იტრიუმი

იტრიუმი

იტრიუმი -Y  ქიმიური ელემენტია ატომური ნომრით 39. იგი ვერცხლისფერი, გარდამავალი მეტალია, რომელიც ქიმიურად მსგავსია ლანთანოიდების და ისტორიულად კლასიფიცირდება, როგორც იშვიათ მიწათა ელემენტი. იტრიუმი თითქმის ყოველთვის გვხვდება ლანთანოიდებთან ერთად, იშვიათ მიწათა მინერალებში და იგი არასდროს არ გვხვდება ბუნებაში თავისუფალი სახით. ⁸⁹Y სტაბილური იზოტოპია და იგი ბუნებაში გვხვდება მხოლოდ იზოტოპის სახით.

1787წ. შვედეთში იტერბის ახლოს კალ არენიუსმა აღმოაჩინა ახალი მინერალი, რომელსაც უწოდა იტერბიტი (სოფლის სახელის მიხედვით). შემდგომ 1789წ-ს ჯ.გადოლინმა აღმოაჩინა იტრიუმის ოქსიდი არენიუსის ნიმუშში და ა.ეკებერგმა ახალ ოქსიდს უწოდა -იტრია. პირველად 1828წ ფ.ვოლერმა ელემენტალური იტრიუმი ”იტრიუმის მიწიდან” გამოყო.

იტრიუმის გამოყენება

ყველაზე მნიშვნელოვანია მისი გამოყენება ფოსფორის წარმოებაში, სადაც წითელი ფოსფორი გამოიყენება ტელევიზორის კათოდური სხივების მილაკის წარმოებაში. მას აგრათვე გამოყენებენ: ელექტროდების, ელექტრონული ფილტრების, ლაზერების და სუპერგამტარების წარმოებაში. იტრიუმის ბიოლოგიური როლი არ არის ცნობილი, მაგრამ იტრიუმის ნაერთებმა შეიძლება გამოიწვიოს ადამიანებში ფილტვების დაავადება.

დახასიათება

თვისებები

იტრიუმი რბილი ვერცხლისფერი მბზინავი მეტალია და იგი პერიოდული სისტემით მესამე ჯგუფის გარდამავალ მეტალს არ წარმოადგენს. მისი ელექტროუარყოფითობა ნაკლებია სკანადიუმის ელექტროუარყოფითობაზე, ხოლო მეტია ლანთანისაზე და ნაკლებია - ცირკონიუმზე. იტრიუმი წარმოადგენს მეხუთე პერიოდის, პირველ d- ელემენტს. სუფთა ელემენტი სტაბილურია ჰაერზე, რადგანაც პასიურდება მის ზედაპირზე დამცველი ოქსიდური (Y₂O₃) ფენის წარმოქმნის გამო. ფენის სისქემ შეიძლება მიაღწიოს 10 მკმ, როდესაც იტრიუმს 750°C-მდე აცხელებენ წყლის ორთქლში . წვრილად დანაწევრებული იტრიუმი ჰაერზე ძალიან არასტაბილურია, მას შეუძლია 400°C აალება. იტრიუმ ნიტრიდი (4N) წარმოიქმნება მეტალის გაცხელებით აზოტში 1000°C ტემპერატურაზე.

მსგავსება ლანთანოიდებთან

იტრიუმის ლანთანოიდებთან მსგავსება იმდენად ძლიერია, რომ ელემენტს ისტორიულად აჯგუფებენ მასთან ერთად, როგორც იშვიათ მიწათა ელემენტს. იტრიუმს ბუნებაში ყოველთვის პოულობენ ლანთანოიდებთან ერთად, იშვიათ მინერალებში. ქიმიურად იტრიუმი უფრო ემსგავსება ლანტანოიდებს, ვიდრე პერიოდულ სისტემაში მის მეზობელ სკანადიუმს. იგი აგრეთვე ხშირად გვხვდება რეაქციების იმავე რიგში და ქიმიური თვისებებით ჰგავს თებრიუმს და დისპროზიუმს. იტრიუმი ზომითაც ისე ახლოსაა ე.წ ”იტრიუმის ჯგუფის” მძიმე ლანთანოიდის რიგებთან, რომ ხსნარებში იგი ისევე იქცევა, როგორც ერთ-ერთი მათგანი.

იტრიუმის და ლანთანოიდების ქიმიაში ძირითადი განსხვავება ისაა, რომ იტრიუმი თითქმის ყოველთვის სამვალენტიანია, მაშინ როდესაც ლანთანოიდების დაახლოებით ნახევარს გააჩნია ცვალებადი ვალენტობა.

