İterbiyum
| İterbiyum | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Telaffuz | /ɪˈtɜːrbiəm/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Görünüm | gümüş beyazı; soluk sarı tonlu[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Standart atom ağırlığı Ar, std(Yb) | 173.045(10)[2][3][4] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Periyodik tablodaki İterbiyum | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atom numarası (Z) | 70 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grup | grup n/a | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Period | periyot 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Blok | f-blok | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Element kategorisi | Lantanid | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektron konfigürasyonu | [Xe] 4f14 6s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kabuk başına elektron | 2, 8, 18, 32, 8, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Fiziksel özellikler | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| STP de Faz | katı | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Erime noktası | 1097 K (824 °C, 1515 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kaynama noktası | 1469 K (1196 °C, 2185 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Yoğunluk (r.t. yakın) | 6.90 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| sıvı olduğunda ( m.p.) | 6.21 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isı entalpisi | 7.66 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Buharlaştırma ısı | 129 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Molar ısı kapasitesi | 26.74 J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Buhar basıncı
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atom özellikleri | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oksidasyon durumları | +1, +2, +3 (bir baz oksit) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronegatiflik | Pauling ölçeği: 1.1 (?) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| İyonlaşma enerjisi |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atom yarıçapı | deneysel: 176 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kovalent yarıçapı | 187±8 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
iterbiyum spektral çizgileri | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Diğer özellikler | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kristal yapı | yüz merkezli kübik (fcc) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Sesin hızı kalay çubuk | 1590 m/s (20 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Termal Genleşme | β, poly: 26.3 µm/(m·K) (r.t.) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Termal iletkenlik | 38.5 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektriksel direnç | β, poly: 0.250 µΩ·m (at r.t.) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Manyetik sıralama | paramanyetik | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Manyetik alınganlık | +249.0·10−6 cm3/mol (2928 K)[5] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Young modülü | β form: 23.9 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kayma modülü | β form: 9.9 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Bulk modülü | β form: 30.5 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Poisson oranı | β form: 0.207 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Vickers sertliği | 205–250 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Brinell sertliği | 340–440 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS Numarası | 7440-64-4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Tarihçe | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Adlandırma | Ytterby'den (İsveç) sonra, madenin olduğu yer | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keşfeden | Jean Charles Galissard de Marignac (1878) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| İlk izolasyon | Carl Auer von Welsbach (1906) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| iterbiyum ana izotopları | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
İterbiyum, sembolü Yb ve atom numarası 70 olan kimyasal bir elementtir. Lantanit serisindeki on dördüncü ve sondan bir önceki elementtir ve +2 oksidasyon durumunun göreceli kararlılığının temeli budur. Bununla birlikte, diğer lantanitler gibi, en yaygın oksidasyon durumu, oksit, halojenürler ve diğer bileşiklerde olduğu gibi +3'tür. Sulu çözelti içinde, diğer geç lantanitlerin bileşikleri gibi, çözünür iterbiyum bileşikleri dokuz su molekülü ile kompleksler oluşturur. Kapalı kabuklu elektron konfigürasyonu nedeniyle yoğunluğu ve erime ve kaynama noktaları, diğer lantanitlerin çoğundan önemli ölçüde farklıdır.
1878'de İsviçreli kimyager Jean Charles Galissard de Marignac, erbiyumun yeni bileşenini bulduğu İsveç'teki köy Ytterby için ender toprak "erbia" dan "ytterbia" adını verdiği başka bir bağımsız bileşeni ayırdı. Ytterbia'nın "iterbiyum" olarak adlandırdığı yeni bir elementin bileşiği olduğundan şüpheleniyordu (toplamda dört element köyden sonra adlandırıldı, diğerleri itriyum, terbiyum ve erbiyumdu). 1907'de, yeni dünya "lutecia", "lutecium" (şimdi lutetium) elementinin Georges Urbain, Carl Auer von Welsbach ve Charles James tarafından çıkarıldığı ytterbia'dan ayrıldı. Biraz tartışmadan sonra, Marignac'ın "iterbiyum" adı saklandı. Metalin nispeten saf bir numunesi 1953 yılına kadar elde edilmedi. Şu anda, iterbiyum esas olarak paslanmaz çelik veya aktif lazer ortamının bir katkı maddesi olarak ve daha az sıklıkla bir gama ışını kaynağı olarak kullanılmaktadır.
