39 Y إتريوم 88.906
فلز انتقالي المستوى الفرعي d الدورة 5 المجموعة 3

إتريوم

Y · العنصر 39 · فلز انتقالي

«أرض نادرة» ليست نادرة فعلًا، وهي السبب في توهج شاشة هاتفك بالألوان الصحيحة.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 88.906 u
التوزيع الإلكتروني[Kr] 4d¹ 5s²

البنية

ذرة إتريوم

ليس مخططًا لنقاط على حلقات — بل عينة مونتِ كارلو من كثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل غلاف فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين لدالة الموجة، وهذا ما يجعل الترابط ممكنًا.

سحابة المدار

القيم المقاسة

ورقة الخصائص

يوضح كل شريط موضع إتريوم بين جميع العناصر الـ118 بالنسبة إلى تلك الخاصية.

الفيزيائية

الكثافة 4.472 g/cm³ 26%
نقطة الانصهار 1799 K 74%
نقطة الغليان 3609 K 76%
الحرارة النوعية 0.298 J/g·K
الموصلية الحرارية 17.2 W/m·K 44%

الذرية

نصف القطر الذري 180 pm 66%
نصف القطر التساهمي 190 pm
نصف قطر فان دير فالس 219 pm

الإلكترونية

الكهروسلبية 1.22 22%
طاقة التأين 600.1 kJ/mol 33%
الألفة الإلكترونية 29.9 kJ/mol 25%

الوجود

الوفرة في القشرة 33 mg/kg 76%

الهوية

الرمزY
العدد الذري39
الكتلة الذرية88.9058 u
الفئةفلز انتقالي
المستوى الفرعيd
البنية البلوريةسداسي محكم التراص
حالات الأكسدة+3
سنة الاكتشاف1794
اكتشفهJohan Gadolin

المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.

الحجم، وفق المقياس

ما حجم ذرة إتريوم؟

نصف القطر 180 pm — أي 0.18 nm، ولذلك فإن نحو 2.78 مليون ذرة منها متجاورة ستغطي ملليمترًا واحدًا.

المدى الحراري

صلب، سائل، غاز — ومتى

يكون إتريوم سائلًا ضمن مجال 1810 K، من 1799 K إلى 3609 K.

موضعه

موضعه في الجدول

تقع إتريوم في الدورة 5، والمجموعة 3. تشترك جميع العناصر في المجموعة 3 في العدد نفسه من الإلكترونات الخارجية، ولذلك تتصرف بطريقة متشابهة جدًا.

