宇宙ミッションで採取された月の土壌サンプルには大量のイットリウムが含まれていることをご存知ですか?同様に、地球の地殻では、この化学元素は通常、イオン交換によって火成岩から抽出されます。一方で、冶金やその他の産業にはさまざまな用途があります。その定義、その特性、起源、およびその使用目的については、以下をご覧ください。
イットリウムとは何ですか?
これは、優れた展性、延性、反応性、空気中での酸化性が認められている元素です。これは光沢のある銀白色の遷移金属で、通常はレアアースに含まれています。さらに、その化学的性質はランタニドの化学的性質と類似しています。したがって、ランタンの上のグループIIIBに位置します。
イットリウム記号
Y最初の周期系に現れた化学元素イットリウムの最初の記号は Yt でした。その後、発見されたイッテルビーというスウェーデンの小さな町に敬意を表して、現在のものに置き換えられました。さらに、テルビウム、エルビウム、イッテルビウムなど、他の金属もこの場所にちなんで名付けられました。
イットリウムの特徴
原子質量は 88.90 amu、結晶構造は六方晶、酸化数は +3 です。熱や電気の伝導性に優れ、またアルミニウムと合金化すると硬度も高くなります。この金属の他の特徴を見てください。
- 化学反応性: 特定の条件下では非常に反応性が高くなります。
- 溶ける・沸騰する：高い。
- 延性: 糸または糸が得られるまで、破損することなく変形できます。
- 状態: 室温では通常の状態は固体です。
- 変更点: 326.85℃以上で燃焼する。
- 色: 光沢のあるシルバートーンのホワイト。
- 温度：金属の削りくずや粉塵は一般に20℃で発火します。
- 展性: 薄いシートを成形する特性があります。
- 安定性: 空気中では 400°C 以下の温度ではかなり安定ですが、細かく分割すると一般に不安定になります。
- 密度: 非常に軽い元素です。
イットリウムの化学的および物理的性質
- 原子番号: 39
- 密度 (g/ml) : 4472 kg/m3
- 比熱: 300 J/(K-kg)
- 共有結合半径 (Å) : 162 pm
- レベルごとの電子数: 2、8、18、9、2
- 沸点: 3336℃ (3609 K)
- 第一イオン化ポテンシャル (eV) : 600 kJ/mol
- 音速：293.15Kで3300m/s
- 電子構成: [Kr]4d 1 5s 2
- 気化エンタルピー: 363 kJ/mol
- 融点：1526℃（1799K）
- 原子量 (g/mol) : 88.90585
- 酸化物：弱塩基
- 融解エンタルピー: 11.4 kJ/mol
- 原子半径 (Å) : 212 pm
- 電気陰性度: 1.22
- 酸化状態: 3
イットリウムの起源
この発見は、1794 年にフィンランドの化学者ヨハン ガドリンによって行われました。この発見は、スウェーデンの町イッテルビーの有名な鉱山で、鉱物イットリア内で起こりました。その後、ドイツ人のフリードリヒ ヴェーラーのおかげで、1828 年に大成功を収めて独立しました。
イットリウムの歴史によれば、この化学元素は最初に分離された希土類でした。その後、イッテルビー鉱山から抽出された鉱物から、スカンジウムなどの他の元素を合成することができました。さらに、同じイットリア鉱物を使用していくつかの元素が合成されています。
イットリウムは何に使われますか?
現在、この元素は錆や金属などさまざまな用途に使用されています。たとえば、冶金産業で合金を製造するために商業的に使用されています。実際、その特性や条件により、以下のような使い方が増えています。
- 酸化イットリウムは、マイクロ波フィルターや音響エネルギーの伝達に理想的な化合物である合成ガーネットの製造に使用されます。
- アルミニウムまたはガドリニウムに結合した酸化イットリウムは磁気特性を持ち、モース硬度 8.5 の鉱物硬度を持ち、宝石としてよく使用されます。
- モリブデン、クロム、チタン、ジルコニウムの粒子を還元するために少量が使用されます。
- エチレンの重合時に触媒として機能します。
- X線増感スクリーンの部品として使用されています。
- 電動バイクのリチウムイオンバッテリーに添加されることで、充電速度と有効サイクルが向上します。
- Yttralox 透明セラミックは、高温、レーザー、赤外線窓、高輝度ランプに耐えるレンズ用に酸化イットリウムで作られています。
- その酸化物は強度を高めるためにガラスに使用されます。
- テレビのブラウン管で赤色光を形成するために蛍光体の成分として使用されます。
- 航空タービンのニッケル超合金には少量が添加されることがよくあります。
イットリウムはどこで見つかりますか?
地球上に最も多く存在するレアアースですが、その抽出は非常に困難です。ただし、スウェーデン、グリーンランド、日本、コロラド、ノルウェーでも見られます。さらに、この元素の特性は通常、ヌエビタ、ファーグソナイト、バストナサイトなどの鉱物に見られます。
結論として、イットリウムは、軽く、延性があり、展性があり、反応性の高い化学元素です。電気と熱を伝導し、室温で点灯します。遷移金属の一つであり、レアアースと類似点があります。