Doğal iterbiyum, toplamda milyonda 3 parça konsantrasyonlarda bulunan yedi kararlı izotoptan oluşan bir karışımdır. Bu element Çin, Amerika Birleşik Devletleri, Brezilya ve Hindistan'da monazit, euxenite ve ksenotim mineralleri şeklinde çıkarılır. İterbiyum konsantrasyonu düşüktür çünkü yalnızca diğer nadir toprak elementleri arasında bulunur; dahası, en az bol olanlar arasındadır. İterbiyum bir kez ekstrakte edilip hazırlandıktan sonra göz ve cildi tahriş edici olarak biraz tehlikelidir. Metal, yangın olarak patlama tehlikesi vardır.
Tarihçe
İterbiyum, 1878 yılında İsviçreli kimyager Jean Charles Galissard de Marignac tarafından keşfedildi. Gadolinit örneklerini incelerken, Marignac yeryüzünde o zamanlar erbia olarak bilinen yeni bir bileşen buldu ve ona erbiyumun yeni bileşenini bulduğu yakınlardaki İsveç köyü Ytterby için ytterbia adını verdi. Marignac, ytterbia'nın "iterbiyum" adını verdiği yeni bir elementin bileşimi olduğundan şüpheleniyordu.
1907'de Fransız kimyager Georges Urbain, Marignac'ın ytterbisini iki bileşene ayırdı: neoytterbia ve lutecia. Neoytterbia daha sonra iterbiyum elementi olarak tanındı ve lutecia, lutesyum elementi olarak tanındı. Avusturyalı kimyager Carl Auer von Welsbach, yaklaşık olarak aynı zamanda bu elementleri bağımsız olarak ytterbia'dan izole etti, ancak onlara aldebaranium ve cassiopeium adını verdi; Amerikalı kimyager Charles James de aynı anda bu unsurları bağımsız olarak izole etti. Urbain ve Welsbach, birbirlerini diğer tarafa dayalı sonuçları yayınlamakla suçladı. Frank Wigglesworth Clarke, Wilhelm Ostwald ve Georges Urbain'den oluşan ve o zamanlar yeni element isimlerinin atfedilmesinden sorumlu olan Atomik Kütle Komisyonu, 1909'da Urbain'e öncelik vererek ve isimlerini resmi isimler olarak benimseyerek anlaşmazlığı çözdü. lutesyumun Marignac'ın iterbiyumundan ayrılması ilk olarak Urbain tarafından tanımlanmıştır. Urbain'in isimleri tanındıktan sonra, neoytterbium iterbiyuma dönüştürüldü.
İterbiyumun kimyasal ve fiziksel özellikleri, iyon değişim işlemleri kullanılarak neredeyse saf ilk iterbiyum metalinin üretildiği 1953 yılına kadar kesin olarak belirlenemedi. İterbiyum fiyatı, 1953 ile 1998 yılları arasında, yaklaşık 1.000 ABD $/kg düzeyinde nispeten istikrarlıydı.
Özellikleri
Fiziki ozellikleri
İterbiyum, saf olduğunda parlak gümüşi bir parlaklık sergileyen yumuşak, dövülebilir ve sünek bir kimyasal elementtir. Nadir bir toprak elementidir ve güçlü mineral asitler tarafından kolayca çözülür. Soğuk su ile yavaş reaksiyona girer ve havada yavaş okside olur.