عناصر الفلزات الانتقالية الأخرى

جميع عناصر الفلزات الانتقالية

القصة

ماهيّة إتريوم وكيف اكتشفناه

الإتريوم هو الفلز الانتقالي الفضي الذي يشغّل الفوسفورات الحمراء في شاشات التلفزيون ويسهم في صنع أقوى المغناطيسات على الأرض. سُمّي نسبةً إلى قرية Ytterby السويدية، التي تتميز بامتلاكها المذهل لأربعة عناصر مختلفة اكتُشفت في معادن من محجرها. وقد أصبح الإتريوم ضرورياً للغاية للتطبيقات التقنية الحديثة المتقدمة، رغم أنه غير معروف نسبياً لعامة الناس. اكتشفه الكيميائي الفنلندي Johan Gadolin عام 1794 أثناء تحليل معدن أسود ثقيل من Ytterby في السويد، وكان يُسمّى في البداية "yttria" (شكله الأكسيدي). ولم يُعزل الفلز النقي حتى عام 1828 على يد Friedrich Wöhler، كما لم يتوافر الإتريوم عالي النقاوة إلا في خمسينيات القرن العشرين. وأدى هذا التأخر إلى عدم استغلال خصائص الإتريوم المذهلة بالكامل إلا في عصر الإلكترونيات الحديثة. ما يجعل الإتريوم بالغ الأهمية هو دوره في صنع عقيق الإتريوم والألومنيوم (YAG)، وهو أحد أهم البلورات الاصطناعية التي طُوّرت على الإطلاق. وتنتج بلورات YAG المطعّمة بعناصر الأرض النادرة ليزرات قوية تُستخدم في كل شيء، من القطع الصناعي إلى جراحة العين. ويمكن لليزرات YAG المطعّمة بالنيوديميوم (Nd:YAG) قطع الفولاذ أو إجراء جراحة دقيقة لشبكية العين بالقدر نفسه من الدقة. كما أحدث الإتريوم ثورة في تقنية التلفزيون. إذ تنتج فوسفورات أكسيد الإتريوم اللون الأحمر الزاهي في أجهزة التلفزيون ذات أنبوب الأشعة المهبطية وشاشات الحاسوب. وقبل ظهور الشاشات المسطحة، كان كل تلفزيون ملون يحتوي على مركبات الإتريوم التي تتوهج باللون الأحمر عند اصطدام الإلكترونات بها، مما جعل التلفزيون الملون ممكناً على نطاق واسع. إليك أمراً استثنائياً: أكسيد الإتريوم والباريوم والنحاس (YBCO) هو موصل فائق عالي الحرارة يوصل الكهرباء بمقاومة معدومة عند تبريده بالنيتروجين السائل. وقد فتحت هذه "المادة المعجزة" المجال أمام تطبيقات عملية للموصلية الفائقة، بدءاً من أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي وصولاً إلى قطارات الرفع المغناطيسي التجريبية.

اكتشاف إتريوم

اكتشاف المحجر

اكتشف Johan Gadolin الإتريوم عام 1794 أثناء تحليل معدن الغادولينايت من محجر بالقرب من Ytterby في السويد. وقد منحت قرية Ytterby اسمها في النهاية لأربعة عناصر مختلفة: الإتريوم، والإتيربيوم، والإربيوم، والتيربيوم.

الاستخدامات

استخدامات إتريوم

الإتريوم: مُمكّن الفوسفورات

يُمكّن الإتريوم شاشات العرض والإضاءة الحديثة بفضل خصائصه الاستثنائية في الفوسفورات، كما أن دوره في الخزفيات فائقة التوصيل والسبائك المتقدمة يجعله ضرورياً لتطبيقات التكنولوجيا المتطورة.

تقنية شاشات العرض

يُستخدم أكسيد الإتريوم (Y₂O₃) مادةً مضيفةً للفوسفورات الحمراء في شاشات LED وشاشات التلفزيون والحاسوب. وتحول فوسفورات عقيق الإتريوم والألومنيوم (YAG) ضوء LED الأزرق إلى ضوء أبيض في أنظمة الإضاءة الموفرة للطاقة.

الخزفيات فائقة التوصيل

يمثل أكسيد الإتريوم والباريوم والنحاس (YBCO) أول موصل فائق عملي عالي الحرارة، مما يتيح تطبيقات نقل الطاقة والرفع المغناطيسي والتصوير الطبي عند درجات حرارة النيتروجين السائل بدلاً من التبريد المكلف بالهيليوم السائل.

تقنية الليزر

تستخدم ليزرات Nd:YAG بلورات عقيق الإتريوم والألومنيوم المطعّمة بالنيوديميوم في القطع الصناعي والجراحة الطبية والتطبيقات العسكرية. وتوفر هذه الليزرات ذات الحالة الصلبة أداءً موثوقاً وعالي القدرة للتصنيع الدقيق والإجراءات الطبية.

