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이트리움

Yttrium
원소 Ytterbium(Yb)과 혼동하지 마십시오.
YTTRIUM이라는 해커 그룹은 Coose Bear를 참조하십시오.
이트리움, Y
Yttrium sublimed dendritic and 1cm3 cube.jpg
이트리움
발음/ˈɪ트리옴/ (IT-ree-tem)
외관은백색의
표준 원자량Ar, std(Y)88.90584(1)[1]
주기율표의 이트리움
수소 헬륨
리튬 베릴륨 붕어 탄소 질소 산소 플루오린 네온
나트륨 마그네슘 알루미늄 실리콘 인 유황 염소 아르곤
칼륨 칼슘 스칸듐 티타늄 바나듐 크롬 망간 철 코발트 니켈 구리 아연 갈륨 게르마늄 비소 셀레늄 브로민 크립톤
루비듐 스트론튬 이트리움 지르코늄 니오비움 몰리브덴 테크네튬 루테늄 로듐 팔라듐 은색 카드뮴 인듐 주석 안티모니 텔루륨 요오드 제논
세슘 바륨 란타넘 세륨 프라세오디뮴 네오디뮴 프로메튬 사마륨 유로피움 가돌리늄 테르비움 디스프로슘 홀뮴 에르비움 툴륨 이테르비움속 루테튬 하프늄 탄탈룸 텅스텐 레늄 오스뮴 이리듐 백금 금 수은(원소) 탈륨 이끌다 비스무트 폴로늄 아스타틴 라돈
프랑슘 라듐 악티늄 토륨 프로텍티늄 우라늄 넵투늄 플루토늄 아메리슘 큐륨 베르켈륨 캘리포늄 아인슈타인움 페르뮴 멘델레비움 노벨륨 로렌슘 루더포듐 더브니움 수보르기움 보히움 하시움 메이트네리움 다름슈타디움 뢴트게늄 코페르니슘 니혼륨 플레로비움 모스코비움 간모륨 테네신 오가네손
sc
↑
Y
↓
루
스트론튬 ← 이티움 → 지르코늄
원자번호 (Z)39
그룹그룹 3
기간5주기
블록 d-블록
전자 구성[Kr] 4d1 5s2
셸당 전자2, 8, 18, 9, 2
물리적 성질
위상 STP서실체가 있는
녹는점1799 K(1526°C, 2779°F)
비등점3203K(2930°C, 5306°F)
밀도 (근처 )4.472 g/cm3
액체가 있을 때 ( )4.24 g/cm3
융해열11.42 kJ/mol
기화열363 kJ/mol
어금니열용량26.53 J/(몰·K)
증기압
P (Pa) 1 10 100 1k 10k 100k
(K)에서 1883 2075 (2320) (2627) (3036) (3607)
원자성
산화 상태0,[2] +1, +2, +3(약하게 기본 산화물)
전기성폴링 척도: 1.22
이온화 에너지
  • 1차: 600kJ/mol
  • 2위: 1180kJ/mol
  • 3위: 1980 kJ/mol
원자 반지름경험적: 180pm
공동 반지름오후 190±7시
Color lines in a spectral range
이트리움의 스펙트럼 라인
기타 속성
자연발생원시적인
결정구조 육각형 근위축(hcp)
Hexagonal close packed crystal structure for yttrium
음속 얇은 막대기3300m/초(20°C)
열팽창α, 폴리: 10.6µm/(m³K) ( )
열전도도17.2 W/(m³K)
전기저항도α, 폴리: 596 NΩ⋅m ( )
자기순서파라자성의[3]
어금니 자기 감수성+2.15×10cm−63/mol(2928K)[4]
영의 계량63.5 GPA
전단 계수25.6 GPA
벌크 계량41.2 GPA
포아송 비율0.243
브리넬 경도MPa 200-589
CAS 번호7440-65-5
역사
이름 지정Ytterby(스웨덴)와 그 광물 이터바이트(gadolinitan)
디스커버리요한 가돌린(1794)
제1격리듬프리드리히 뵐러(1838)
이트리움의 주 동위 원소
이소슈토페 아부네댄스 하프라이프 (t1/2) 붕괴 모드 프로덕트
87Y 동음이의 3.4 d ε 87SR
γ –
88Y 동음이의 106.6 d ε 88SR
γ –
89Y 100% 안정적
90Y 동음이의 2.7 d β− 90Zr
γ –
91Y 동음이의 58.5 d β− 91Zr
γ –
카테고리: 이트리움
참고 문헌

이트리움은 기호 Y와 원자 번호 39를 가진 화학 원소다.그것은 화학적으로 란타니드와 유사한 은빛 금속 전이 금속이며 종종 "잔류-지구 요소"[5]로 분류되어 왔다.이트륨은 희토류 광물의 란타니드 원소와 거의 항상 결합하여 발견되며, 자연에서는 결코 자유 원소로 발견되지 않는다.89Y는 유일하게 안정된 동위원소고, 지구 지각에서 발견된 동위원소다.

