Yttrium

Yttrium
	Basisdata
Navn	Yttrium
Symbol	Y
Atomnummer	39
Utseende	Sølvhvit
	Plass i periodesystemet
Gruppe	3
Periode	5
Blokk	d
Kjemisk serie	transisjonsmetall
	Atomegenskaper
Atomvekt	88,90585 u
Empirisk atomradius	180 pm
Kalkulert atomradius	212 pm
Kovalent atomradius	162 pm
Elektronkonfigurasjon	[Kr] 4d1 5s2
Elektroner per energinivå	2, 8, 18, 9, 2
Oksidasjonstilstander	3
Krystallstruktur	heksagonal
	Fysiske egenskaper
Stofftilstand	fast stoff
Smeltepunkt	1 526 °C
Kokepunkt	3 336 °C
Molart volum	19,88 · 10-6 m³/mol
Tetthet	4 472 kg/m³
Hardhet	2,5 (Mohs skala)
Fordampningsvarme	363 kJ/mol
Smeltevarme	11,4 kJ/mol
Damptrykk	5,31 Pa ved 1 799 K
Lydfart	3 300 m/s
	Diverse
Elektronegativitet etter Pauling-skalaen	1,22
Spesifikk varmekapasitet	300 J/(kg · K)
Elektrisk ledningsevne	1,66 · 106 S/m
Termisk konduktivitet	17,2 W/(m · K)
	SI-enheter & STP er brukt, hvis ikke annet er nevnt. MV = Manglende verdi.

Yttrium er et grunnstoff med kjemisk symbol Y og atomnummer 39. Grunnstoffet er et sølvaktig transisjonsmetall, med kjemiske fellestrekk med lantanoidene, og blir ofte klassifisert som en sjelden jordart.^[1] Nesten alle funn av yttrium er gjort i kombinasjon med funn av mineraler som inneholder sjeldne jordarter, og yttrium er aldri funnet naturlig i fri tilstand. Yttriums eneste stabile isotop, ⁸⁹Y, er også den eneste av grunnstoffets isotoper som eksisterer i naturlig tilstand.

Carl Axel Arrhenius oppdaget i 1787 et nytt mineral i nærheten av Ytterby i Sverige, og kalte mineralet ytterbitt, etter funnstedet. Johan Gadolin oppdaget yttriumoksid i Arrhenius prøve i 1789,^[2] og Anders Gustaf Ekeberg gav det nye oksidet navnet yttria. Yttrium i fri tilstand ble første gang framstilt i 1828 av Friedrich Wöhler.^[3]

Yttriums viktigste bruksområde er til framstilling av lysstoff, som benyttes i katodestrålerør (CRT) og i LED-lys.^[4] Yttrium benyttes også i framstilling av elektroder, elektrolytter, elektroniske filter, lasere og superledere, samt i ulike medisinske instrumenter, og som sporstoff i enkelte materialer for å endre deres egenskaper. Yttrium har ingen kjente biologiske funksjoner. Yttriumsforbindelser kan imidlertid føre til lungelidelser hos mennesker.^[5]

Historie

Yttrium ble oppdaget av den finske kjemikeren og fysikeren Johan Gadolin i 1794. Han fant yttriumoksidet yttria (Y₂O₃) i en prøve med gadolinitt. Rent yttrium ble isolert av Friedrich Wöhler i 1828 ved kjemisk reduksjon av yttriumklorid (YCl₃) med kalium.

I 1843 viste svenske kjemikeren Carl Gustaf Mosander at yttria kunne deles i oksider fra tre forskjellige grunnstoff. Yttria ble beholdt som navn på det opprinnelige oksidet, mens de to nye fikk navnet erbia og terbia.

Yttrium har navnet sitt fra stedet hvor mineralet yttria først ble funnet, i Ytterby gruve i Stockholms skjærgård, Sverige. Hele 4 grunnstoff er oppkalt etter Ytterby; yttrium, erbium, terbium og ytterbium.

Egenskaper

Yttrium er et sølvfarget, metallisk skinnende transisjonsmetall som er relativt stabilt i luft. Av utseende ligner det på scandium, og kjemisk minner det om lantanoidene. Det kan få et rosa skjær når det belyses, og spon av yttrium kan selvantenne i luft når temperaturen overstiger 400 °C. I romtemperert luft dannes det raskt et passiviserende oksidsjikt som hindrer videre oksidasjon. Oppdelt i små biter er stoffet relativt ustabilt i luft. Yttrium reagerer med vann og syrer under dannelse av hydrogen.

Yttrium tilhører periodesystemets gruppe 3 (sjeldne jordmetall) sammen med scandium, lantan og de 14 lantanoidene. Den vanligste oksidasjonstilstanden er +3. Yttrium regnes for å være giftig.

Isotoper

Naturlig forekommende yttrium består utelukkende av den stabile isotopen ⁸⁹Y. I tillegg er 33 kunstig fremstilte ustabile (og dermed radioaktive) isotoper kjent. De mest stabile av disse isotopene er ⁸⁸Y med halveringstid 106,65 døgn, ⁹¹Y med halveringstid 58,51 døgn, ⁸⁷Y med halveringstid 3,322 døgn, og ⁹⁰Y med halveringstid 2,66 døgn. Alle de resterende isotopene har halveringstider kortere enn 1 døgn, og de fleste kortere enn 1 time.^[6]

CAS-nummer: 7440-65-5

Forekomst

Yttrium forekommer ikke i ren form naturlig, men finnes i nesten alle sjeldne jordmineraler og i uranmalm. Andelen av yttrium i jordskorpen er omkring 30 ppm. Eksempler på sjeldne jordmineraler er fosfatet monazitt som inneholder opptil 3% yttrium, og xenotim som inneholder opptil 50% yttriumfosfat (YPO₄). Kommersiell fremstilling foregår ved kjemisk reduksjon av yttriumfluorid (Y₃F) med kalsium.

Steinprøver fra månen inneholder relativt høye konsentrasjoner av yttrium.

I 2007 ble det fremstilt 8 900 tonn yttriumoksid på verdensbasis. Kina sto alene for 8 800 tonn. Andre land som India, Malaysia og Brasil produserte tilsammen 100 tonn. Kun små mengder yttrium blir gjenvunnet. Verdens yttriumoksid-reserver er anslått til 540 000 tonn.^[7]

Rent yttrium koster omkring 220 USD for 100 gram.

Anvendelse

Yttrium anvendes som en av komponentene i lysstoffet som gir rødfargen i billedrør. Videre brukes yttrium i forskjellige legeringer. Yttrium-aluminium-granat (YAG) er et kunstig krystall som brukes i lasere. Det brukes også i lambdasonder. Yttrium blir brukt i YBCO (Yttrium Barium Copper Oxide) som er en keramisk superleder ved temperaturer over nitrogens kokepunkt på 77 K.

Referanser

^ IUPAC contributors (2005). Edited by N G Connelly and T Damhus (with R M Hartshorn and A T Hutton), red. Nomenclature of Inorganic Chemistry: IUPAC Recommendations 2005 (PDF). RSC Publishing. s. 51. ISBN 0-85404-438-8. Besøkt 17. desember 2007. (en)
^ Van der Krogt 2005
^ CRC contributors (2007–2008). «Yttrium». I Lide, David R. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 4. New York: CRC Press. s. 41. ISBN 978-0-8493-0488-0. (en)
^ Cotton, Simon A. (15. mars 2006). «Encyclopedia of Inorganic Chemistry». doi:10.1002/0470862106.ia211. |kapittel= ignorert (hjelp) (en)
^ OSHA contributors (11. januar 2007). «Occupational Safety and Health Guideline for Yttrium and Compounds». United States Occupational Safety and Health Administration. Arkivert fra originalen 2. mars 2013. Besøkt 3. august 2008. «Arkivert kopi». Arkivert fra originalen 2. mars 2013. Besøkt 9. oktober 2012. (public domain text) (en)
^ Lawrence Berkeley National Laboratory – Isotoptabell for yttrium Arkivert 13. mai 2008 hos Wayback Machine.
^ US Geological Survey – Mineral Commodity Summary 2008 (pdf)

[IUPAC-1] IUPAC contributors (2005). Edited by N G Connelly and T Damhus (with R M Hartshorn and A T Hutton), red. Nomenclature of Inorganic Chemistry: IUPAC Recommendations 2005 (PDF). RSC Publishing. s. 51. ISBN 0-85404-438-8. Besøkt 17. desember 2007. (en)

[Krogt-2] Van der Krogt 2005

[CRC2008-3] CRC contributors (2007–2008). «Yttrium». I Lide, David R. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 4. New York: CRC Press. s. 41. ISBN 978-0-8493-0488-0. (en)

[Cotton-4] Cotton, Simon A. (15. mars 2006). «Encyclopedia of Inorganic Chemistry». doi:10.1002/0470862106.ia211. |kapittel= ignorert (hjelp) (en)

[osha-5] OSHA contributors (11. januar 2007). «Occupational Safety and Health Guideline for Yttrium and Compounds». United States Occupational Safety and Health Administration. Arkivert fra originalen 2. mars 2013. Besøkt 3. august 2008. «Arkivert kopi». Arkivert fra originalen 2. mars 2013. Besøkt 9. oktober 2012. (public domain text) (en)

[6] Lawrence Berkeley National Laboratory – Isotoptabell for yttrium Arkivert 13. mai 2008 hos Wayback Machine.

[7] US Geological Survey – Mineral Commodity Summary 2008 (pdf)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]