الإتريوم: التكنولوجيا المتقدمة

  • شاشات العرض والإضاءة
    • شاشات تلفزيون وحاسوب LED
    • أنظمة إضاءة LED موفرة للطاقة
    • فوسفورات المصابيح الفلورية
    • أنظمة شاشات العرض الإسقاطية
  • التطبيقات الطبية
    • معدات الجراحة بالليزر
    • أنظمة التصوير الطبي
    • النظائر المشعة لعلاج السرطان
    • إجراءات الليزر في طب الأسنان
  • الليزرات الصناعية
    • أنظمة قطع المعادن ولحامها
    • معدات التصنيع الدقيق
    • ليزرات معالجة المواد
    • مراقبة الجودة والقياس
  • المواد المتقدمة
    • كابلات الطاقة فائقة التوصيل
    • الخزفيات عالية الأداء
    • السبائك والمركبات المتخصصة
    • تطبيقات البحث والتطوير

مصدره

الوجود الطبيعي

33 mg/kg من القشرة الأرضية · أوفر من 76% من العناصر

الإتريوم: تركّز العناصر الأرضية النادرة

يوجد الإتريوم في رواسب عناصر الأرض النادرة، ولا سيما في معدني xenotime وmonazite. وتشمل المصادر الرئيسية طينات الامتزاز الأيوني في جنوب الصين، ورواسب الغرين في ماليزيا وأستراليا.

التعامل

السلامة

سلامة الإتريوم: سمية منخفضة

تُظهر مركبات الإتريوم سمية منخفضة نسبيًا، مع أنه ينبغي تجنب استنشاق الجسيمات الدقيقة. وتوفر إجراءات السلامة المخبرية القياسية حماية كافية لمعظم تطبيقات الإتريوم.

تدابير السلامة

تمنع معدات الوقاية الشخصية وتدابير التحكم في الغبار التعرض للاستنشاق. وتتطلب نظائر الإتريوم المشعة بروتوكولات للسلامة من الإشعاع وتدريعًا مناسبًا.

إجابات سريعة

أسئلة شائعة عن إتريوم

ما هو إتريوم؟

إتريوم (رمزه Y) هو العنصر 39 في الجدول الدوري، وينتمي إلى فلز انتقالي في الدورة 5 والمجموعة 3. «أرض نادرة» ليست نادرة فعلًا، وهي السبب في توهج شاشة هاتفك بالألوان الصحيحة. في درجة حرارة الغرفة، يكون صلباً.

ما التوزيع الإلكتروني لـ إتريوم؟

التوزيع الإلكتروني للحالة الأرضية لـإتريوم هو [Kr] 4d¹ 5s²، ويشغل 5 مستويات من مستويات الطاقة بتوزيع 2, 8, 18, 9, 2.

ما نقطتا انصهار وغليان إتريوم؟

ينصهر إتريوم عند 1799 K (1525.9 °C) ويغلي عند 3609 K (3335.9 °C).

ما الكتلة الذرية لـ إتريوم؟

تبلغ الكتلة الذرية القياسية لـ إتريوم ‏88.906 u. وهذا متوسط موزون لنظائره الموجودة طبيعياً، ولذلك نادراً ما يكون عدداً صحيحاً.

ما كثافة إتريوم؟

تبلغ كثافة إتريوم مقدار 4.472 g/cm³. تبلغ كثافة الماء 1.0 g/cm³، لذا تكون كتلة من إتريوم أثقل بنحو 4.5×.

ما الكهروسلبية لـ إتريوم؟

تبلغ كهروسلبية إتريوم وفق مقياس باولنغ 1.22. ويتراوح المقياس من 0.70 (الفرانسيوم، الأقل ميلاً إلى جذب الإلكترونات) إلى 3.98 (الفلور، الأكثر ميلاً). تميل القيم ضمن هذا النطاق المتوسط إلى تكوين روابط تساهمية بدلًا من الروابط الأيونية القوية.

من اكتشف إتريوم ومتى؟

اكتُشف إتريوم في 1794 على يد Johan Gadolin. سُمّي على اسم إيتربي، قرية سويدية.

ما مدى وفرة إتريوم على الأرض؟

يشكّل إتريوم حوالي 33 mg/kg من قشرة الأرض — وهو غير شائع، لكنه ليس نادرًا.