70 Yb Itterbio 173.045
Lantanoide f-block Period 6

Itterbio

Yb · Element 70

A soft rare earth whose electrical resistance jumps under pressure, making it a stress gauge.

STATO A 20°C solido
MASSA ATOMICA 173.045 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 4f¹⁴ 6s²

Struttura

L'atomo di itterbio

Non è un diagramma di punti su anelli, ma un campionamento Monte Carlo della densità di probabilità effettiva |ψ|² per ogni sottolivello occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il viola indicano segni opposti della funzione d'onda, rendendo possibile il legame.

Nuvola orbitale

Valori misurati

Scheda delle proprietà

Ogni barra mostra dove si colloca itterbio tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.

Fisico

Densità 6.9 g/cm³ 40%
Punto di Fusione 1092 K 46%
Punto di Ebollizione 1469 K 35%
Calore specifico 0.155 J/g·K
Conduttività Termica 38.5 W/m·K 59%

Atomico

Raggio Atomico 176 pm 60%
Raggio covalente 187 pm
Raggio di van der Waals 242 pm

Elettronico

Elettronegatività 1.1 10%
energia di ionizzazione 603 kJ/mol 34%
Affinità Elettronica

Presenza

Abbondanza nella crosta 3.2 mg/kg 63%

Identità

SimboloYb
Numero atomico70
Massa atomica173.045 u
CategoriaLantanoide
Bloccof
Struttura cristallinacubica a facce centrate
Stati di ossidazione+2, +3
Scoperto1878
Scoperto daJean Charles Galissard de Marignac

Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati da ~ sono predetti anziché misurati.

Dimensioni, in scala

How big is an itterbio atom?

Radius 176 pm — that is 0.176 nm, so about 2841 million of them side by side would span a millimetre.

Intervallo termico

Solid, liquid, gas — and when

Itterbio is liquid over a 377 K window, from 1092 K to 1469 K.

Dove si trova

Posizione nella tavola

Itterbio sits in the lanthanide series, printed below the main grid.

OTHER LANTANOIDI

All lantanoidi

La storia

Che cos'è itterbio e come lo abbiamo scoperto

A soft rare earth whose electrical resistance jumps under pressure, making it a stress gauge.

The discovery of itterbio

🔬 Scoperta della collaborazione svizzero-francese

Scoperto da: Jean Charles Galissard de Marignac a Ginevra, Svizzera (1878)

Nome derivato da: Ytterby, Svezia - completando la serie dei quattro elementi provenienti da questa famosa cava

🧪 L'ultimo elemento di Ytterby

La scoperta dell'itterbio completò la straordinaria storia della cava di Ytterby, che alla fine fornì i nomi a quattro elementi diversi. Jean Charles Galissard de Marignac, lavorando all'Università di Ginevra, stava studiando campioni di ossido di erbio quando nel 1878 scoprì prove dell'esistenza di un altro elemento sconosciuto.

Marignac aveva trascorso anni a perfezionare le tecniche di separazione delle terre rare ed era diventato uno dei principali esperti europei di chimica dei lantanoidi. Il suo approccio sistematico combinava la chimica analitica avanzata con un'analisi spettroscopica meticolosa.

⚗️ Innovazione spettroscopica

La chiave del successo di Marignac fu l'uso di tecniche spettroscopiche migliorate. Egli osservò righe di assorbimento precedentemente sconosciute nella regione del vicino infrarosso, che apparivano costantemente in frazioni specifiche dei suoi campioni di erbio separati.

Attraverso la cristallizzazione frazionata sistematica dei composti dell'erbio, Marignac isolò un componente che mostrava proprietà ottiche nettamente diverse da quelle di qualsiasi elemento noto delle terre rare. Le caratteristiche righe di assorbimento a 977 e 1015 nanometri fornivano la prova definitiva di un nuovo elemento.

🏆 L'eredità completa di Ytterby

Dando alla sua scoperta il nome "itterbio", Marignac completò lo straordinario contributo della cava di Ytterby alla tavola periodica. Questa piccola località svedese aveva ora fornito i nomi di ittrio (1794), erbio (1843), terbio (1843) e itterbio (1878): un risultato unico nella storia della chimica.