이트륨의 가장 중요한 용도는 LED와 인광체, 특히 텔레비전 세트 음극선관 디스플레이의 적색 인광체들이다.[6]이트리움은 전극, 전해질, 전자필터, 레이저, 초전도체, 다양한 의료용 응용, 다양한 재료의 추적에도 사용되어 그 성질을 향상시킨다.

이트리움은 알려진 생물학적 역할이 없다.이티움 화합물에 노출되면 인간에게 폐질환을 일으킬 수 있다.[7]

이 원소의 이름은 화학자 아르헤니우스에 의해 1787년에 처음 확인된 광물인 이테르바이트의 이름을 따서 지어졌다.그는 광물이 발견된 스웨덴의 이테르비 마을의 이름을 따서 이 광물의 이름을 지었다.나중에 이터바이트의 화학 물질 중 하나가 이전에 확인되지 않은 원소인 이티움으로 밝혀졌을 때, 이 원소의 이름은 광물의 이름을 따서 지어졌다.

특성.

특성.

이트리움은 3그룹에서 부드럽고 은금속이며 광택이 있으며 결정성이 높은 전환 금속이다.주기적인 추세에 의해 예상되듯이, 그것은 그룹의 전신인 스칸듐보다 덜 전기적이며, 다음 5주기 멤버인 지르코늄보다 덜 전기적이다. 또한 란타늄보다 더 전기적이지만 란타늄 수축으로 인해 루테튬보다 덜 전기적이다.[8][9][10]이티움은 5교시 d블록 원소 중 첫 번째다.

순수 원소는 표면에 형성되는 보호 산화막(YO
2
3)의 패스로 인해 벌크 형태의 공기에 비교적 안정적이다.이 필름은 이티움을 수증기로 750 °C까지 가열하면 두께가 10 µm에 이를 수 있다.[11]그러나 이트륨은 미세하게 나눌 때 공기가 매우 불안정하다. 금속의 파편이나 회전은 400 °C를 초과하는 온도에서 발화할 수 있다.[12]질소 이트륨(YN)은 금속이 질소 1000°C까지 가열될 때 형성된다.[11]

란타니드와의 유사성

추가 정보: 희토류 요소

이티움(yttrium)과 란타니드(lantanides)의 유사성은 매우 강하기 때문에 원소는 역사적으로 희토류 원소로 분류되어 왔으며,[5] 희토류 광물에서 항상 함께 자연에서 발견된다.[13]화학적으로, 이티움은 주기율표, 스칸듐에 있는 이웃보다 더 밀접하게 그러한 원소와 유사하며,[14] 만약 물리적인 성질이 원자 숫자에 대해 도표화되었다면 겉보기 수 64.5 - 67.5를 가지게 되어 란타니데스 가돌리늄과 에르비움 사이에 놓이게 된다.[15]

또한 화학 반응성의 테르비움과 디스프로슘과 유사하게 반응 순서의 동일한 범위에 포함되는 경우가 많다.[11][6]이트륨은 중란탄 이온의 이른바 '이트리움 그룹'과 크기가 너무 가까워 용액에서는 마치 그 중 하나처럼 작용한다.[11][16]란타니드가 이트리움보다 주기율표 아래 한 줄 더 떨어져 있어도, 원자 반경의 유사성은 란타니드 수축에 기인할 수 있다.[17]

어느 이트륨의 화학과는 lanthanides의 사이의 몇몇 눈에 띈 차이의 수용액에 적절한 치료는 약 절반의 lanthanides valences 3보다 다른를 가질 수 있이트륨 거의 배타적으로;그럼에도 불구하고 4개는 15개의 lanthanides의만을 위한 3가의 있다 다른 valences 중요하다(CeIV, SmII, EuII, YbII).[11]

화합물 및 반응

참고 항목: 카테고리:이트리움 화합물
왼쪽: 수용성 이트리움 염은 탄산염과 반응하여 흰 침전물이 이트리움 탄산염을 형성한다.오른쪽: 이트리움 탄산염은 알칼리 금속 탄산염 과다 용액에 용해된다.

3가 전환 금속으로서 이티움은 발란스 전자 3개를 모두 포기함으로써 일반적으로 산화상태인 +3의 다양한 무기 화합물을 형성한다.[18]예로는 6개의 좌표가 있는 흰색 고체인 yttrium(III)산화물(YO
2
3)이 있다.[19]

이트리움은 수용성 불소, 수산화물, 옥살산염을 형성하지만 브롬화, 염화, 요오드화질, 질산염, 황산염 등은 모두 물에 녹는다.[11]Y3+ 이온은 d와 f 전자 껍질에 전자가 없기 때문에 용액이 무색이다.[11]

물은 Yttrium과 그 화합물과 쉽게 반응하여 YO를
2
3 형성한다.[13]농축된 질산과 불산은 이티움을 빠르게 공격하지 않지만 다른 강한 산은 공격한다.[11]

