钇元素

简介

钇

钇是稀土元素。稀土元素是指钪、钇和全部镧系元素。由于它们在地壳中的含量稀少，它们的氧化物与氧化钙等土族元素性质相似，因而得名。由于稀土元素分布分散，往往杂乱成矿，再加上它们性质彼此很相似，所以发现、分离以及分析它们都比较困难。钇和另一稀土元素铈是稀土元素中在地壳中含量较大的两种元素，因而它们在稀土元素中首先被发现。欧洲北部斯堪的纳维亚半岛上的挪威和瑞典是稀土元素矿物比较丰富的产地，因而这两种元素在这个地区最先被发现。

工业上生产的钇的纯度一般不小于93.4%，其主要杂质是其他稀土元素，含量：3.8%，钙1.6%；铁0.05%；铜0.1%；钽或钨1%。也可生产纯度不小于99.8%或更纯的钇。高纯钇中的主要杂质仍是稀土元素。

详细信息

元素名称：钇

元素符号：Y

元素系列：过渡金属

原子体积：(立方厘米/摩尔)： 19.8

元素在太阳中的含量:(ppm)：0.01

钇块

元素在海水中的含量：(ppm)：。000009

地壳中含量：（ppm）：30

相对原子质量：88.91

原子序数：39

钇

质子数：39

摩尔质量：89

氧化态：+3价

电子层排布： 2-8-18-9-2

晶体结构：晶胞为六方晶胞。

晶胞参数：

a=364.74 pm

b=364.74 pm

c=573.06 pm

α=90°

β=90°

γ=120°

钇合金

声音在其中的传播速率：（m/S）：3300

电离能(kJ /mol)

M - M+ 616

M+ - M2+ 1181

M2+ - M3+ 1980

M3+ - M4+ 5963

M4+ - M5+ 7430

M5+ - M6+ 8970

M6+ - M7+ 11200

M7+ - M8+ 12400

M8+ - M9+ 14137

M9+ - M10+ 18400

发现者

发现人：加德林

发现年代：1794年

发现过程：1794年，芬兰的加德林从瑞典的小镇伊特比所产的黑石里发现钇土。钇的拉丁名称yttrium和元素符号是Y正是从瑞典首都斯德哥尔摩附近的一个小镇乙特比（Ytterby）的名称而来。因为钇是从这个小镇上的一种黑色矿石中发现的。1794年芬兰矿物学家、化学家加多林分析了这块矿石，发现其中含有一种当时不知道的新金属氧化物，它的性质部分与氧化钙相似，部分与氧化铝相似，就把这种新金属的氧化物称为钇土。

钇和铈的氧化物以及其他稀土元素氧化物和土族元素的氧化物一样很难还原。直到1875年希尔布郎德利用电解熔融的铈的氧化物，获得金属铈。这是今天取得稀土元素金属的一种普遍的方法。它们的发现不仅仅是发现了它们的本身，而且带来了其他稀土元素的发现。其他稀土元素的发现是从这两个元素的发现开始的。钇和铈的发现仅仅是打开了发现稀土元素的第一道大门，是发现稀土元素的第一阶段。

分布

钇在地壳中的含量约为2.8×%，是稀土元素中含量最丰富的元素之一，只要存在于硅铍钇矿、黑稀土矿和磷钇矿中，也存在于独居石和 氟碳废矿中。钇还存在于核裂变产物中，自然界中存在的钇全部为稳定同位素钇89。主要分布在中国、美国、澳大利亚、印度、马来西亚和巴西等国家，其中40%以上集中分布在我国。

历史故事

钇

在1787年， Karl Arrhenius碰到了一块不同寻常的黑色石头，在Ytterby的一个老采石场，临近斯德哥尔摩（瑞典）。他以为自己发现了一种新的钨矿石，然后把样本交到了住在芬兰的Johan Gadolin。在1794年，Gadolin宣布它包含一种新的“泥土”，构成了其重量的百分之38。它被称为“泥土”是因为它是氧化钇，YO，在将其用木炭加热后也没能进一步还原。

这种金属自身是在1828年由Friedrich W?hler独立出来的，由氯化钇和钾反应制得。然而，钇中还藏着其它的元素。

在1843年，Carl Mosander更加彻底的研究氧化钇，发现它由三种氧化物组成：氧化钇，是白色的；氧化铽，是黄色的；还有氧化铒，是玫瑰红色的。

来源

由氟化钇YF2·XH2O用钙还原而制得。

用途

钇在工业中用途很广，它可用作钇磷光体使电视屏幕产生红色彩，还用于某些射线的滤波器、超导体和超合金及特种玻璃。钇耐高温和耐腐蚀，可作核燃料的包壳材料。钇与多种氨羧配合剂能生成稳定的螯合物；含钕的钇铝石榴石是优良的激光材料，钇铁石榴石是优良的激光材料，钇铁石榴石和钇铝石榴石是新型磁性材料。

