Alkuaine yttrium löydettiin 1700-luvun lopulla. Kuitenkin vasta muutaman viime vuosikymmenen aikana tämä pehmeä hopeanhohtoinen metalli on löytänyt laajan sovelluksen eri aloilla: kemiassa, fysiikassa, tietotekniikassa, energiassa, lääketieteessä ja muilla. Yttriumin (atomin) elektroninen kaava: Y - 1s 2 2s 2 2p 6 3s2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4p 1 5s 2.
Faktat
Atomiluku (protonien lukumäärä ytimessä): 39.
Atominen symboli (alkioiden jaksollisessa taulukossa): Y.
Atomimassa: 88, 906.
Ominaisuudet: yttrium sulaa 2772 Fahrenheit-astetta (1522 Celsius-astetta); kiehumispiste - 6053 F (3345 °C). Metallin tiheys on 4,47 grammaa kuutiosenttimetriä kohden. Huoneenlämmössä se on kiinteässä tilassa. Ilmassa se on peitetty oksidisuojakalvolla. Kiehuvassa vedessä happi hapettuu, se reagoi mineraalien, etikkahappojen kanssa. Kuumennettaessa se voi olla vuorovaikutuksessa elementtien, kuten halogeenien, vedyn, typen,rikki ja fosfori.
Kuvaus
Jaksollisen järjestelmän kemiallinen alkuaine yttrium kuuluu siirtymämetallien joukkoon. Niille on ominaista lujuus ja samalla taipuisuus, joten joitain niistä, kuten kuparia ja nikkeliä, käytetään laaj alti langassa. Ittriumlankoja ja -tankoja käytetään myös elektroniikassa ja aurinkoenergian tuotannossa. Ittriumia käytetään myös lasereissa, keramiikassa, kameran linsseissä ja kymmenissä muissa esineissä.
Kemiallinen alkuaine yttrium on myös yksi harvinaisista maametallien alkuaineista. Tästä nimestä huolimatta niitä on melko paljon kaikkialla maailmassa. Tunnettuja on yhteensä 17.
Yttriumia käytetään kuitenkin harvoin sellaisenaan. Tyypillisesti sitä käytetään muodostamaan yhdisteitä, kuten yttriumia, bariumia ja kuparioksidia. Tämän ansiosta avattiin uusi vaihe korkean lämpötilan suprajohtavuuden tutkimuksessa. Yttriumia lisätään myös metalliseoksiin korroosion- ja hapettumiskestävyyden parantamiseksi.
Historia
Vuonna 1787 ruotsalainen armeijan luutnantti ja osa-aikainen kemisti nimeltä Carl Axel Arrhenius löysi epätavallisen mustan kiven tutkiessaan louhosta lähellä Ytterbyä, pientä kaupunkia lähellä Ruotsin pääkaupunkia Tukholmaa. Arrhenius luuli löytäneensä uuden volframia sisältävän mineraalin ja lähetti näytteen suomalaiselle mineralogille ja kemistille Johan Gadolinille analysoitavaksi.
Gadolin eristi kemiallisen alkuaineen yttriumin mineraalista, joka myöhemmin nimettiin hänen mukaansagadoliniitti. Uuden metallin nimi tuli Ytterbystä, sen löytöpaikasta.
Vuonna 1843 ruotsalainen kemisti Carl Gustav Mosander tutki yttriumnäytteitä ja havaitsi, että ne sisälsivät kolme oksidia. Tuolloin niitä kutsuttiin yttriumiksi, erbiumiksi ja terbiumiksi. Nämä tunnetaan nykyään valkoisena yttriumoksidina, keltaisena terbiumoksidina ja vaaleanpunaisena erbiumoksidina. Neljäs oksidi, ytterbiumoksidi, tunnistettiin vuonna 1878.
Lähteet
Vaikka alkuaine yttrium löydettiin Skandinaviasta, sitä on paljon enemmän muissa maissa. Kiina, Venäjä, Intia, Malesia ja Australia ovat sen johtavia tuottajia. Huhtikuussa 2018 tutkijat löysivät v altavan harvinaisten maametallien, mukaan lukien yttriumin, esiintymän pieneltä japanilaiselta Minamitori-saarelta.
Se löytyy useimpien harvinaisten maametallien joukossa, mutta sitä ei ole koskaan löydetty maankuoresta erillisenä alkuaineena. Ihmiskeho sisältää myös tätä alkuainetta pieniä määriä, yleensä keskittyen maksaan, munuaisiin ja luihin.
Käytä
Ennen taulutelevisioiden aikakautta niillä oli suuret katodisädeputket, jotka heijastivat kuvan näytölle. Europiumilla seostettu yttriumoksidi antoi punaisen värin.
Se lisätään myös zirkoniumoksidiin (zirkoniumdioksidiin) metalliseoksen saamiseksi, joka stabiloi viimeksi mainitun kiderakenteen, joka yleensä muuttuulämpötila.
Yttrium-alumiinikomposiitista valmistettuja synteettisiä granaatteja myytiin suuria määriä 1970-luvulla, mutta lopulta ne väistyivät zirkoniumilla. Nykyään niitä käytetään kiteinä, jotka vahvistavat valoa teollisissa lasereissa. Lisäksi niitä käytetään mikroa altouunin suodattimissa sekä tutka- ja viestintätekniikassa.
Kemiallista alkuainetta yttriumia käytetään laaj alti fosforien valmistukseen. Niitä on käytetty matkapuhelimissa ja suurissa näytöissä sekä loistelampuissa (lineaarisissa ja kompakteissa).
Radioaktiivista isotooppia yttrium-90 käytetään sädehoidossa syövän hoidossa.
Tutkimus käynnissä
Yttrium on tutkijoiden mukaan helpompi ja halvempi työstää kuin monien muiden elementtien kanssa. Esimerkiksi tutkijat käyttävät sitä paljon kalliimman platinan sijaan polttokennojen kehittämiseen. Chalmersin teknillisen yliopiston ja Tanskan teknisen yliopiston tutkijat käyttävät sitä yhdessä muiden harvinaisten maametallien kanssa nanohiukkasmuodossa, mikä voisi jonain päivänä poistaa fossiilisten polttoaineiden tarpeen ja parantaa akkukäyttöisten autojen tehokkuutta.
Yttriumpohjaisen suprajohtavuuden tutkimus jatkuu ympäri maailmaa. Läpimurtoja tehdään erityisesti magneettikuvauksen (MRI) alalla. Fyysikko Paul Chu ja hänen tiiminsä Houstonin yliopistosta ovat havainneet, että yttriumin, bariumin ja kuparioksidin yhdiste (tunnetaan nimellä yttrium-123) voi edistääsuprajohtavuus noin miinus 300 Fahrenheit-astetta (miinus 184,4 celsiusastetta). He ovat luoneet materiaalin, joka voidaan jäähdyttää nestemäisellä typellä, mikä vähentää huomattavasti suprajohtavuuden tulevien sovellusten kustannuksia. Sen mahdollisia käyttötarkoituksia ei ole kuitenkaan vielä täysin tutkittu.
