложения.
Интересът към итрия като компонент в новите технологии на енергийни източници, включително слънчеви клетки и батерии, също е нарастващ. Съществува и активен интерес към опазването на ресурсите и устойчивото добиване на итрий.
С увеличаващото се търсене на редкоземни метали, включително итрий, се популяризират изследвания, свързани с рециклирането на тези метали и разработването на нови технологии за извличането им от отпадъци.
Итрий представлява важен елемент, чиято роля в индустриите и научните изследвания продължава да нараства. Неговите уникални свойства и приложения го правят ключов компонент за бъдещето на технологиите, което предполага, че интересът към него и изследванията за нови приложения и съединения ще продължат да се развиват.