🔬 Sfide della verifica

La scoperta dell'itterbio da parte di Marignac incontrò inizialmente lo scetticismo della comunità scientifica a causa dell'estrema somiglianza chimica tra lantanoidi adiacenti. La conferma definitiva richiese una verifica indipendente da parte di diversi gruppi di ricerca che utilizzarono tecniche analitiche differenti.

⚛️ La confusione con il lutezio

Nel 1907 si scoprì che l'"itterbio" di Marignac conteneva due elementi distinti. Quello che aveva isolato era in realtà una miscela di itterbio e lutezio (elemento 71). Questa scoperta portò a una disputa sulla priorità tra Georges Urbain in Francia e Carl Auer von Welsbach in Austria su chi avesse separato per primo i due elementi.

🔬 Riabilitazione moderna

Oggi riconosciamo il contributo fondamentale di Marignac alla chimica delle terre rare, anche se il suo campione originale di "itterbio" conteneva più elementi. Il suo approccio sistematico alla separazione e all'analisi spettroscopica stabilì metodologie che resero possibili scoperte successive.

L'elemento che Marignac separò pazientemente usando tecniche ottocentesche consente oggi le misurazioni più precise al mondo del tempo e dello spazio, dimostrando come le scoperte scientifiche fondamentali possano avere applicazioni ben oltre l'immaginazione dei loro scopritori.

🏅 Riconoscimento scientifico

Il lavoro di Marignac sugli elementi delle terre rare gli valse il riconoscimento internazionale e contribuì a stabilire la Svizzera come centro della chimica analitica di precisione. Le sue tecniche influenzarono generazioni di chimici e contribuirono alla nostra moderna comprensione della struttura atomica e della tavola periodica.

Applicazioni

A cosa serve itterbio

L'elemento della tecnologia di precisione

L'itterbio è emerso come elemento fondamentale per le tecnologie di precisione di prossima generazione, la scienza quantistica e la ricerca sui materiali avanzati. Nonostante sia uno degli elementi delle terre rare meno abbondanti, le proprietà elettroniche e ottiche uniche dell'itterbio lo hanno reso indispensabile per gli strumenti scientifici all'avanguardia e le tecnologie quantistiche emergenti.

⚛️ Rivoluzione degli orologi atomici

Gli orologi atomici basati sull'itterbio rappresentano il vertice della precisione nella misurazione del tempo, raggiungendo livelli di accuratezza tali da perdere meno di un secondo nell'intera età dell'universo. Questi orologi ottici a reticolo utilizzano atomi di itterbio raffreddati con laser e intrappolati in strutture cristalline di luce per misurare il tempo con una precisione senza precedenti.

L'orologio ottico all'itterbio funziona a frequenze oltre 100.000 volte superiori a quelle degli orologi atomici al cesio, consentendo di rilevare gli effetti della dilatazione gravitazionale del tempo su differenze di altezza di appena pochi centimetri. Queste capacità stanno rivoluzionando la ricerca nella fisica fondamentale e permettendo nuovi test delle teorie della relatività di Einstein.

🌐 Tecnologia GPS di prossima generazione

Gli orologi atomici all'itterbio vengono sviluppati per i sistemi di navigazione satellitare di prossima generazione, che forniranno una precisione di posizionamento dell'ordine dei centimetri anziché dei metri. Questi orologi ultra-precisi consentiranno la navigazione dei veicoli autonomi, l'agricoltura di precisione e misurazioni scientifiche che richiedono un'accuratezza posizionale estrema.

🔬 Misurazione di tensione e deformazione

I sensori in fibra ottica drogati con itterbio forniscono misurazioni ultra-sensibili della deformazione e della temperatura per il monitoraggio dell'integrità strutturale di ponti, edifici, aeromobili e veicoli spaziali. Questi sensori possono rilevare deformazioni inferiori alla larghezza di un atomo, consentendo la manutenzione predittiva e il monitoraggio della sicurezza delle infrastrutture critiche.

