იტრიუმი

იტრიუმი ქიმიური ელემენტია ატომური ნომრით 39. მისი სიმბოლოა Y.  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.

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

იოჰან გადოლინი
იტრიუმის ოქსიდის აღმომჩენი

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”. კ.არენიუსმა ეს ნიმუშები შემდგომი ანალიზისთვის გაუგზავნა სხვადასხვა ქიმიკოსს. ჯ. გადოლინმა (აბოს უნივერსიტეტი) აღმოაჩინა ახალი ოქსიდი ანუ ”მიწა” არენიუსის ნიმუშში. მან 1789 წ და 1797 წ. 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.

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

YCl₃ + 3 K → 3 KCl + Y

ქსენოტიმის კრისტალები მოიცავს იტრიუმს

გავრცელება

იტრიუმი ნაპოვნია იშვიათ მიწათა მინერალებში და ასევე ურანის მადნებში, მაგრამ იგი ბუნებაში არასოდეს გვხვდება თავისუფალი ელემენტის სახით. იგი დედამიწის ქერქის 31 მნ (მილიონნაწილს) 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 მისი შემცველობა  არის ~9 მნ.

იზოტოპები

მზის სისტემაში იტრიუმი მიიღება  ვარსკვლავური ნუკლეოსინთეზის შედეგად, უმეტესად S-პროცესებით (~ 72%) და აგრეთვე r- პროცესებით (~28%).

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, რომელიც გვხვდება ბუნებაში.

ბოლო ხანებში აღმოჩენილი იქნა იტრიუმის 32 სინთეზური იზოტოპი, რომელთა მასები 76-დან 108-მდეა. ყველაზე ნაკლებ მდგრადია ¹⁰⁶Y და ⁷⁶Y, ყველაზე სტაბილური კი -  ⁸⁸Y (ნახევარდაშლის პერიოდი 106,626 დღე). გარდა 

⁹¹Y, ⁹⁷Y და ⁹⁰Y იზოტოპების ნახევარდაშლის პერიოდებია 58.51 დღე, 79.8 საათი და 64 საათი შესაბამისად. ყველა დანარჩენი იზოტოპის ნახევარდაშლის პერიოდი ერთ დღეზე ნაკლებია, მათგან ზოგიერთის ნახევარდაშლის პერიოდი 1-სთ-ზე ნაკლებია.

ფიზიკური თვისებები

იტრიუმი რბილი ვერცხლისფერი მბზინავი გარდამავალი  მეტალია. იგი განთავსებულია ელემენტთა პერიოდულობის ცხრილში მესამე ჯგუფში და წარმოადგენს მეხუთე პერიოდის პირველ d- ელემენტს.  მისი ელექტროუარყოფითობა ნაკლებია სკანადიუმისა და ცირკონიუმის ელექტროუარყოფითობაზე, ხოლო მეტია ლანთანისაზე.

ქიმიური თვისებები

სუფთა ელემენტი სტაბილურია ჰაერზე, რადგანაც პასიურდება მის ზედაპირზე წარმოქმნილი  დამცველი ოქსიდური (Y₂O₃) ფენით. ფენის სისქემ შეიძლება მიაღწიოს 10 მკმ, როდესაც იტრიუმს 750°C-მდე აცხელებენ წყლის ორთქლში. წვრილად დანაწევრებული იტრიუმი ჰაერზე ძალიან არასტაბილურია, მას შეუძლია 400 °C-ზე აალება. იტრიუმის ნიტრიდი წარმოიქმნება მეტალის გაცხელებით აზოტში 1000°C ტემპერატურაზე.

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 ლანთანოიდებს, ვიდრე პერიოდულ სისტემაში მის მეზობელ სკანადიუმს. იგი ქიმიური თვისებებით აგრეთვე  ჰგავს თებრიუმს და დისპროზიუმს.

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

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 ფთორიდს, 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 ოქსიდს Y₂O₃.

კონცენტრირებული აზოტმჟავა და ფთორწყალბადმჟავა იტრიუმთან სუსტად მოქმედებენ, მაგრამ სხვა ძლიერ მჟავები ენერგიულად შედიან რეაქციაში.

ჰალოგენებთან იტრიუმი 200°C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე წარმოქმნის ტრიჰალოგენიდებს, როგორიცაა იტრიუმ (III) ფთორიდი (YF₃), იტრიუმ (III) ქლორიდი (YCl₃) და იტრიუმის (III) ბრომიდი (Ybr₃).

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

გამოყენება

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

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.

ბიოლოგიური როლი

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.

ადამიანის ორგანიზმი შეიცავს 0.5 მილიგრამამდე, ხოლო ადამიანის რძე - 4 მნ ოდებობით. იგი ნაპოვნია ასევე ადამიანის საკვებ მცენარეებში 20 მნ -დან 100 მნ -მდე კონცენტრაციით.

მერქნიანი მცენარეების თესლი შეიცავს იტრიუმს შედარებით მაღალი კონცენტრაციით (700 მნ).

მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით