簡介
钇是稀土元素。稀土元素是指钪、钇和全部镧系元素。由于它們在地殼中的含量稀少,它們的氧化物與氧化鈣等土族元素性質相似,因而得名。由于稀土元素分布分散,往往雜亂成礦,再加上它們性質彼此很相似,所以發現、分離以及分析它們都比較困難。钇和另一稀土元素铈是稀土元素中在地殼中含量較大的兩種元素,因而它們在稀土元素中首先被發現。歐洲北部斯堪的納維亞半島上的挪威和瑞典是稀土元素礦物比較豐富的産地,因而這兩種元素在這個地區最先被發現。
工業上生産的钇的純度一般不小于93.4%,其主要雜質是其他稀土元素,含量:3.8%,鈣1.6%;鐵0.05%;銅0.1%;钽或鎢1%。也可生産純度不小于99.8%或更純的钇。高純钇中的主要雜質仍是稀土元素。
詳細信息
元素名稱:钇
元素符号:Y氧化态:+3價
相對密度:4.689原子體積:(立方厘米/摩爾):19.8
電子層排布:2-8-18-9-2
晶體結構:晶胞為六方晶胞。
分布
钇在地殼中的含量約為,是稀土元素中含量最豐富的元素之一,隻要存在于矽铍钇礦、黑稀土礦和磷钇礦中,也存在于獨居石和氟碳廢礦中。钇還存在于核裂變産物中,自然界中存在的钇全部為穩定同位素钇89。主要分布在中國、美國、澳大利亞、印度、馬來西亞和巴西等國家,其中40%以上集中分布在我國。
發現曆史
在1787年,Karl Arrhenius碰到了一塊不同尋常的黑色石頭,在Ytterby的一個老采石場,臨近斯德哥爾摩(瑞典)。他以為自己發現了一種新的鎢礦石,然後把樣本交到了住在芬蘭的Johan Gadolin。在1794年,Gadolin宣布它包含一種新的“泥土”,構成了其重量的百分之38。它被稱為“泥土”是因為它是氧化钇,Y2O3,在将其用木炭加熱後也沒能進一步還原。
這種金屬自身是在1828年由Friedrich Wöhler獨立出來的,由氯化钇和鉀反應制得。然而,钇中還藏着其它的元素。
在1843年,Carl Mosander更加徹底的研究氧化钇,發現它由三種氧化物組成:氧化钇,是白色的;氧化铽,是黃色的;還有氧化铒,是玫瑰紅色的。
用途
钇在工業中用途很廣,它可用作钇磷光體使電視屏幕産生紅色彩,還用于某些射線的濾波器、超導體和超合金及特種玻璃。钇耐高溫和耐腐蝕,可作核燃料的包殼材料。钇與多種氨羧配合劑能生成穩定的螯合物;含钕的钇鋁石榴石是優良的激光材料,钇鐵石榴石是優良的激光材料,钇鐵石榴石和钇鋁石榴石是新型磁性材料。
相關化合物
氧化钇
【英文名稱】yttrium oxide;yttria
【密度】5.01 g/cm3
【熔點】2410℃
【性狀】白色略帶黃色粉末
【溶解情況】不溶于水和堿,溶于酸。
【用途】氧化钇可制特種玻璃及陶瓷,并用作催化劑。主要用作制造微波用磁性材料和軍工用重要材料(單晶;钇鐵柘榴石、钇鋁柘榴石等複合氧化物),也用作光學玻璃、陶瓷材料添加劑、大屏幕電視用高亮度熒光粉和其他顯像管塗料。還用于制造薄膜電容器和特種耐火材料,以及高壓水銀燈、激光、儲存元件等的磁泡材料。
【制備或來源】分解褐钇铌礦所得的混合稀土溶液經萃取、酸溶、再萃取、直接濃縮、灼燒而得。
【其他】置空氣中易吸收二氧化碳和水。
【接觸限值】
美國TWA:1mg/m3
英國TWA:1mg/m3
英國STEL:3mg/m3
德國MAK:5mg/m3
【測定】濾器收集,酸解吸,原子吸收法分析
【侵入途徑】吸入,食入,皮膚及眼睛接觸
钇礦石
钇礦石
【健康危害】刺激眼睛;動物試驗證明可損害肝、肺功能
【接觸處理】
皮膚接觸:用肥皂水沖洗
眼睛接觸:用水沖洗
吸入:将患者移至新鮮空氣處,施行人工呼吸,就醫
食入:給飲大量水,催吐(昏迷患者除外)
【防護措施】:呼吸系統防護:選用适當的呼吸器
眼睛防護:戴防化鏡和面罩
防護服:穿戴清潔完好的防護用具
其他:配備應急眼藥水;定期對眼、肺進行檢查
钇螢石
概述
化學組成:(Y,Ce)CaF2O,其成分中的Ca(鈣)部分被稀土金屬(元素)Y钇置換
鑒定特征:可以從它的立方晶形,八面解理,玻璃光澤和多彩多姿的顔色中,予以鑒定。它的硬度比長石低,但比方解石高,可以用小刀刮損,遇鹽酸不起氟泡。在火焰試驗中,可以産生鈣的紅色火焰。在閉管中加入二硫酸鉀(Potassium Disulphate)熱之,可産生氟酸,将試管壁腐蝕;同時在試管壁較上方的冷處,産生一種白色的氧化矽沉澱
成因産狀:主要形成于熱液作用。有時可聚集成為獨立螢石脈出現,五色透明的螢石産于花崗偉晶石和螢石脈的晶洞裡
著名産地:世界重要的産地有美國伊利諾斯州nearRosiclare,Illinois、澳大利亞昆士蘭州(Chillagoe)、英國的Cumberland,Derbyshire、德國的Saxony、瑞士、挪威、墨西哥、加拿大、俄羅斯和意大利和中國浙江武義,義烏,金華一帶地區等。
名稱來源:Yttro指钇元素;fluorite源于拉丁文“fluere”,意為“流動”,是由于螢石和其他與其相似的礦物更容易熔化;Fluorite一字,來自拉丁語,指流動(ToFIow);這是因為它可以作為助熔劑,使很多高熔點的金屬礦物易于熔化之故。
晶體結構:
晶系和空間群:等軸晶系,O5h—Fm3m
晶胞參數:a0=5.46埃,z=4
物理性質
硬度:4
比重:3.18g/cm^3
解理:平行111完全
顔色:無色或白色
條痕:白色
透明度:透明至半透明
光澤:半玻璃光澤
其他:性脆,顯熒光性,色散低,對紅外線,紫外線透射能力強。
同位素
在自然界中隻有Y-89一種同位素,其它25種已知的同位素都是人造的。人造同位素中比較穩定的有Y-88(半衰期106.65日)、Y-91(半衰期58.51日)和Y-87(半衰期79.8小時),其它同位素的半衰期都小于一日。Y-89以下的同位素的衰變模式主要是電子捕獲,Y-89以上的同位素的主要衰變模式是Β衰變。
我國發展現狀
我國二代钇系高溫超導電纜項目已經在天津開始建設,新型矽酸钇魯晶體的研制已經獲得成功;摻钕氧化镧钇激光透明陶瓷研究取得重大突破。