할로겐과 함께 이티움은 약 200 °C 이상의 온도에서 이트리움(III) 불소화(YF
3), 이트리움(III) 염화물(YCl
3), 이트리움(III)브로마이드(YBr
3)와 같은 삼할리드를 형성한다.[7]마찬가지로 탄소, 인, 셀레늄, 실리콘, 유황은 모두 높은 온도에서 이티움으로 이항 화합물을 형성한다.[11]

오르가노이트럼 화학은 탄소-이트리움 결합을 포함하는 화합물에 대한 연구다.이 중 몇 가지는 이트리움이 산화상태 0에 있는 것으로 알려져 있다.(염화물이 녹는 경우 +2 상태가 관찰되었고,[21] 가스상에서는 산화물군에서 +1이 관찰되었다.)[2][20][22]일부 트리머화 반응은 유기농otrium 화합물을 촉매로 하여 생성되었다.[20]이러한 합성물은 YO와
2
3 농축 염산과 염화암모늄으로부터 얻은 YCl을
3 출발 재료로 사용한다.[23][24]

합티시티(Hapticity)는 중심 원자에 묶인 리간드의 연속 원자의 집단의 조율을 설명하는 용어로서 그리스 문자 eta, η으로 표시된다.이트리움 콤플렉스는 카보라닐 리간드가 η-합티성을7 통해 d-metal0 센터에 묶인 단지의 첫 번째 사례였다.[20]흑연 중간화 화합물 흑연-Y 또는 흑연-의 기화YO는
2
3 Y@C와82 같은 내면의 풀레인의 형성을 이끈다.[6]전자 스핀 공명 연구는 Y와3+ (C82)3− 이온 쌍의 형성을 나타냈다.[6]카바이드 YC3, YC2 및 YC는2 탄화수소를 형성하도록 가수 분해할 수 있다.[11]

동위 원소 및 핵합성률

주요 기사:이트리움 동위 원소

태양계의 이트륨은 항성 핵합성을 통해 생성되었는데, 주로 s-공정(≈72%), r-공정(≈28%)[25]에 의해서도 생성되었다.r-프로세스는 초신성 폭발 중 가벼운 원소에 의한 급속 중성자 포획으로 구성된다.s-프로세스는 맥동하는 적색 거성 안에 있는 더 가벼운 원소의 느린 중성자 포획이다.[26]

Grainy irregular shaped yellow spot with red rim on a black background
미라는 태양계에 있는 대부분의 이트륨이 생성된 적색거성별의 유형이다.

이트리움 동위원소는 핵폭발과 원자로에서 우라늄 핵분열로 인한 가장 흔한 산물이다.핵폐기물 관리의 맥락에서 가장 중요한 이트리움의 동위원소는 Y와 Y로, 반감기는 각각 58.51일, 64시간이다.[27]Y는 반감기가 짧지만 29년의 반감기를 가진 장수 부모 동위원소 스트론튬-90(90Sr)과 세속적인 평형상태로 존재한다.[12]

모든 그룹 3 원소는 홀수 원자수를 가지며, 따라서 안정된 동위원소는 거의 없다.[8]스칸듐은 하나의 안정 동위원소를 가지고 있으며, 이티움 자체도 오직 하나의 안정 동위원소인 Y만을 가지고 있어 자연적으로 발생하는 유일한 동위원소다.그러나 란타니드 희토류는 고른 원자 숫자의 원소와 많은 안정적인 동위원소를 포함하고 있다.Yttrium-89는 다른 공정에서 생성된 동위원소가 전자 방출(중성자 → 양성자)에 의해 붕괴될 수 있는 충분한 시간을 허용하는 s 공정 때문에 다른 공정보다 더 풍부하다고 생각된다.[26][a]이처럼 느린 공정은 원자 질량수(A = 양성자 + 중성자)가 90, 138, 208 정도인 동위원소를 선호하는 경향이 있는데, 각각 원자핵이 50, 82, 126개인 비정상적으로 안정된 원자핵을 가지고 있다.[26][b]이러한 안정성은 매우 낮은 중성자 포획 단면에서 비롯된다고 생각된다. (그린우드 1997, 페이지 12–13).이러한 안정성으로 인해 그러한 질량 숫자의 동위원소의 전자 방출은 단순히 덜 일반적이어서 더 높은 풍요를 갖게 된다.[12]89Y는 질량수가 90에 가깝고 그 핵에 50개의 중성자를 가지고 있다.

이트리움의 최소 32개의 합성 동위원소가 관찰되었으며, 이들 범위는 76 - 108의 원자 질량이다.[27]이 중 안정성이 가장 낮은 것은 반감기가 150ns 76이하인 Y(Y는 반감기가 200ns 이하), 가장 안정성이 높은 것은 106.626일의 Y이다.[27]동위원소 Y, Y, Y를 제외하고 반감기가 각각 58.51일, 79.8시간, 64시간인 것을 제외하면 다른 동위원소는 모두 반감기가 1일 미만, 대부분 1시간 미만이다.[27]

88 이하 질량인 이티움 동위원소는 주로 양전자 방출(프로톤 → 중성자)에 의해 붕괴되어 스트론튬(Z = 38) 동위원소를 형성한다.[27]질량 수치가 90 이상인 이티움 동위원소는 주로 전자 방출(중성자 → 양성자)에 의해 붕괴되어 지르코늄(Z = 40) 동위원소를 형성한다.[27]질량 수가 97 이상인 동위원소도 β 지연− 중성자 방출의 경미한 붕괴 경로를 갖는 것으로 알려져 있다.[28]

이트리움에는 78개에서 102개까지의 질량 수에 해당하는 최소 20개의 측정 가능("배출") 이소머가 있다.[27][c]Y와 Y에 대해 다중 흥분 상태가 관찰되었다.[27]Yttrium의 이소머는 대부분 지반 상태보다 안정성이 떨어질 것으로 예상되지만, Y, Y, Y, Y, Y는 지반 상태보다 반감기가 길다. 이등변환보다는 베타 붕괴에 의해 붕괴되기 때문이다.[28]

역사

1787년 시간제 화학자 칼 악셀 아레니우스는 스웨덴의 이테르비 마을(현재의 스톡홀름 군도 일부) 근처의 오래된 채석장에서 묵직한 검은 바위를 발견했다.[29]새로 발견된 원소 텅스텐을 함유하고 있는 미지의 광물이라고 생각한 그는 이를 이터바이트라고[d] 명명하고 여러 화학자들에게 샘플을 보내 분석을 의뢰했다.[30][29]

Black and white bust painting of a young man with neckerchief in a coat. The hair is only faintly painted and looks grey.
요한 가돌린이 이트리움 산화물 발견

å보 대학의 요한 가돌린은 1789년 아르헤니우스의 표본에서 새로운 산화물(또는 "지구")을 확인하였고, 1794년 완성된 분석을 발표했다.[31][e]안데르스 구스타프 에케버그는 1797년 신원을 확인했고 새로운 산화물의 이름을 이트리아라고 지었다.[32]앙투안 라부아지에가 화학 원소에 대한 최초의 현대적 정의를 개발한 후 수십 년 동안, 지구가 그 원소로 축소될 수 있다고 믿었는데, 이는 새로운 지구의 발견이 그 안에서 원소를 발견한 것과 동등하다는 것을 의미하는데, 이 경우는 이티움이었을 것이다.[f][33][34][35]

프리드리히 뵐러는 1828년 염화 이티움으로 추정되는 휘발성 염화물을 칼륨과 반응시켜 금속을 처음 격리시킨 공로를 인정받고 있다.[36][37][38]

1843년 칼 구스타프 모산더(Carl Gustaf Mosander)는 이트리아 표본에 흰색 이트리움 산화물(yttrium oxide, yttria), 노란색 테르비움 산화물(당시 'erbia'라고 불렸다), 장미색 에르비움 산화물(당시 'terbia'라고 불렸다) 등 3가지 산소가 함유된 것을 발견했다.[39][40]네 번째 산화물인 이테르비움 산화물(ytterbium oxide)은 1878년 장 샤를 갈리사르 드 마리낙에 의해 격리되었다.[41]새로운 원소는 나중에 각각의 산화물로부터 격리되었고, 각각의 원소는 어떤 식으로든 그들이 발견된 채석장 근처의 마을인 Ytterby의 이름을 따서 명명되었다(ytterbium, terbium, erbium 참조).[42]그 후 수십 년 동안, "가돌린의 yttria"[29]에서 7개의 새로운 금속이 발견되었다.이트리아는 산화물이 아닌 광물로 밝혀졌기 때문에 마르틴 하인리히 클라프로스는 가돌린트를 기리기 위해 가돌리나이트로 개명했다.[29]

1920년대 초까지 원소에는 화학 기호 Yt가 사용되었고, 그 후 Y가 공통적으로 사용되게 되었다.[43]

1987년 이트리움 바륨 구리산화물이 고온 초전도성을 달성한 것으로 밝혀졌다.[44]그것은 이 성질을 나타내는 것으로 알려진 두 번째 물질일 뿐이며,[44] (경제적으로 중요한) 질소 비등점 이상으로 초전도성을 달성한 최초의 알려진 물질이었다.[g]

발생

Three column shaped brown crystals on a white background
이티움을 함유한 제노타임 결정

풍요

이트륨은 대부분의 희토류 광물에서 발견되며,[9] 일부 우라늄 광석에서 발견되지만, 지구의 지각에서 자유 원소로 발견되는 경우는 결코 없다.[45]지구 지각의 약 31ppm은 이티움으로 [6]은보다 400배 많은 28번째로 풍부한 원소가 된다.[46]이트리움은 10~150ppm(건조량 평균 23ppm) 농도의 토양과 9ppt의 바닷물에서 발견된다.[46]미국 아폴로 프로젝트 기간 동안 수집된 달 암석 샘플은 이트리움의 함량이 비교적 높다.[42]

이트리움은 비록 전부는 아니더라도 대부분의 유기체에서 발견되고 인간의 간, 신장, 비장, 폐, 뼈에 집중하는 경향이 있지만 알려진 생물학적 역할은 없다.[47]보통, 0.5 밀리그램(0.0077 gr) 정도의 양이 인체 전체에서 발견된다; 인간의 모유는 4ppm을 함유하고 있다.[48]이트리움은 식용식물에서 20ppm에서 100ppm(신선한 무게)의 농도로 발견될 수 있으며, 양배추가 가장 많은 양이다.[48]무려 700ppm으로 목질식물의 씨앗은 알려진 농도가 가장 높다.[48]

2018년 4월 현재 일본 작은 섬에서 매우 많은 희토류 원소가 발견되었다는 보고가 있다.마르쿠스 섬으로도 알려진 미나미토리시마 섬은 희토류 원소와 이트리움(REY)에 대해 "엄청난 잠재력"을 가진 것으로 기술되고 있다."이 REY가 풍부한 진흙은 엄청난 양의 가용성과 유리한 광물학적 특징 때문에 희토류 금속 자원으로서 큰 잠재력을 가지고 있다"고 이 연구는 말한다.이번 연구는 1600만톤(150억kg) 이상의 희토류 원소가 "조만간 발굴될 수 있다"는 것을 보여준다.카메라 렌즈와 휴대전화 화면 등 제품에 쓰이는 이트리움(Yttrium)을 포함해 희토류 원소가 유로피움(Eu), 테르비움(Tb), 디프로시움(Dy) 등이다.[49]

생산

이티움은 화학적으로 란타니드(lantanides)와 유사하므로 같은 광석(rare-earth mineral)에서 발생하며 동일한 정제 과정에 의해 추출된다.빛(LREE)과 무거운 희토류 원소(HREE)를 약간 구별하는 것은 인정되지만 그 구별이 완벽하지는 않다.이트리움은 원자 질량이 낮지만 이온 크기 때문에 HREE 그룹에 집중된다.[50][51]

Roughly cube shaped piece of dirty grey metal with an uneven superficial structure.
이티움 조각.이트리움은 다른 희토류 원소와 분리하기 어렵다.

희토류 원소(REE)는 주로 다음 네 가지 출처에서 온다.[52]

  • LREE bastnésite([(Ce, La 등)(CO3)F])와 같은 광석을 함유한 탄산염과 불소는 다른 16개 RIE의 99.9%에 비해 ytttrium의 [12][50]평균 0.1%를 함유하고 있다.[50]1960년대부터 1990년대까지 보스톤의 주요 공급원은 캘리포니아의 마운틴 패스 희토류 광산이었으며, 미국은 그 기간 동안 RIE의 최대 생산국이 되었다.[50][52]"바스트네사이트"라는 이름은 실제로 그룹명이며, 레빈슨 접미사는 정확한 광물 이름에 사용된다. 예를 들어, 베스타나사이트-(Y)는 Y를 지배적인 요소로 가지고 있다.[53][54][55]
  • 모나자이트 ([(Ce, La 등)PO])는 대부분4 인산염으로 침식된 화강암을 수송하고 중력분리에 의해 만들어진 모래의 플래커 침전물이다.LREE 광석으로서의 모나자이트는 2% [50](또는 3%)[56] 이티움을 함유하고 있다.20세기 초 인도와 브라질에서 가장 많은 예금이 발견되었고, 이 두 나라는 이트리움의 상반기 최대 생산국이 되었다.[50][52]모나자이트 그룹 중에서는 Ce-dominant 멤버인 모나자이트-(Ce)가 가장 흔하다.[57]
  • 인산염인 Xenotime은 Yttrium 인산염(YPO)의4 60%에 달하는 이티움을 함유하고 있는 주요 HREE 광석이다.[50]이는 이종 시간(Y)에 적용된다.[55][58][54]가장 큰 광산은 중국에 있는 바얀 오보(Bayan Obo) 매장지로 1990년대 마운틴패스 광산이 폐쇄된 이후 중국이 HREE의 최대 수출국이다.[50][52]
  • 이온 흡수식 클라이 또는 로건 클라이는 화강암의 풍화성 제품이며 RIE는 1%만 함유하고 있다.[50]최종 광석 농축액은 8%의 이티움을 함유할 수 있다.이온 흡수식 클라이는 대부분 중국 남부에 있다.[50][52][59]이트리움은 사마르스카이트와 퍼거슨라이트에서도 발견된다.[46]

혼합 산화물 광석에서 순수 이트리움을 얻는 한 가지 방법은 산화물을 황산에 녹인 후 이온 교환 크로마토그래피에 의해 분류하는 것이다.옥살산을 첨가하면 이트리움 옥살산이 침전된다.옥살산염은 산소로 가열하여 산화물로 변환된다.결과 이트리움 산화물과 불화수소를 반응시켜 이트리움 불화물을 얻는다.[60]4분기의 암모늄 염을 추출물로 사용할 때 대부분의 이트륨은 수성 단계로 유지된다.대항제가 질산염일 때는 가벼운 란탄니드가 제거되고, 대항제가 티오시아네이트일 때는 무거운 란탄니드가 제거된다.이렇게 하여 순도 99.999%의 이트리움 소금을 얻는다.이티움이 중랑탄화 2/3의 혼합물에 있는 일반적인 상황에서는 이티움을 가능한 한 빨리 제거하여 나머지 원소의 분리를 용이하게 해야 한다.

2001년까지 연간 이트리움 산화물 생산량은 600톤(660단톤)에 달했고 2014년에는 6,400톤(7,000단톤)으로 늘어났다.[46][61]2014년 전 세계 이트리움 산화물 매장량은 45만톤(단거리 50만톤) 이상으로 추정됐다.이들 매장량의 선두 국가는 호주, 브라질, 중국, 인도, 미국이었다.[61]칼슘 마그네슘 합금으로 이티움 불소를 금속 스펀지로 줄여 매년 몇 톤의 이티움 금속만이 생산된다.1,600 °C 이상의 아크로의 온도는 이티움을 녹이기에 충분하다.[46][60]

적용들

소비자

Forty columns of oval dots, 30 dots high. First red then green then blue. The columns of red starts with only four dots in red from the bottom becoming more with every column to the right
이트리움은 CRT 텔레비전에서 빨간색을 만드는 데 사용되었던 요소 중 하나이다.

컬러 텔레비전 브라운관의 빨간색 구성요소는 일반적으로 유로듐(III) 계화(Eu3+) 인광을 도핑한 yttrium oxide sulfide(YOS
2
3
2
2) 또는 yttrium address lattice에서 방출된다.[12][6][h]이티움이 전자총에서 에너지를 모아 인광체에 전달하는 동안 적색 자체는 유로피움에서 방출된다.[62]이티움 화합물은 다른 란타니드 계정으로 도핑하는 호스트 격자 역할을 할 수 있다.tb는3+ 도핑제로서 녹색 발광을 만들어낼 수 있다.이와 같이 이티움 알루미늄 가넷(YAG)과 같은 이티움 화합물은 인광체에 유용하며 흰색 LED의 중요한 구성 요소다.

Yttria는 다공성 실리콘 질화물의 생산에 있어 소결 첨가제로 사용된다.[63]

이트리움 화합물은 에틸렌 중합 촉매를 위해 사용된다.[12]금속으로서 이티움은 일부 고성능 스파크 플러그의 전극에 사용된다.[64]이트륨은 방사성 토륨의 대체물로 프로판등용 가스망틀에 사용된다.[65]

현재 개발되고 있는 것은 이티움 안정화 지르코니아(yttrium-stabilized zirconia)로 고체 전해질과 자동차 배기가스 시스템의 산소 센서로서이다.[6]

가네츠

Nd:YAG 레이저 로드 0.5cm(0.20인치)

이트륨은 다양한 합성 가넷 생산에 사용되며,[66] 이트리아는 이트륨 철가넷(YFeO
3
5
12, "YIG"라고도 함)을 만드는 데 사용되는데, 이 가넷은 최근에 자기 상호작용이 이전 40년 동안 이해한 것보다 더 복잡하고 긴 간격이 있다는 것이 증명된 매우 효과적인 마이크로파[12] 필터다.[67]Yttrium, 철, 알루미늄 및 가돌리늄 가넷(예3: Y(Fe,Al)5O12 및 Y3(Fe,Ga)5O12)는 중요한 자성을 가지고 있다.[12]또한 YIG는 음향 에너지 송신기와 변환기로서 매우 효율적이다.[68]이트리움 알루미늄 가넷(Yttrium almine garnet, YAG
3
5
12)은 경도가 8.5이며 보석(시뮬레이션 다이아몬드)에서도 원석으로 사용된다.[12]세륨 도포 이티움 알루미늄 가넷(YAG:Ce) 결정체는 인광체로 흰색 LED를 만든다.[69][70][71]

근적외선 레이저에 네오디뮴, 에르비움, 이테르비움 등의 도펜트와 함께
4 YAG, 이트리아, 이트륨(LiYF), 이트륨(YVO
4)이 사용된다.[72][73]YAG 레이저는 고출력 상태에서 작동할 수 있으며 금속을 시추하고 절단하는 데 사용된다.[56]도핑된 YAG의 단일 결정체는 일반적으로 Czochralski 공정에 의해 생산된다.[74]

재료 증진제

크롬, 몰리브덴, 티타늄, 지르코늄의 곡물 크기를 줄이기 위해 소량의 이트리움(0.1~0.2%)을 사용해 왔다.[75]이트리움은 알루미늄과 마그네슘 합금의 강도를 높이기 위해 사용된다.[12]합금에 yttrium을 첨가하면 일반적으로 작업성이 향상되고, 고온 재스트리밍에 대한 저항성이 추가되며, 고온 산화에 대한 저항성이 크게 향상된다(아래 흑연 결절 논의 참조).[62]

이트리움은 바나듐과 다른 비철 금속의 산소를 제거하는 데 사용될 수 있다.[12]이트리아는 보석 속의 지르코니아의 입방형을 안정화시킨다.[76]

이트리움은 연성 주철에서 결절제로 연구되어 흑연을 박리 대신 콤팩트한 결절로 형성하여 연성과 피로 저항성을 높였다.[12]용융점이 높은 이트리움 산화물(yttrium oxide)은 일부 세라믹과 유리에 사용되어 충격 저항성과 낮은 열팽창 특성을 부여한다.[12]그와 같은 성질은 카메라 렌즈에 그런 유리를 유용하게 만든다.[46]

메디컬

방사성 동위원소 yttrium-90은 임파종, 백혈병, 간, 난소, 대장암, 췌장암, 뼈암 등 다양한 암의 치료를 위해 Ytttrium Y 90-DOTA-tyr3-octreotide와 Ytttrium Y90 iriumomab tiuxetan 등의 약물에 사용된다.[48]단핵항체에 달라붙어 작용하는데, 이는 결국 암세포에 결합하고 yttrium-90의 강렬한 β-방사선을 통해 암세포에 결합해 죽인다(단핵항체요법 참조).[77]

간세포암과 간 전이를 치료하기 위해 방사성 전위화라고 불리는 기술이 사용된다.전파방사성(Radioembolization)은 방사능 이튬-90이 함유된 유리나 수지로 만든 수백만 개의 작은 구슬을 사용하는 저독성 표적 간암 치료법이다.방사성 미립자는 특정 간 종양/세부분 또는 로브를 공급하는 혈관에 직접 전달된다.그것은 최소 침습적이며, 환자들은 보통 몇 시간 후에 퇴원할 수 있다.이 시술은 간 전체에서 모든 종양을 제거하는 것이 아니라 한 번에 한 부분 또는 한 개의 로브에 작용하며 여러 시술이 필요할 수 있다.[78]

또한 간경변과 간세포암이 복합적으로 발생한 경우 방사선을 볼 수 있다.

메스보다 더 정확하게 절단할 수 있는 이티움-90으로 만든 바늘은 척수의 통증전달신경을 절단하는 데 사용되어 [30]왔으며, 이티움-90은 류마티스성 관절염과 같은 질환을 앓고 있는 환자의 경우 특히 무릎에 염증이 생긴 관절 치료에 방사성핵종 구연절제술을 시행하는 데도 사용된다.[79]

네오디뮴 도포 이티움 알루미늄 가넷 레이저가 부수적인 신경과 조직 손상을 줄이기 위해 캐닌의 로봇 보조 급진 전립선 절제술에 사용되었고, 에르비움 도포 레이저가 화장품 피부 리서페이싱에 사용되고 있다.[80][6]

초전도체

주요기사 : 고온초전도체
Dark grey pills on a watchglass. One cubic piece of the same material on top of the pills.
YBCO 초전도체

이트리움은 1987년 앨라배마 대학교와 휴스턴 대학교에서 개발된 이트리움 바륨 구리 산화물(YBaCuO237, 일명 'YBCO' 또는 '1-2-3') 초전도체의 핵심 성분이다.[44]이 초전도체는 작동 중인 초전도 온도가 액체 질소의 비등점(77.1K)보다 높기 때문에 주목할 만하다.[44]액체 질소는 금속 초전도체에 필요한 액체 헬륨보다 비용이 적게 들기 때문에 응용 프로그램의 운영비가 적게 들 것이다.

실제 초전도 물질은 흔히 YBaCuO로237–d 표기되는데, 여기서 초전도성을 위해서는 d가 0.7 미만이어야 한다.그 이유는 아직 명확하지 않지만, 결원이 수정, 산화동면, 사슬의 특정 장소에서만 발생하여 구리 원자의 독특한 산화 상태가 발생하여 어떻게 해서든 초전도적 행동을 일으키는 것으로 알려져 있다.

저온 초전도 이론은 1957년 BCS 이론부터 잘 이해되어 왔다.결정 격자에서 두 전자 사이의 상호작용의 특수성에 기초한다.그러나 BCS 이론은 고온 초전도성을 설명하지 않으며, 그 정확한 메커니즘은 여전히 미스터리다.알려진 것은 초전도성이 발생하기 위해서는 구리산화물질의 구성을 정밀하게 제어해야 한다는 것이다.[81]

이 초전도체는 검은색과 녹색, 다결정, 다상 광물이다.연구원들은 실용적인 고온 초전도체를 개발하기를 희망하면서 이러한 원소들의 대체 조합인 페로브스카이트라고 알려진 물질들을 연구하고 있다.[56]

리튬배터리

이트륨은 일부 리튬 철 인산염 배터리(LFP)의 음극에 소량으로 사용되며, 흔히 LiFe라고 부른다.YPO4 화학 또는 LYP.LFP와 마찬가지로 LYP 배터리는 높은 에너지 밀도, 우수한 안전성과 수명을 제공한다.그러나 LYP는 특히 높은 온도와 높은 충전/배출 전류에서 음극의 물리적 구조를 보호함으로써 더 높은 음극 안정성을 제공하고 배터리 수명을 연장한다.LYP 배터리는 LFP 배터리와 유사하지만 종종 안전과 주기 수명을 향상시키는 다른 애플리케이션(하위, 선박)뿐만 아니라 정지된 애플리케이션(오프 그리드 태양계), 전기 자동차(일부 자동차)에서도 사용된다.LYP 셀은 기본적으로 3.25V의 LFP와 동일한 공칭 전압을 가지지만, 최대 충전 전압은 4.0V이며,[82] 충전 및 방전 특성은 매우 유사하다.[83]

기타 응용 프로그램

2009년, Mas Subramanian 교수와 오리건 주립대학의 동료들은 yttrium이 인듐과 망간과 결합하여 강렬한 파란색, 무독성, 불활성, 퇴색성 색소인 InMn Blue를 형성할 수 있다는 것을 발견했다.

주의사항

이트리움은 현재 알려진 생물학적 역할이 없으며, 인간과 동물, 식물에 매우 독성이 있을 수 있다.[7]

이티움의 수용성 화합물은 약한 독성으로 간주되는 반면, 불용성 화합물은 독성이 없다.[48]동물 실험에서, 이티움과 이티움의 화합물은 폐와 간 손상을 유발했지만 독성은 이티움 화합물에 따라 다양하다.쥐의 경우 이티움 구연산염을 흡입하면 폐부종과 호흡곤란이 발생했고, 이티움 염화물을 흡입하면 간부종, 흉막유출, 폐과대혈증이 발생했다.[7]

인간의 이티움 화합물에 노출되면 폐질환을 일으킬 수 있다.[7]공기 중에 떠다니는 이트리움 유로듐 바나다이트 분진에 노출된 근로자들은 눈, 피부 및 상부 호흡기 자극을 경험했지만, 이는 이트리움이 아닌 바나듐 함량에 의해 발생할 수 있다.[7]이티움 화합물에 급성노출하면 호흡곤란, 기침, 가슴통증, 청록증 등을 일으킬 수 있다.[7]산업안전보건청(OSHA)은 8시간 근무에 걸쳐 작업장 내 이트륨에 대한 노출을 1mg3/m(5.8×10온스−10/cu in)로 제한한다.국립산업안전보건연구원(NIOSH) 권장노출제한치(REL)는 8시간 근무일 동안 1mg/m3(5.8×10온스−10/cu in)이다.500 mg/m3 (2.9−7×10 oz/cu in)의 레벨에서, yttrium은 생명과 건강에 즉시 위험하다.[84]이티움 먼지는 인화성이 높다.[7]

참고 항목


메모들

  1. ^ 본질적으로 중성자는 양성자가 되는 반면 전자와 안티뉴트리노는 방출된다.
  2. ^ 참고 항목: 매직 번호
  3. ^ 전이 가능한 이소머는 해당 비배출 핵보다 높은 에너지 상태를 가지며, 이러한 상태는 이소머에서 감마선이나 변환 전자가 방출될 때까지 지속된다.그것들은 동위원소의 질량 번호 옆에 'm'으로 지정된다.
  4. ^ Itterbit은 근처에서 발견된 마을의 이름을 따서 이름이 붙었고, 광물임을 나타내기 위해 -ite 끝부분을 더했다.
  5. ^ Stwertka 1998, 페이지 115는 신원확인이 1789년에 발생했다고 말하고 있지만, 언제 발표되었는지에 대해서는 침묵을 지키고 있다.Van der Krogt 2005는 가돌린에 의해 1794년에 출판된 최초의 간행물을 인용한다.
  6. ^ 지구에는 -a 엔딩이 주어졌고 새로운 요소에는 보통 -ium 엔딩이 주어진다.
  7. ^ YBCO의 T는c 93K이고 질소의 비등점은 77K이다.
  8. ^ Emsley 2001, p. 497 says that "Yttrium oxysulfide, doped with europium (III), was used as the standard red component in colour televisions", and Jackson and Christiansen (1993) state that 5–10 g yttrium oxide and 0.5–1 g europium oxide were required to produce a single TV screen, as quoted in Gupta and Krishnamurthy.

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