💎 Sistemi laser avanzati

I laser a fibra all'itterbio offrono prestazioni eccezionali nella lavorazione dei materiali, nella ricerca scientifica e nelle applicazioni industriali. Questi sistemi laser efficienti e ad alta potenza possono tagliare i metalli più spessi, saldare materiali diversi con precisione perfetta e consentire tecniche di produzione avanzate impossibili con i laser convenzionali.

⚛️ Componenti per il calcolo quantistico

Gli ioni di itterbio fungono da qubit nei computer quantistici a ioni intrappolati grazie ai loro tempi di coerenza quantistica eccezionalmente lunghi. Le principali aziende di calcolo quantistico utilizzano sistemi basati sull'itterbio per l'elaborazione dell'informazione quantistica, la simulazione quantistica e le applicazioni di rete quantistica.

🧮 Strumentazione scientifica di precisione

La struttura elettronica unica dell'itterbio lo rende prezioso per la spettroscopia avanzata, gli agenti di contrasto per la risonanza magnetica e gli strumenti di misurazione di precisione. I laboratori di ricerca di tutto il mondo dipendono dai sistemi basati sull'itterbio per gli esperimenti di fisica fondamentale e la caratterizzazione dei materiali.

🎯 Miglioramento dell'imaging medico

I composti dell'itterbio fungono da agenti di contrasto per tecniche avanzate di imaging medico, comprese le scansioni TC e le procedure radiografiche specializzate. Questi agenti forniscono un contrasto d'immagine superiore riducendo al contempo l'esposizione dei pazienti alle radiazioni rispetto alle alternative convenzionali.

🌟 Applicazioni di precisione e prestazioni

  • ⏰ Misurazione del tempo atomico: Orologi ottici ultra-precisi per la ricerca scientifica e i sistemi GPS
  • 🏭 Laser industriali: Laser a fibra ad alta potenza per il taglio, la saldatura e la lavorazione dei materiali
  • 🏗️ Monitoraggio strutturale: Sensori di deformazione in fibra ottica per ponti, edifici e settore aerospaziale
  • 🖥️ Calcolo quantistico: Qubit a ioni intrappolati e sistemi di elaborazione dell'informazione quantistica
  • 🏥 Imaging medico: Agenti di contrasto per scansioni TC e applicazioni radiografiche specializzate
  • 📡 Telecomunicazioni: Amplificatori in fibra ottica e dispositivi fotonici

💰 Mercati di nicchia ad alto valore

Le applicazioni dell'itterbio si rivolgono a segmenti di mercato premium, nei quali prestazioni eccezionali giustificano costi più elevati. Il solo mercato degli orologi atomici vale oltre $500 milioni di dollari all'anno, con i sistemi all'itterbio che raggiungono i prezzi più alti grazie alle loro prestazioni superiori.

🔬 Motore di ricerca e sviluppo

Le principali aziende tecnologiche, tra cui Google, IBM e IonQ, investono ingenti risorse nella ricerca sul calcolo quantistico basato sull'itterbio. Le agenzie governative di tutto il mondo finanziano lo sviluppo di orologi atomici all'itterbio per la navigazione di prossima generazione e le applicazioni scientifiche.

📈 Crescita dei mercati emergenti

La commercializzazione della tecnologia quantistica sta determinando una rapida crescita della domanda di itterbio. Si prevede che il mercato globale del calcolo quantistico raggiungerà $65 miliardi di dollari entro il 2030, con i sistemi a ioni intrappolati basati sull'itterbio che rappresenteranno un segmento significativo.

🏆 Leadership nelle prestazioni

I sistemi basati sull'itterbio stabiliscono costantemente nuovi record di prestazione nei rispettivi ambiti applicativi. Dagli orologi più precisi al mondo ai laser a fibra industriali più potenti, l'itterbio consente capacità rivoluzionarie in numerosi settori tecnologici.

Da dove proviene

Presenza in natura

3.2 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 63% of elements

🌍 Abbondanza moderata, fonti concentrate

L'itterbio è presente nella crosta terrestre in una concentrazione di circa 3,2 parti per milione, risultando all'incirca abbondante quanto lo stagno e significativamente più comune di molti altri elementi pesanti delle terre rare. Tuttavia, i giacimenti di itterbio economicamente sfruttabili rimangono concentrati geograficamente e tecnicamente difficili da lavorare.

🏔️ Principali fonti minerali

  • Argille a adsorbimento ionico: Le più alte concentrazioni di itterbio si trovano nei depositi di granito alterato
  • Xenotime: Minerale fosfato delle terre rare pesanti (8-15% Yb₂O₃)
  • Monazite: Fosfato contenente torio nei depositi di sabbia delle spiagge
  • Bastnäsite: Carbonato delle terre rare leggere con contenuto minore di itterbio

🌏 Centri di produzione globali

Cina (85% della produzione globale): I depositi di argille a adsorbimento ionico della Cina meridionale, nelle province di Jiangxi, Guangdong e Fujian, contengono le concentrazioni di itterbio più significative al mondo. Questi depositi si sono formati attraverso l'alterazione tropicale di intrusioni granitiche nel corso di milioni di anni.

Australia: Il deposito di terre rare di Mount Weld contiene riserve sostanziali di itterbio, sebbene la lavorazione attuale sia concentrata sul recupero delle terre rare leggere. Una futura espansione potrebbe includere impianti per la separazione delle terre rare pesanti.

Malaysia: L'impianto Lynas Advanced Materials tratta concentrato australiano per produrre ossidi di terre rare separati, compreso ossido di itterbio ad alta purezza per applicazioni di precisione.

⚒️ Tecnologia avanzata di separazione

La separazione dell'itterbio richiede processi sofisticati a più stadi a causa degli effetti della contrazione dei lantanoidi. L'estrazione con solvente mediante estrattanti specializzati a base di acido fosfonico può separare selettivamente l'itterbio dalle altre terre rare pesanti, sebbene la purificazione completa richieda decine di stadi di estrazione.

L'itterbio ultrapuro (99.999%) richiesto per le applicazioni degli orologi atomici necessita di un'ulteriore raffinazione mediante fusione a zona, sublimazione e tecniche specializzate di crescita dei cristalli.

🔬 Sfide del controllo qualità

Le applicazioni di precisione richiedono itterbio con impurità minime, in particolare metalli di transizione che possono interferire con le proprietà ottiche ed elettroniche. Tecniche analitiche avanzate, tra cui ICP-MS e spettroscopia ottica, garantiscono che le specifiche del prodotto soddisfino i rigorosi requisiti applicativi.

♻️ Riciclaggio strategico

Le applicazioni dell'itterbio ad alto valore rendono il riciclaggio economicamente interessante. Processi specializzati possono recuperare itterbio ultrapuro da strumenti scientifici, sistemi laser e hardware per il calcolo quantistico a fine vita.

🌊 Fonti alternative

I noduli polimetallici delle profondità marine contengono concentrazioni significative di itterbio e potrebbero fornire in futuro una diversificazione dell'approvvigionamento. La ricerca sull'estrazione dall'acqua marina continua, sebbene la tecnologia attuale renda antieconomiche le fonti marine.

📊 Sicurezza della catena di approvvigionamento

Data l'importanza dell'itterbio per le tecnologie quantistiche e i sistemi di cronometraggio di precisione, la diversificazione della catena di approvvigionamento è diventata una priorità strategica per le nazioni dipendenti dalla tecnologia. Gli investimenti in capacità di lavorazione alternative al di fuori della Cina sono in aumento.

Manipolazione

Sicurezza

⚠️ Sicurezza in laboratorio e degli strumenti di precisione

🟢 Classificazione a basso rischio

L'itterbio e i suoi composti presentano rischi di tossicità minimi in normali condizioni di laboratorio. Le procedure di sicurezza standard sono adeguate per la maggior parte delle applicazioni, prestando particolare attenzione alla sicurezza laser e ai requisiti di manipolazione dei materiali ultrapuri.