ნაერთები და რეაქციები

იტრიუმი, როგორც სამვალენტიანი გარდამავალი მეტალი, წარმოქმნის სხვადასხვა არაორგანულ ნაერთს ძირითადად დაჟანგულობის რიცხვითი +3, სადაც გასცემს თავის სამ სავალენტო ელექტრონს. ამის კარგი მაგალითია იტრიუმის (III) ოქსიდი (Y₂0₃), რომელიც ცნობილია აგრეთვე, როგორც იტრია. იგი წარმოადგენს თეთრ მყარ ნივთიერებას.

იტრიუმი წარმოქმნის წყალში უხსნად ფტორიდის ჰიდროქსიდს და ოქსალატს, მაგრამ მისი ბრომიდი, ქლორიდი, ნიტრატი და სულფატი წყალში ხსნადია. Y³⁺ იონი ხსნარებში უფეროა მის d და f ელექტრონულ შრეებზე ელექტრონების არ არსებობის გამო.

იტრიუმთან და მის ნაერთებთან წყალი ენერგიულად მოქმედებს და წარმოქმნის იტრიუმის ჟანგს Y₂O₃. კონცენტრირებული აზოტმჟავა და ფტორწყალბადმჟავა იტრიუმთან სუსტად მოქმედებენ, მაგრამ ძლიერ მჟავები კი ენერგიულად. ჰალოგენებთან იტრიუმი წარმოქმნის ტრიჰალოგენიდებს, როგორიცაა იტრიუმ (III) ფტორიდი (YF₃), იტრიუმ (III) ქლორიდი (YCl₃) და იტრიუმის (III) ბრომიდი (Ybr₃) - 200°C დაბალ ტემპერატურაზე.

მსგავსად ამისა ნახშირბადი, ფოსფორი, სილიციუმი და გოგირდი იტრიუმთან მაღალ ტემპერატურაზე ბინარულ ნაერთებს წარმოქმნის.

ორგანოიტრიუმის ქიმია

შეისწავლის კარბონ-იტრიუმის ბმის შემცველ ნაერთებს. მათი უმეტესობა შეიცავს იტრიუმს. დაჟანგულობის რიცხვია 0-0. (+2 მდგომარეობა აღინიშნება მეტალის ქლორიდში და +1 ოქსიდურ დაჯგუფებაში, აირად ფაზაში). ზოგიერთი ტრიმერიზაციის რეაქციაში ორგანოიტრიუმის ნაერთები გამოიყენება, როგროც კატალიზატორი. YCl₃ გამოიყენება, როგროც საწყისი მასალა, რომელიც მიიღება Y₂0₃-ისა და კონცენტრირებული ქლორწყალბადმჟავასა და არონიუმის ქლორიდის ურთიერთქმედებით.

ნუკლეოსინთეზი და იზოტოპები

მზის სისტემაში იტრიუმი გამოიყოფა ვარსკვლავური ნუკლეოსინთეზის შედეგად, უმეტესად S-პროცესებით (~ 72%) და აგრეთვე r- პროცესებით (~28%). ეს პროცესი მდგომარეობს იმაში, რომ ხდება ნეიტრონების სწრაფი დაჭერა, უახლეს ვარსკვლავებზე, მანათოებლ ვარსკვლავებზე ახალი აფეთქების დროს.

იტრიუმის იზოტოპები წარმოადგენენ ბირთვული დაშლის პროდუქტებს. მათ შორის ყველაზე მნიშვნელოვანი იზოტოპია ⁹¹Y და ⁹⁰Y, ნახევარდაშლის პერიოდით 58.51 დღე და 64 სთ შესაბამისად.

იტრიუმს გააჩნია მხოლოდ ერთი სტაბილური იზოტოპი ⁸⁹Y, იგი ასევე ერთადერთია, რომელიც გვხვდება ბუნებაში.

ბოლო ხანებში აღმოჩენილი იქნა იტრიუმის 32 სინთეზური იზოტოპი, რომელთა მასები 76-დან 108-მდეა. ყველაზე ნაკლებ მდგრადია ¹⁰⁶Y (ნახევარდაშლის პერიოდი > 7150) ⁷⁶Y (ნახევარდაშლის პერიოდი >200ნ.-ს), ყველაზე სტაბილური იზოტოპია ⁸⁸Y (ნახევარდაშლის პერიოდი 106,626 დღე). გარდა ⁹¹Y, ⁹⁷Y და ⁹⁰Y იზოტოპებისა, რომელთა ნახევარდაშლის პერიოდი შესაბამისად არის 58.51 დღე, 79.8 საათი და 64 საათი, ყველა დანარჩენი იზოტოპის ნახევარდაშლის პერიოდი ერთ დღეზე ნაკლებია, მათგან ზოგიერთის ნახევარდაშლის პერიოდი 1-სთ-ზე ნაკლებია.

