Mitä on Ytterbium
Ytterbium (ääntäminen: i-TUR-bee-em) on plastinen, sitkeä, kirkas hopeanvärinen metalli, joka kuuluu lantanidien ryhmään ja jota edustaa kemiallinen symboli Yb . Sillä on seitsemän stabiilia luonnossa esiintyvää isotooppia, joista 174Yb:n luonnollinen runsaus on suurin (32,03 %), kun taas 176Yb on pitkäikäisin, sillä sen puoliintumisaika on 1026 vuotta .
Ytterbium Symboli
Missä sitä esiintyy
Ytterbiumia, kuten muitakin lantanideja, saadaan yleisesti monasiittimineraalista, ja se erotetaan liuotinuutto- ja ioninvaihtomenetelmillä . Maailman kolme suurinta ytterbiumia tuottavaa maata ovat Kiina, Venäjä ja Malesia, kun taas kolme suurimpia ytterbiumvarantoja omaavaa maata ovat Kiina, IVY-maat ja Yhdysvallat .
Ytterbium
Historia
Nimensä alkuperä:
Kuka sen löysi: Jean Charles Galissard de Marignac, sveitsiläinen kemisti, tunnetaan sen löytämisestä .
Milloin ja miten se löydettiin
Suomalainen kemisti Johan Gadolin löysi vuonna 1794 yttriumin, metallisen kemiallisen alkuaineen, jonka tiedemiehet uskoivat olevan muiden lanthanoidien (harvinaisten maametallien alkuaineiden) lähde . Vuonna 1843 ruotsalainen kemisti Carl Gustaf Mosander erotti yttriumin terbiumiksi ja erbiumiksi . Kokeillessaan erbiumilla Geneven yliopistossa vuonna 1878 Charles Marignac pystyi eristämään ytterbiumia kuumentamalla erbiumnitraattia, jolloin saatiin punaista erbiumoksidia ja valkoista alkua, jonka hän nimesi ytterbiumiksi .
Vuonna 1937 Klemm ja Bonner kuumentivat ytterbiumkloridia yhdessä kaliumin kanssa tuottaakseen pienen määrän epäpuhdasta ytterbiummetallia . Puhtaamman ytterbiummetallin valmistivat vuonna 1953 David Dennison, A. Daane ja Frank Spedding Amesin laboratoriossa Iowassa .
Ytterbium Tunnistaminen |
|||
| Atominumero | 70 | ||
| CAS-numero | 7440-64-4 | ||
| Sijoitus jaksollisessa järjestelmässä | Ryhmä | Jakso | Lohko |
| Lantanidit | 6 | f | |
Ytterbiumin sijainti jaksollisessa järjestelmässä
Ytterbiumin ominaisuudet ja ominaisuudet
Yleiset ominaisuudet |
|||||||||||||||||
| Atomin massa | 173.045 amu | ||||||||||||||||
| Relatiivinen atomimassa | 173.045 | ||||||||||||||||
Fysikaaliset ominaisuudet |
|||||||||||||||||
| Väri | Hopeanvalkoinen | ||||||||||||||||
| Sulamispiste/jäätymispiste | 824 °C, 1515 °F | ||||||||||||||||
| Kiehumispiste | 1196 °C, 2185 °F | ||||||||||||||||
| Tiheys | 6.90 g cm-3 | ||||||||||||||||
| Aineen olomuoto huoneenlämmössä (kiinteä/neste/kaasu) | Kiinteä | ||||||||||||||||
| Kovuus | |||||||||||||||||
| – Brinell | 343 MPa | ||||||||||||||||
| – Mohs | Tuntematon | ||||||||||||||||
| – Vickers | 206 MPa | ||||||||||||||||
| Sähkönjohtavuus | 0.0351X106 S/m | ||||||||||||||||
| Lämmönjohtavuus | 34,9 W/(m K) | ||||||||||||||||
| Ominaislämpö | 155 J kg-1 K-1 | ||||||||||||||||
| Kerroslämpömoduuli | 30.5 GPa | ||||||||||||||||
| Lujuusmoduuli | 9.9 GPa | ||||||||||||||||
| Youngin moduuli | 23.9 GPa | ||||||||||||||||
| Höyrynpaine | |||||||||||||||||
| – Lämpötila (K) | 400 | 600 | 800 | 1000 | 1200 | 1400 | 1600 | 1800 | 2000 | 2200 | 2400 | ||||||
| – Paine (Pa) | 1.03X 10-9 | 3.84X 10-3 | 6.74 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | |||||
Kemialliset ominaisuudet |
|||||||||||||||||
| Hapetusasteet | 3, 2 | ||||||||||||||||
| Isotoopit | Isotooppi | Massa | Runsaus | Puoliintumisaika | Hajoamistapa | ||||||||||||