İterbiyum, Yunan harfleri alfa, beta ve gama ile etiketlenmiş üç allotropa sahiptir; tam dönüşüm sıcaklığı basınca ve gerilime bağlı olmasına rağmen dönüşüm sıcaklıkları -13 °C ve 795 °C'dir. Beta allotrop (6.966 g/cm3) oda sıcaklığında bulunur ve yüz merkezli kübik kristal yapıya sahiptir. Yüksek sıcaklıklı gama allotropu (6.57 g/cm3) hacim merkezli kübik kristal yapıya sahiptir. Alfa allotrop (6.903 g/cm3) altıgen kristal yapıya sahiptir ve düşük sıcaklıklarda stabildir. Beta allotrop, normal atmosferik basınçta metalik bir elektrik iletkenliğine sahiptir, ancak yaklaşık 16.000 atmosferlik (1.6 GPa) bir basınca maruz kaldığında bir yarı iletken haline gelir. Elektrik direnci, sıkıştırmanın ardından 39.000 atmosfere (3.9 GPa) on kat artar, ancak daha sonra yaklaşık 40.000 atm'de (4.0 GPa) oda sıcaklığı direncinin yaklaşık %10'una düşer.
Genellikle düşük sıcaklıklarda antiferromanyetik veya ferromanyetik özelliklere sahip olan diğer nadir toprak metallerinin aksine, iterbiyum 1.0 kelvin üzerindeki sıcaklıklarda paramanyetiktir. Bununla birlikte, alfa allotropu diyamanyetiktir. Erime noktası 824 °C ve kaynama noktası 1196 °C olan iterbiyum, tüm metaller arasında en küçük sıvı aralığına sahiptir.
Kapalı paketlenmiş altıgen kafesi olan diğer lantanitlerin çoğunun tersine, iterbiyum yüz merkezli kübik sistemde kristalleşir. İterbiyum, 6.973 g/cm3 yoğunluğa sahiptir ve bu, komşu lantanitler, tulium (9.32 g/cm3) ve lutetium (9.841 g/cm3 )inkinden önemli ölçüde daha düşüktür. Erime ve kaynama noktaları da tulyum ve lutesyumunkinden önemli ölçüde daha düşüktür. Bunun nedeni, iterbiyumun ([Xe] 4f14 6s2) kapalı kabuklu elektron konfigürasyonundan kaynaklanmaktadır; bu, metalik bağ için yalnızca iki 6s elektronun mevcut olmasına neden olur (üç elektronun bulunduğu diğer lantanitlerin aksine) ve iterbiyumun metalik yarıçapını artırır.
Kimyasal özellikler
İterbiyum metali havada yavaşça kararır. İnce dağılmış iterbiyum havada ve oksijen altında kolayca okside olur. Toz haline getirilmiş iterbiyum ile politetrafloroetilen veya heksakloroetan karışımları, parlak zümrüt yeşili bir alevle yanar. İterbiyum, çeşitli stoikiometrik olmayan hidritler oluşturmak için hidrojen ile reaksiyona girer. İterbiyum suda yavaş ama asitlerde hızlı çözünür ve hidrojen gazı açığa çıkarır.
İterbiyum oldukça elektropozitiftir ve soğuk suyla yavaş ve sıcak suyla oldukça hızlı reaksiyona girerek iterbiyum(III) hidroksit oluşturur:
- 2 Yb (s) + 6 H2O (l) → 2 Yb(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)
İterbiyum tüm halojenlerle reaksiyona girer:
- 2 Yb (s) + 3 F2 (g) → 2 YbF3 (s) [beyaz]
- 2 Yb (s) + 3 Cl2 (g) → 2 YbCl3 (s) [beyaz]
- 2 Yb (s) + 3 Br2 (g) → 2 YbBr3 (s) [beyaz]
- 2 Yb (s) + 3 I2 (g) → 2 YbI3 (s) [beyaz]
İterbiyum (III) iyonu, dalga boylarının yakın kızılötesi aralığında ışığı absorbe eder, ancak görünür ışıkta değil, bu nedenle ytterbia, Yb2O3, beyaz renktedir ve iterbiyum tuzları da renksizdir. İterbiyum, nonahidrat kompleksleri olarak var olan renksiz Yb(III) iyonlarını içeren çözeltiler oluşturmak için seyreltik sülfürik asitte kolayca çözünür:
- 2 Yb (s) + 3 H2SO4 (aq) + 18 H
2O (l) → 2 [Yb(H2O)9]3+ (aq) + 3 SO2−
4 (aq) + 3 H2 (g)
Yb(II) ile Yb(III)
Genellikle üç değerlikli olmasına rağmen, iterbiyum kolayca iki değerlikli bileşikler oluşturur. Bu davranış, neredeyse yalnızca +3 oksidasyon durumuna sahip bileşikler oluşturan lantanitler için alışılmadık bir durumdur. +2 durumu, 4f14 değerlik elektron konfigürasyonuna sahiptir çünkü tamamen dolu f-kabuğu daha fazla stabilite sağlar. Sarı-yeşil iterbiyum(II) iyonu çok güçlü bir indirgeyici maddedir ve suyu ayrıştırır, hidrojen gazı açığa çıkarır ve bu nedenle sulu çözeltide yalnızca renksiz iterbiyum (III) iyonu oluşur. Samaryum ve tulium da +2 durumunda bu şekilde davranır, ancak öropiyum (II) sulu çözeltide stabildir. İterbiyum metal, öropiyum metaline ve alkali toprak metallerine benzer şekilde davranır ve mavi elektrit tuzları oluşturmak için amonyakta çözünür.
