Y · Element 39 · Übergangsmetall
Eine „seltene Erde“, die tatsächlich nicht selten ist, und der Grund, warum Ihr Handybildschirm in den richtigen Farben leuchtet.
Struktur
Kein Diagramm aus Punkten auf Ringen — eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um die Ansicht zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.
Gemessene Werte
Jeder Balken zeigt, wo Yttrium bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.
Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Werte mit ~ sind vorhergesagt und nicht gemessen.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 180 pm — das entspricht 0,18 nm; etwa 2,78 Millionen davon nebeneinander würden einen Millimeter überspannen.
Temperaturbereich
Yttrium ist über einen Bereich von 1810 K flüssig, von 1799 K bis 3609 K.
Wo es steht
Die Geschichte
Yttrium ist das silbrig glänzende Übergangsmetall, das rote Leuchtstoffe in Fernsehbildschirmen ermöglicht und die stärksten Magnete der Erde hervorbringt. Benannt nach dem schwedischen Dorf Ytterby, das die bemerkenswerte Besonderheit aufweist, dass in Mineralien aus seinem Steinbruch vier verschiedene Elemente entdeckt wurden, ist Yttrium trotz seiner relativen Unbekanntheit in der Allgemeinbevölkerung für moderne Hightech-Anwendungen unverzichtbar geworden. Yttrium wurde 1794 vom finnischen Chemiker Johan Gadolin bei der Untersuchung eines schweren schwarzen Minerals aus Ytterby in Schweden entdeckt und zunächst „Yttria“ (seine Oxidform) genannt. Das reine Metall wurde erst 1828 von Friedrich Wöhler isoliert, und hochreines Yttrium war erst ab den 1950er-Jahren verfügbar. Diese Verzögerung bedeutete, dass Yttriums außergewöhnliche Eigenschaften erst im Zeitalter der modernen Elektronik vollständig genutzt wurden. Was Yttrium besonders wichtig macht, ist seine Rolle bei der Herstellung von Yttrium-Aluminium-Granat (YAG), einem der bedeutendsten jemals entwickelten synthetischen Kristalle. Mit Seltenerdelementen dotierte YAG-Kristalle erzeugen leistungsstarke Laser, die für alles von industriellem Schneiden bis hin zu Augenoperationen eingesetzt werden. Mit Neodym dotierte YAG-Laser (Nd:YAG) können Stahl durchtrennen oder empfindliche Netzhautoperationen mit gleicher Präzision durchführen. Yttrium revolutionierte auch die Fernsehtechnik. Leuchtstoffe aus Yttriumoxid erzeugen die brillante rote Farbe in Fernsehern mit Kathodenstrahlröhren und Computermonitoren. Vor der Einführung von Flachbildschirmen enthielt jeder Farbfernseher Yttriumverbindungen, die beim Auftreffen von Elektronen rot aufleuchteten und so das Farbfernsehen im großen Maßstab ermöglichten. Hier ist etwas Außergewöhnliches: Yttrium-Barium-Kupferoxid (YBCO) ist ein Hochtemperatur-Supraleiter, der Elektrizität ohne Widerstand leitet, wenn er mit flüssigem Stickstoff gekühlt wird. Dieses „Wundermaterial“ eröffnete praktische Anwendungen für die Supraleitung – von MRT-Geräten bis hin zu experimentellen Magnetschwebebahnen.
Johan Gadolin entdeckte Yttrium 1794 bei der Untersuchung des Minerals Gadolinit aus einem Steinbruch nahe Ytterby in Schweden. Das Dorf Ytterby gab schließlich vier verschiedenen Elementen seinen Namen: Yttrium, Ytterbium, Erbium und Terbium.
Anwendungen
Yttrium ermöglicht durch seine außergewöhnlichen Leuchtstoffeigenschaften moderne Displays und Beleuchtung. Seine Rolle in supraleitenden Keramiken und fortschrittlichen Legierungen macht es außerdem für technologische Spitzenanwendungen unverzichtbar.
Yttriumoxid (Y₂O₃) dient als Wirtsmaterial für rote Leuchtstoffe in LED-Displays, Fernsehbildschirmen und Computermonitoren. Yttrium-Aluminium-Granat (YAG)-Leuchtstoffe wandeln in energieeffizienten Beleuchtungssystemen blaues LED-Licht in weißes Licht um.
Yttrium-Barium-Kupferoxid (YBCO) gilt als erster praktisch nutzbarer Hochtemperatur-Supraleiter und ermöglicht Anwendungen in der Energieübertragung, Magnetschwebetechnik und medizinischen Bildgebung bei Temperaturen von flüssigem Stickstoff statt mit einer teuren Kühlung durch flüssiges Helium.
Nd:YAG-Laser verwenden mit Neodym dotierte Yttrium-Aluminium-Granat-Kristalle für industrielle Schneidverfahren, medizinische Operationen und militärische Anwendungen. Diese Festkörperlaser bieten zuverlässige Leistung mit hoher Ausgangsleistung für die Präzisionsfertigung und medizinische Eingriffe.
Woher es stammt
33 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 76 % der Elemente
Yttrium kommt in Lagerstätten seltener Erdelemente vor, insbesondere in den Mineralien Xenotim und Monazit. Zu den wichtigsten Quellen zählen ionenabsorbierende Tone in Südchina sowie Seifenlagerstätten in Malaysia und Australien.
Handhabung
Yttriumverbindungen weisen eine relativ geringe Toxizität auf, dennoch sollte das Einatmen feiner Partikel vermieden werden. Standardmäßige Sicherheitsverfahren im Labor bieten für die meisten Anwendungen von Yttrium ausreichenden Schutz.
Persönliche Schutzausrüstung und Maßnahmen zur Staubbekämpfung verhindern eine Exposition durch Einatmen. Radioaktive Yttriumisotope erfordern Strahlenschutzmaßnahmen und eine geeignete Abschirmung.
Schnelle Antworten
Yttrium (Symbol Y) ist Element 39 im Periodensystem, ein Übergangsmetall in der 5, Gruppe 3. Eine „seltene Erde“, die tatsächlich nicht selten ist, und der Grund, warum Ihr Handybildschirm in den richtigen Farben leuchtet. Bei Raumtemperatur ist es fest.
[Kr] 4d¹ 5s²; sie ergibt 5 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 18, 9, 2.Yttrium schmilzt bei 1799 K (1525.9 °C) und siedet bei 3609 K (3335.9 °C).
Die Standardatommasse von Yttrium beträgt 88.906 u. Dabei handelt es sich um einen gewichteten Mittelwert seiner natürlich vorkommenden Isotope, weshalb sie nur selten eine ganze Zahl ist.
Yttrium hat eine Dichte von 4.472 g/cm³. Wasser hat eine Dichte von 1.0 g/cm³, daher ist ein Block aus Yttrium ungefähr 4.5× schwerer.
Yttrium hat eine Elektronegativität von 1.22 nach Pauling. Die Skala reicht von 0,70 (Francium, das Elektronen am wenigsten stark anzieht) bis 3,98 (Fluor, das stärkste). Werte in diesem mittleren Bereich führen eher zur Bildung kovalenter als stark ionischer Bindungen.
Yttrium wurde 1794 von Johan Gadolin entdeckt. Es ist nach ytterby, ein schwedisches Dorf benannt.
Yttrium macht Über 33 mg/kg der Erdkruste aus — nicht häufig, aber auch nicht selten.