化合物

氧化钇：

【中文名称】氧化钇

【英文名称】yttrium oxide；yttria

【密度】5.01 g/cm^3

【熔点（℃）】2410

【性状】：白色略带黄色粉末

【溶解情况】：不溶于水和碱，溶于酸。

【用途】：氧化钇可制特种玻璃及陶瓷，并用作催化剂。主要用作制造微波用磁性材料和军工用重要材料（单晶；钇铁柘榴石、钇铝柘榴石等复合氧化物），也用作光学玻璃、陶瓷材料添加剂、大屏幕电视用高亮度荧光粉和其他显像管涂料。还用于制造薄膜电容器和特种耐火材料，以及高压水银灯、激光、储存元件等的磁泡材料。

【制备或来源】：分解褐钇铌矿所得的混合稀土溶液经萃取、酸溶、再萃取、直接浓缩、灼烧而得。【其他】：置空气中易吸收二氧化碳和水。

【接触限值】：美国TWA：1mg/m^3，ACGIH英国TWA：1mg/m^3 英国STEL：3mg/m^3德国MAK：5mg/m^3 测定：滤器收集，酸解吸，原子吸收法分析

【侵入途径】：吸入，食入，皮肤及眼睛接触

钇矿石

【健康危害】：刺激眼睛；动物试验证明可损害肝、肺功能

【接触处理】：

皮肤接触：用肥皂水冲洗

眼睛接触：用水冲洗

吸入：将患者移至新鲜空气处，施行人工呼吸，就医

食入：给饮大量水，催吐(昏迷患者除外)

【防护措施】：呼吸系统防护：选用适当的呼吸器

眼睛防护：戴防化镜和面罩

防护服：穿戴清洁完好的防护用具

其他：配备应急眼药水；定期对眼、肺进行检查

钇萤石：

概述

化学组成：(Y，Ce)CaF2O，其成分中的Ca（钙）部分被稀土金属（元素）Y钇置换

钇萤石

鉴定特征：可以从它的立方晶形，八面解理，玻璃光泽和多彩多姿的

颜色中，予以鉴定。它的硬度比长石低，但比方解石高，可以用小刀刮损，遇盐酸不起氟泡。在火焰试验中，可以产生钙的红色火焰。在闭管中加入二硫酸钾(Potassium Disulphate)热之，可产生氟酸，将试管壁腐蚀；同时在试管壁较上方的冷处，产生一种白色的氧化硅沉淀

成因产状：主要形成于热液作用。有时可聚集成为独立萤石脉出现，五色透明的萤石产于花岗伟晶石和萤石脉的晶洞里

著名产地：世界重要的产地有美国伊利诺斯州nearRosiclare,Illinois、澳大利亚昆士兰州（Chillagoe）、英国的Cumberland，Derbyshire、德国的Saxony、瑞士、挪威、墨西哥、加拿大、俄罗斯和意大利和中国浙江武义，义乌，金华一带地区等。

名称来源：Yttro指钇元素；fluorite源于拉丁文“fluere”，意为“流动”，是由于萤石和其他与其相似的矿物更容易熔化；Fluorite一字，来自拉丁语，指流动(ToFIow)；这是因为它可以作为助熔剂，使很多高熔点的金属矿物易于熔化之故。

晶体结构：

晶系和空间群：等轴晶系，O5h—Fm3m

晶胞参数：a0=5.46埃，z=4

物理性质

硬度：4

比重：3.18g/cm^3

解理：平行111完全

颜色：无色或白色

条痕：白色

透明度：透明至半透明

光泽：半玻璃光泽

其他：性脆，显荧光性，色散低，对红外线，紫外线透射能力强。

对人体影响

钇的化合物有一定毒性，钇盐可能有致癌性，在人体内一般没有钇。

同位素

在自然界中只有Y-89一种同位素，其它25种已知的同位素都是人造的。人造同位素中比较稳定的有Y-88（半衰期106.65日）、Y-91（半衰期58.51日）和Y-87（半衰期79.8小时），其它同位素的半衰期都小于一日。Y-89以下的同位素的衰变模式主要是电子捕获，Y-89以上的同位素的主要衰变模式是Β衰变。

我国发展现状

我国二代钇系高温超导电缆项目已经在天津开始建设，新型硅酸钇鲁晶体的研制已经获得成功；掺钕氧化镧钇激光透明陶瓷研究取得重大突破。