🥽 Dispositivi di protezione standard

  • Protezione degli occhi: Occhiali di sicurezza per la manipolazione generale, occhiali protettivi laser per i sistemi ottici
  • Protezione delle mani: Guanti puliti in nitrile per prevenire la contaminazione dei materiali ad alta purezza
  • Protezione respiratoria: Maschera antipolvere durante la manipolazione di composti in polvere
  • Abbigliamento da camera bianca: Indumenti specializzati per applicazioni ultrapure

⚗️ Conservazione della purezza

Controllo della contaminazione: L'itterbio ultrapuro per le applicazioni degli orologi atomici richiede procedure di manipolazione in camera bianca. Anche una contaminazione in tracce può compromettere le prestazioni dei sistemi di cronometraggio di precisione.

Sicurezza laser: I laser a fibra all'itterbio possono generare potenze ottiche estremamente elevate, che richiedono protocolli di sicurezza per laser di Classe 4, comprese aree ad accesso controllato, sistemi di avvertimento e formazione specializzata.

🔬 Protocolli per strumenti di precisione

Le applicazioni degli orologi atomici e del calcolo quantistico richiedono procedure di manipolazione specializzate per mantenere livelli di contaminazione ultra-bassi. Il lavoro deve essere eseguito in atmosfere controllate, utilizzando materiali ultrapuri e strumenti specializzati.

🚨 Procedure di emergenza

  • Contatto con gli occhi: Sciacquare con acqua pulita per 15 minuti e richiedere una valutazione medica
  • Contatto con la pelle: Lavare accuratamente con acqua e sapone
  • Inalazione: Portarsi all'aria aperta e monitorare eventuali sintomi respiratori
  • Esposizione al laser: Interrompere immediatamente l'esposizione e richiedere assistenza medica

🗄️ Requisiti di conservazione

Conservare i composti dell'itterbio in contenitori ad atmosfera inerte per prevenire ossidazione e contaminazione. I materiali ultrapuri richiedono sistemi di conservazione specializzati con temperatura, umidità e composizione atmosferica controllate.

♻️ Recupero del valore

Dato l'alto valore dell'itterbio e le sue applicazioni specializzate, tutti i materiali di scarto devono essere raccolti per il riciclaggio. I componenti degli strumenti di precisione possono contenere quantità recuperabili di itterbio ultrapuro, il cui recupero può avere un valore significativo.

📊 Garanzia della qualità

Limite di esposizione professionale: 5 mg/m³ come media ponderata nel tempo su 8 ore per i composti dell'itterbio. Per le applicazioni di precisione è necessaria un'analisi regolare della purezza per garantire il mantenimento delle specifiche del prodotto.

🌡️ Controlli ambientali

Le applicazioni dell'itterbio di precisione richiedono condizioni ambientali controllate, tra cui stabilità della temperatura (±0,1°C), basse vibrazioni e schermatura elettromagnetica per prevenire il degrado delle prestazioni.

Risposte rapide

Itterbio: domande frequenti

What is Itterbio?

Itterbio (symbol Yb) is element 70 on the periodic table, a lantanoide in period 6. A soft rare earth whose electrical resistance jumps under pressure, making it a stress gauge. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of Itterbio?

Itterbio's ground-state electron configuration is [Xe] 4f¹⁴ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 8, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of Itterbio?

Itterbio melts at 1092 K (818.9 °C) and boils at 1469 K (1195.9 °C).

What is the atomic mass of Itterbio?

The standard atomic weight of Itterbio is 173.045 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is Itterbio?

Itterbio has a density of 6.9 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of itterbio is about 6.9× heavier.

What is the electronegativity of Itterbio?

Itterbio has a Pauling electronegativity of 1.1. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.

Who discovered Itterbio, and when?

Itterbio was discovered in 1878 by Jean Charles Galissard de Marignac. It is named after ytterby, Sweden.

How common is Itterbio on Earth?

Itterbio makes up about 3.2 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.