| 168Yb | 167.934 | 0.12 | – | – | |||||||||||||
| 170Yb | 169.935 | 2.98 | – | – | |||||||||||||
| 171Yb | 170.936 | 14.09 | – | – | |||||||||||||
| 172Yb | 171.936 | 21.68 | – | – | |||||||||||||
| 173Yb | 172.938 | 16.10 | – | – | |||||||||||||
| 174Yb | 173.939 | 32.03 | – | – | |||||||||||||
| 176Yb | 175.943 | 13.00 | 1026 y | β-β-β- | |||||||||||||
Ytterbiumin (alkuaine 70)
| Valenssielektronit | 2 | ||||||||
| kvanttiluvut | |||||||||
| – n | 4 | ||||||||
| – ℓ | 3 | ||||||||
| – mℓ | 3 | ||||||||
| – mℓ | 3 | ||||||||
| – ms | -1/2 | ||||||||
| Elektronikonfiguraatio (jalokaasukonfiguraatio) | 4f146s2 | ||||||||
| Atomin rakenne | |||||||||
| – Elektronien määrä | 70 | ||||||||
| – Neutronien lukumäärä | 104 | ||||||||
| – Protonien lukumäärä | 70 | ||||||||
| Atomin säde | |||||||||
| – Atomin säde | 2.26 Å | ||||||||
| – Kovalentin säde | 1.78 Å | ||||||||
| Elektronegatiivisuus (Pauling-asteikko) | Tuntematon | ||||||||
| Elektronien affiniteetti | -1.93 kJ mol-1 | ||||||||
| Ionisaatioenergia (kJ mol-1) | 1. | 2. | 3. | 4. | 5. | 6. | 7. | 8. | |
| 603.435 | 1174.805 | 2416.96 | 4202.9 | – | – | – | – | – | |
Ytterbiumin elektronikonfiguraatio (Bohr. Model)
Ytterbiumin käyttötarkoitukset
- Sitä voidaan lisätä seoksiin, kuten ruostumattomaan teräkseen, sen lujuuden parantamiseksi, rakeiden hienojakoisuutta ja muita mekaanisia ominaisuuksia .
- Sen radioaktiivista isotooppia 160Yb käytetään säteilylähteenä kannettavissa röntgenkuvantamislaitteissa .
- Ytterbiumilla seostettuja kuituvahvistimia käytetään viritettävissä lasereissa merkitsemiseen ja kaiverrukseen .
- Ytterbiumyhdisteitä käytetään nykyään yhä useammin teollisina katalysaattoreina muiden vaarallisina ja saastuttavina pidettyjen katalysaattoreiden sijasta .
- Koska ytterbiumin sähkövastus kasvaa fyysisen rasituksen kasvaessa, sitä käytetään venymämittareissa seismisten rasitusten seurannassa .
Ytterbiumilla seostettu kuitulaserjärjestelmä
Mahdolliset terveysvaikutukset
Ytterbiumia pidetään lievästi myrkyllisenä , ja sen yhdisteet voivat aiheuttaa iho- ja silmä-ärsytystä. Metallinen ytterbiumpöly syttyy spontaanisti tuleen, ja höyryt ovat haitallisia ihmisen terveydelle .
Huomiota herättäviä faktoja
- Alkuaine 70 esitetään joskus kuvalla, joka perustuu Ruotsista löydettyyn muinaiseen kalliotaiteeseen , koska alkuaine on löydetty samasta maasta.
- Kaksi ytterbiumiin perustuvaa atomikelloa yhdistivät NIST:n (National Institute of Standards and Technology) tutkijat vuonna 2016 luodakseen maailman vakaimman kellon .
Ytterbiumin kustannukset
Vaikka 100 grammaa puhdasta ytterbiumia maksaa noin 1400 dollaria, sama määrä elementtiä irtotavarana maksaa noin 550 dollaria .
- http://www.rsc.org/periodic-table/element/70/ytterbium
- https://education.jlab.org/itselemental/ele070.html
- https://www.livescience.com/38423-ytterbium.html
- https://www.webelements.com/ytterbium/isotopes.html
- https://www.chemicool.com/elements/ytterbium.html
- https://www.webelements.com/ytterbium/physics.html
- https://chemglobe.org/ptoe/_/70.php
- http://chemistry-reference.com/q_elements.asp?Symbol=Yb&language=en
- http://www.elementsdatabase.com/Ytterbium-Yb-70-element/
- https://www.nist.gov/news-events/news/2016/11/nist-debuts-dual-atomic-clock-and-new-stability-record
- https://hobart.k12.in.us/ksms/PeriodicTable/ytterbium.htm