イットリウムとは何ですか?
イットリウム(記号Y)は周期表の元素39で、5周期、3族の遷移金属です。 実際には珍しくない「希土類元素」で、携帯電話の画面が適切な色に光る理由です。 室温では固体です。
構造
リング上の点の図ではありません — 占有されている各副殻の実際の確率密度|ψ|²をモンテカルロ法でサンプリングしたものです。ドラッグして回転できます。青と紫は波動関数の反対の符号を示しており、それによって結合が可能になります。
測定値
各バーは、その性質についてイットリウムが118元素全体の中でどの位置にあるかを示しています。
出典:IUPAC 2021標準原子量・CRC化学・物理学ハンドブック・NIST。~が付いた値は測定値ではなく予測値です。
大きさ、実寸比
半径180 pmです。これは0.18 nmなので、約2.78百万個を横に並べると1ミリメートルになります。
熱範囲
イットリウムは、1799 Kから3609 Kまでの1810 Kの範囲で液体です。
物語
イットリウムは、テレビ画面の赤色蛍光体を作動させ、地球上で最も強力な磁石を生み出す銀色の遷移金属です。スウェーデンの村Ytterbyにちなんで名付けられました。Ytterbyは、採石場の鉱物から4種類の異なる元素が発見されたという、非常に珍しい特徴を持っています。一般の人々には比較的知られていないにもかかわらず、イットリウムは現代のハイテク用途に不可欠な存在となっています。 1794年、スウェーデンのYtterby産の重い黒色鉱物を分析していたフィンランドの化学者Johan Gadolinによって発見されました。当初は、その酸化物の形にちなんで「イットリア」と呼ばれていました。純粋な金属が単離されたのは1828年、Friedrich Wöhlerによってでした。高純度のイットリウムが利用できるようになったのは、1950年代になってからです。この遅れにより、イットリウムの優れた性質が十分に活用されるようになったのは、現代の電子工学時代に入ってからでした。 イットリウムが極めて重要なのは、これまでに開発された合成結晶の中でも特に重要なものの一つである、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)の生成に関わるためです。希土類元素を添加したYAG結晶は、工業用の切断から眼科手術まで、幅広い用途に使われる強力なレーザーを生み出します。ネオジムを添加したYAG(Nd:YAG)レーザーは、鋼鉄を切断したり、同じ精度で繊細な網膜手術を行ったりできます。 イットリウムはテレビ技術にも革命をもたらしました。酸化イットリウム蛍光体は、ブラウン管テレビやコンピューターモニターで鮮やかな赤色を生み出します。薄型画面が登場する前は、すべてのカラーテレビにイットリウム化合物が含まれており、電子が当たると赤く発光して、大規模なカラーテレビの普及を可能にしていました。 さらに驚くべきことに、イットリウム・バリウム・銅酸化物(YBCO)は、液体窒素で冷却すると電気抵抗ゼロで電気を流す高温超伝導体です。この「奇跡の材料」によって、MRI装置から実験的な磁気浮上列車まで、超伝導の実用化が進みました。
Johan Gadolinは1794年、スウェーデンのYtterby近郊の採石場から産出したガドリン石鉱物を分析中に、イットリウムを発見しました。Ytterbyという村の名は、最終的にイットリウム、イッテルビウム、エルビウム、テルビウムという4種類の異なる元素に付けられました。
用途
イットリウムは、優れた蛍光体としての性質によって現代のディスプレイや照明を支えています。また、超伝導セラミックスや先進合金にも使われ、最先端技術に不可欠です。
酸化イットリウム(Y₂O₃)は、LEDディスプレイ、テレビ画面、コンピューターモニターの赤色蛍光体の母材として使われます。イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)蛍光体は、省エネルギー照明システムで青色LEDの光を白色光に変換します。
イットリウム・バリウム・銅酸化物(YBCO)は、実用化された最初の高温超伝導体であり、高価な液体ヘリウム冷却ではなく液体窒素温度で、電力輸送、磁気浮上、医療画像診断への応用を可能にします。
Nd:YAGレーザーは、ネオジムを添加したイットリウム・アルミニウム・ガーネット結晶を使用し、工業用切断、医療手術、軍事用途に使われます。これらの固体レーザーは、精密製造や医療処置に安定した高出力性能を提供します。
起源
地殻に33 mg/kg存在し、76%の元素より存在度が高い
イットリウムは希土類元素の鉱床に存在し、特にゼノタイムやモナズ石という鉱物に含まれています。主な供給源は、中国南部のイオン吸着型粘土鉱床と、マレーシアおよびオーストラリアの漂砂鉱床です。
取り扱い
イットリウム化合物は比較的毒性が低いものの、微粒子の吸入は避ける必要があります。標準的なラボの安全手順によって、ほとんどのイットリウム用途で十分な保護が得られます。
個人用保護具と粉じん管理対策によって、吸入曝露を防止します。放射性イットリウム同位体を扱う場合は、放射線安全手順と適切な遮蔽が必要です。
簡単な回答
イットリウム(記号Y)は周期表の元素39で、5周期、3族の遷移金属です。 実際には珍しくない「希土類元素」で、携帯電話の画面が適切な色に光る理由です。 室温では固体です。
[Kr] 4d¹ 5s²で、2, 8, 18, 9, 2という分布の電子殻が5個あります。イットリウムの融点は1799 K(1525.9 °C)、沸点は3609 K(3335.9 °C)です。
イットリウムの標準原子量は88.906 uです。これは天然に存在する同位体の加重平均であるため、整数になることはほとんどありません。
イットリウムの密度は4.472 g/cm³です。水は1.0 g/cm³なので、イットリウムの塊は約4.5倍重いです。
イットリウムのポーリング電気陰性度は1.22です。この尺度は、電子を最も引きつけにくいフランシウムの0.70から、最も引きつけやすいフッ素の3.98までです。 この中間の範囲の値では、強いイオン結合よりも共有結合を形成する傾向があります。
イットリウムは1794年にJohan Gadolinによって発見されました。 スウェーデンの村、Ytterbyにちなんで名付けられました。
地球の地殻におけるイットリウムの割合は約33 mg/kgで、珍しいものの希少ではありません。