İzotoplar
Doğal iterbiyum yedi kararlı izotoptan oluşur: 168Yb, 170Yb, 171Yb, 172Yb, 173Yb, 174Yb, ve 176Yb; 174Yb en yaygın olanıdır ve doğal bolluğun %31.8'idir). En kararlı olanları 32.0 günlük yarı ömürle 169Yb, 4.18 günlük yarı ömürle 175Yb ve 56.7 saatlik yarı ömürle 166Yb olmak üzere 27 radyoizotop gözlemlenmiştir. Geri kalan tüm radyoaktif izotopların yarı ömürleri iki saatten azdır ve bunların çoğu 20 dakikanın altında yarı ömre sahiptir. İterbiyum ayrıca 12 meta duruma sahiptir, en kararlı olanı 169mYb'dir (t1/2 saniye).
İterbiyum izotopları atom ağırlığı olarak 148Yb için 147.9674 (u) atomik kütle birimi ile 181Yb için 180.9562 u arasında değişir. İterbiyum izotoplarının en bol kararlı izotop olan 174Yb,'den daha hafif olan birincil bozunma modu elektron yakalamadır ve 174Yb,'den daha ağır olanlar için birincil bozunma modu beta bozunmasıdır. 174Yb,'den daha hafif olan iterbiyum izotoplarının birincil bozunma ürünleri tulium izotoplarıdır ve 174Yb,'den daha ağır olan iterbiyum izotoplarının birincil bozunma ürünleri lutesyum izotoplarıdır.
Oluşum
İterbiyum, diğer nadir toprak elementleriyle birlikte birkaç nadir mineralde bulunur. En çok ticari olarak monazit kumundan (%0.03 iterbiyum) geri kazanılır. Element ayrıca euxenite ve ksenotime'de bulunur. Ana maden alanları Çin, Amerika Birleşik Devletleri, Brezilya, Hindistan, Sri Lanka ve Avustralya'dır. İterbiyum rezervlerinin bir milyon ton olduğu tahmin edilmektedir. İterbiyum'un normalde diğer nadir topraklardan ayrılması zordur, ancak 20. yüzyılın ortalarından sonlarına kadar geliştirilen iyon değiştirme ve çözücü ekstraksiyon teknikleri ayırmayı basitleştirmiştir. İterbiyum bileşikleri nadirdir ve henüz iyi karakterize edilmemiştir. Yer kabuğundaki iterbiyum bolluğu yaklaşık 3 mg/kg'dır.
Çift sayılı bir lantanit olarak, Oddo-Harkins kuralına göre, iterbiyum, aynı konsantrede her biri yaklaşık %0,5'lik seviyelerde oluşan yakın komşularından, tulium ve lutetiumdan önemli ölçüde daha fazladır. İterbiyumun dünya üretimi yılda sadece 50 tondur ve bu da çok az ticari uygulamaya sahip olduğunu yansıtmaktadır. İterbiyumun mikroskobik izleri, uyarılmış elektromanyetik radyasyon emisyonuna maruz kalan elementin iterbiyum olduğu bir katı hal lazeri olan Yb:YAG lazerde katkı maddesi olarak kullanılır.