ისტორია

1787 წელს არმიის ლეიტენანტმა და იმავდროულად ქიმიკოსმა კ.არენიუსმა აღმოაჩინა მძიმე, შავი საბადო შვედის სოფლის - იტერბის მახლობლად (ამჟამად სტოკჰოლმის არქიპელაგის ნაწილი). იგი ფიქრობდა, რომ ეს უცნობი მინერალი შეიცავდა იმ დროისთვის ახლად აღმოჩენილ ვოლფრამს, ამიტომ მას უწოდა ”ytterbite”. მან ეს ნიმუშები შემდგომი ანალიზისთვის გაუგზავნა სხვადასხვა ქიმიკოსს. ჯ.გადოლინმა (აბოს უნივერსიტეტი) აღმოაჩინა ახალი ოქსიდი ანუ ”მიწა” არსენიუმის ნიმუშში. მან 1789წ და 1797წ. გამოაქვეყნა მისი სრული ანალიზის შედეგები. 1797 წელს ა.ეკებერგმა დაადასტურა ეს შედეგები და ახალ ოქსიდს უწოდა ”uttria”. ათი წლის შემდეგ ა.ლავუაზიემ განავითარა ქიმიური ელემენტის თანამედროვე განსაზღვრება. იგი დარწმუნებული იყო,რომ ამ საბადოში იყო იტრიუმი.

1943 წ. კ.მოზანდერმა აღმოაჩინა, იტრიუმის შემცველი სამი ოქსიდი: თეთრი იტრიუმ ოქსიდი (”uttria”), ყვითელ თერბიუმ ოქსიდი (იმ დროს შეცდომით ეწოდა ”erbia”) და ვარდისფერი ერბიუმის ოქსიდი (იმ დროს ეწოდა ”erbia”) მეოთხე ოქსიდი ”utterbium” , ჯ.მარიგნასის მიერ გამოყოფილ იქნა 1787წ.. თითოეული ოქსიდიდან მოგვიანებით გამოყოფილი იქნა ახალი ელემენტები და ყველა ელემენტს ეწოდა სახელი (იტერბიუმი, თერბიუმი და ერბიუმი) შემდგომ დეკადაში ”გადოლინის იტრია”-ში შვიდი სხვა ახალი ელემენტი იქნა აღმოჩენილი. ამის შემდეგ ”uttria” მიჩნეული იქნა მინერალად და არა ოქსიდად.

ფ.ვოლერმა 1828 წელს პირველად გამოყო მეტალური იტრიუმი, უწყლო იტრიუმის (III) ქლორიდის კალიუმთან გაცხელებით

YCl₃ + 3 K → 3 KCl + Y

1987 წლს აღმოაჩინეს, რომ იტრიუმ-ბარიუმ-სპილენძის ოქსიდს ჰქონდა მაღალი ტემპერატურული ზეგამტარობა. იგი წარმოადგენდა მეორე ასეთ მასალას აღნიშნული თვისებით და იგი იყო პირველი ცნობილი მასალა, რომელმაც გამოამჟღავნა ზეგამტარობა აზოტის დუღილის ტემპერატურაზე ზემოთ.

გავრცელება

იტრიუმი ნაპოვნია იშვიათ მიწათა მინერალებში და ასევე ურანის მადნებში, მაგრამ იგი ბუნებაში არასოდეს გვხვდება თავისუფალი ელემენტის სახით. იგი დედამიწის ქერქის 31მნ (მილინაწილს) შეადგენს, წარმოადგენს 28-ე ელემენტს გავრცელების მიხედვით და 400-ჯერ უფრო გავრცელებულია, ვიდრე ვერცხლი. იტრიუმი ნიადაგში ნაპოვნია 10-დან 150 მნ. საშუალოდ 23 მნ, ხოლო ზღვის წყალში იგი არის ~9 მნ.

იტრიუმის ბიოლოგიური როლი არ არის ცნობილი, თუმცა იგი ნაპოვნია უმეტესობა (თუ არა ყველა) ორგანიზმებში და ადამიანის ფილტვებში, ძვლებში, ელენთაში, თირკმელში და ღვიძლში გააჩნია დაგროვების მიდრეკილება.

მცირე რაოდენობით (0.5მილიგრამამდე) იგი ნაპოვნია ადამიანის ორგანიზმში, ადამიანის რძე შეიცავს 4 მნ. იგი ნაპოვნია ადამიანის საკვებ მცენარეებში 20 მნ -დან 100 მნ -მდე კონცენტრაციით. (700 მნ -ზე ზემოთ) მერქნიანი მცენარეების თესლი შეიცავს იტრიუმს მაღალი კონცენტრაციით (700 მნ).

მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით