39 Y イットリウム 88.906
遷移金属 dブロック 5周期 3族

イットリウム

Y · 元素 39 · 遷移金属

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。

20°Cでの状態 固体
原子量 88.906 u
電子配置[Kr] 4d¹ 5s²

構造

イットリウムの原子

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。

軌道雲

測定値

物性表

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。

物理的性質

密度 4.472 g/cm³ 26%
融点 1799 K 74%
沸点 3609 K 76%
比熱 0.298 J/g·K
熱伝導率 17.2 W/m·K 44%

原子

原子半径 180 pm 66%
共有結合半径 190 pm
ファンデルワールス半径 219 pm

電子

電気陰性度 1.22 22%
イオン化エネルギー 600.1 kJ/mol 33%
電子親和力 29.9 kJ/mol 25%

存在

地殻中の存在度 33 mg/kg 76%

同一性

元素記号Y
原子番号39
原子量88.9058 u
分類遷移金属
ブロックd
結晶構造六方最密充填構造
酸化数+3
発見年1794
発見者Johan Gadolin

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

イットリウムの原子はどのくらいの大きさですか?

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

固体、液体、気体—そしてそのとき

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。

位置

表での位置

イットリウムは周期5、族3に位置します。 族3のすべての元素は最外殻電子数が同じであるため、非常によく似た性質を示します。

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物語

イットリウムとは何か、そしてどのように発見されたか

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。

イットリウムの発見

採石場での発見

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

イットリウムの用途

イットリウム:蛍光体を可能にする元素

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。

ディスプレイ技術

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。

超伝導セラミックス

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。

レーザー技術

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。

イットリウム:先進技術

  • ディスプレイと照明
    • LEDテレビおよびコンピューターディスプレイ
    • 省エネルギーLED照明システム
    • 蛍光ランプ用蛍光体
    • 投影ディスプレイシステム
  • 医療用途
    • レーザー手術装置
    • 医療画像診断システム
    • がん治療用放射性同位体
    • 歯科用レーザー処置
  • 工業用レーザー
    • 金属切断・溶接システム
    • 精密製造装置
    • 材料加工用レーザー
    • 品質管理・測定
  • 先進材料
    • 超伝導電力ケーブル
    • 高性能セラミックス
    • 特殊合金・複合材料
    • 研究開発用途

起源

自然界での存在

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:希土類元素の鉱床

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

安全性

イットリウムの安全性:低毒性

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。

安全対策

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:よくある質問

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。

イットリウムの電子配置はどのようなものですか?

イットリウムの基底状態の電子配置は[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と沸点は何ですか?

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。

イットリウムの原子量は何ですか?

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どのくらいですか?

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。

イットリウムの電気陰性度はどのくらいですか?

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。

イットリウムを発見したのは誰で、いつですか?

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。

地球上でイットリウムはどのくらい一般的ですか?

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。