İterbiyum, genellikle itriyum minerallerinde en yaygın ikame maddedir. Bilinen çok az vakada / oluşumda, iterbiyum, örneğin ksenotim-(Yb) 'de olduğu gibi, itriuma üstün gelir. Ay'ın regolitinden yerli iterbiyumun bir raporu bilinmektedir.
Üretim
Benzer özelliklerinden dolayı iterbiyumu diğer lantanitlerden ayırmak nispeten zordur. Sonuç olarak, süreç biraz uzundur. İlk olarak, monazit veya ksenotim gibi mineraller, sülfürik asit gibi çeşitli asitlere çözülür. İterbiyum daha sonra diğer lantanitlerde olduğu gibi iyon değişimiyle diğer lantanitlerden ayrılabilir. Solüsyon daha sonra farklı lantanitlerin farklı konularda bağlandığı bir reçineye uygulanır. Bu daha sonra kompleks oluşturucu maddeler kullanılarak çözülür ve farklı lantanitlerin sergilediği farklı bağlanma türleri nedeniyle bileşikleri izole etmek mümkündür.
İterbiyum, diğer nadir toprak elementlerinden iyon değişimi veya sodyum amalgam ile indirgeme yoluyla ayrılır. İkinci yöntemde, üç değerlikli nadir toprakların tamponlu asidik bir çözeltisi, Yb3+ 'yı azaltan ve çözen erimiş sodyum-cıva alaşımı ile işlenir. Alaşım hidroklorik asit ile muamele edilir. Metal, çözeltiden oksalat olarak ekstrakte edilir ve ısıtılarak okside dönüştürülür. Yüksek vakumda lantan, alüminyum, seryum veya zirkonyum ile ısıtılarak oksit metale indirgenir. Metal, süblimasyonla saflaştırılır ve yoğunlaştırılmış bir plaka üzerinde toplanır.
Bileşikler
İterbiyumun kimyasal davranışı, lantanitlerin geri kalanına benzer. Çoğu iterbiyum bileşiği +3 oksidasyon durumunda bulunur ve bu oksidasyon durumundaki tuzları neredeyse renksizdir. Öropiyum, samaryum ve tulyum gibi, iterbiyumun trihalitleri hidrojen, çinko tozu veya metalik iterbiyum ilavesiyle dihalidlere indirgenebilir. +2 oksidasyon durumu yalnızca katı bileşiklerde meydana gelir ve bazı şekillerde alkalin toprak metal bileşiklerine benzer şekilde reaksiyona girer; örneğin iterbiyum(II) oksit (YbO), kalsiyum oksit (CaO) ile aynı yapıyı gösterir.
Halojenürler
İterbiyumun, flor, klor, brom ve iyot halojenleri ile hem dihalidleri hem de trihalürleri oluşturur. Dihalidler oda sıcaklığında trihalidlere oksidasyona karşı hassastır ve yüksek sıcaklıkta trihalidler ve metalik iterbiyuma orantısızdır:
Organik sentezde reaktif olarak bazı iterbiyum halojenürler kullanılır. Örneğin iterbiyum(III) klorür (YbCl3) bir Lewis asididir ve Aldol ve Diels-Alder reaksiyonlarında bir katalizör olarak kullanılabilir.
İterbiyumun(II) iyodür (YbI2), samaryum (II) iyodür gibi, birleştirme reaksiyonları için bir indirgeme maddesi olarak kullanılabilir. İterbiyumun(III) florür (YbF3), diş sağlığı için iyi olan ve aynı zamanda iyi bir X-ışını kontrast maddesi olan florür iyonlarını sürekli olarak saldığı için inert ve toksik olmayan bir diş dolgusu olarak kullanılır.
Oksitler
İterbiyumun, anyonların dörtte biri uzaklaştırılarak florit yapısıyla ilişkili "nadir toprak C-tipi seskioksit" yapısında kristalleşen iterbiyum(III) oksit (Yb2O3) oluşturmak için oksijenle reaksiyona girer ve iki farklı altı koordinatlı (oktahedral olmayan) ortamda iterbiyum atomlarına yol açar. İterbiyumun(III) oksit, sodyum klorür ile aynı yapıda kristalleşen elemental iterbiyum ile iterbiyum(II) okside (YbO) indirgenebilir.
Uygulamalar
Gama ışınlarının kaynağı
Nükleer reaktörlerde iterbiyumun ışınlanması sırasında nötron aktivasyonu ile kısa ömürlü 175Yb izotopu (yarılanma ömrü 4.2 gün) ile birlikte oluşturulan 169Yb izotopu (32 günlük yarılanma ömrü) taşınabilir röntgen makinelerinde radyasyon kaynağı olarak kullanılmıştır. X ışınları gibi, kaynak tarafından yayılan gama ışınları vücudun yumuşak dokularından geçer, ancak kemikler ve diğer yoğun maddeler tarafından engellenir. Bu nedenle, küçük 169Yb örnekleri (gama ışınları yayan) küçük nesnelerin radyografisi için yararlı olan küçük X-ışını makineleri gibi davranır. Deneyler, 169Yb kaynak ile çekilen radyografilerin, 250 ile 350 keV arasında enerjiye sahip X-ışınları ile çekilenlere kabaca eşdeğer olduğunu göstermektedir. 169Yb, nükleer tıpta da kullanılmaktadır.
Yüksek kararlı atom saatleri
İterbiyumun saatleri, 1 kentilyonda (2×10−18) iki parçadan daha az sabit saniye ile istikrar rekorunu elinde tutuyor. Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü'nde (NIST) geliştirilen saatler, 10 mikrokelvin'e (mutlak sıfırın üzerinde bir derecenin 10 milyonda biri) soğutulmuş yaklaşık 10.000 nadir toprak atomuna dayanmaktadır. Saniyede 518 trilyon kez "işaretleyen" bir başka lazer, atomlardaki iki enerji seviyesi arasında bir geçişi tetikler. Çok sayıda atom, saatlerin yüksek kararlılığının anahtarıdır.
Paslanmaz çeliğin katkılanması
İterbiyum, paslanmaz çeliğin tane inceltme, mukavemet ve diğer mekanik özelliklerinin iyileştirilmesine yardımcı olmak için bir katkı maddesi olarak da kullanılabilir. Bazı iterbiyum alaşımları diş hekimliğinde nadiren kullanılmıştır.
Kuantum Hesaplama için İyon Qubitleri
Yüklü iyon 171Yb+, kuantum hesaplamada tuzağa düşürülmüş iyon kübitlerinde kullanılır. Mølmer – Sørensen kapısı gibi birbirine dolanan kapılar, iyonları mod kilitli darbeli lazerlerle adresleyerek elde edilmiştir.
Önlemler
İterbiyum kimyasal olarak oldukça kararlı olmasına rağmen, hava ve nemden korumak için hava geçirmez kaplarda ve nitrojen dolu kuru kutu gibi inert bir atmosferde saklanır. Tüm iterbiyum bileşikleri, oldukça toksik olarak değerlendirilir, ancak çalışmalar tehlikenin minimum olduğunu gösteriyor gibi görünmektedir. Bununla birlikte, iterbiyum bileşikleri insan cildi ve gözlerinde tahrişe neden olur ve bazıları teratojenik olabilir. Metalik iterbiyum tozu kendiliğinden yanabilir ve ortaya çıkan dumanlar tehlikelidir. İterbiyum yangınları su kullanılarak söndürülemez ve sadece kuru kimyasal D sınıfı yangın söndürücüler yangınları söndürür.
Kaynak
- ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Elementlerin Kimyası (2. ed.). Butterworth-Heinemann. p. 112. ISBN 0-08-037941-9.
- ↑ Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Saf ve Uygulamalı Kimya. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
- ↑ "Standard Atomic Weights 2015". İzotopik Bolluklar ve Atom Ağırlıkları Komisyonu. 12 October 2015. 18 February 2017 Alınmıştır.
- ↑ "Standard Atomic Weight of Ytterbium Revised". Chemistry International. October 2015. p. 26. ISSN 0193-6484. doi:10.1515/ci-2015-0512. eISSN 0193-6484.
- ↑ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. pp. E110. ISBN 0-8493-0464-4.