39 Y 钇 88.906
过渡金属 d区 第5周期 第3族

钇

Y · 元素39 · 过渡金属

一种实际上并不稀有的“稀土”元素,也是手机屏幕发出恰当色彩的原因。

20°C时的状态 固态
原子量 88.906 u
电子排布[Kr] 4d¹ 5s²

结构

钇原子

这不是环上点阵图,而是对每个已占据亚层的实际概率密度|ψ|²进行蒙特卡洛采样。拖动即可旋转。蓝色和紫色表示波函数的相反符号,这正是成键成为可能的原因。

轨道云

测量值

属性表

每个条形图显示钇在全部118种元素中该属性所处的位置。

物理

密度 4.472 g/cm³ 26%
熔点 1799 K 74%
沸点 3609 K 76%
比热容 0.298 J/g·K
热导率 17.2 W/m·K 44%

原子

原子半径 180 pm 66%
共价半径 190 pm
范德华半径 219 pm

电子

电负性 1.22 22%
电离能 600.1 kJ/mol 33%
电子亲和能 29.9 kJ/mol 25%

存在情况

地壳中的丰度 33 mg/kg 76%

身份

符号Y
原子序数39
原子量88.9058 u
类别过渡金属
区d
晶体结构六方密排
氧化态+3
发现1794
发现者Johan Gadolin

来源:IUPAC 2021标准原子量、CRC《化学与物理手册》、NIST。标有~的数值为预测值,而非测量值。

尺寸,按比例显示

钇的原子有多大?

半径180 pm——即0.18 nm,因此大约2.78百万个这样的原子并排起来才有一毫米长。

温度范围

固态、液态、气态——以及转变时机

钇在1810 K的范围内呈液态,温度从1799 K到3609 K。

所在位置

在表中的位置

钇位于第5周期、第3族。 第3族中的所有元素具有相同的最外层电子数,因此它们的性质非常相似。

其他过渡金属

所有过渡金属

背后的故事

钇是什么,以及我们如何发现它

钇是一种银色过渡金属,为电视屏幕中的红色荧光粉提供动力,并能制造地球上最强的磁体!它以瑞典村庄Ytterby命名。这个村庄因其采石场矿物中发现了四种不同的元素而闻名。尽管普通公众对钇相对陌生,但它已经成为现代高科技应用中绝对不可或缺的材料。 1794年,芬兰化学家Johan Gadolin在分析来自瑞典Ytterby的一种黑色重矿物时发现了钇。钇最初被称为“yttria”(其氧化物形式)。直到1828年,Friedrich Wöhler才分离出纯金属钇,而高纯度钇直到20世纪50年代才开始供应。这一延迟意味着钇的非凡性质直到现代电子时代才得到充分利用。 钇之所以至关重要,是因为它能够形成钇铝石榴石(YAG),这是迄今开发出的最重要的合成晶体之一。掺杂稀土元素的YAG晶体可以产生强大的激光,用途从工业切割到眼科手术。掺钕YAG(Nd:YAG)激光器既能切割钢材,也能以同样的精度进行精细的视网膜手术。 钇还彻底改变了电视技术。氧化钇荧光粉能够在阴极射线管电视和电脑显示器中产生鲜艳的红色。在平板屏幕出现之前,每台彩色电视都含有钇化合物,这些化合物受到电子撞击时会发出红光,使彩色电视得以大规模普及。 还有一件非同寻常的事:钇钡铜氧化物(YBCO)是一种高温超导体,使用液态氮冷却后能够以零电阻传导电流。这种“奇迹材料”推动了超导技术的实际应用,从MRI设备到实验性磁悬浮列车。

钇的发现

采石场中的发现

Johan Gadolin于1794年在分析瑞典Ytterby附近采石场中的硅铍钇矿时发现了钇。Ytterby村最终以其名字命名了四种不同的元素:钇、镱、铒和铽。

用途

钇的用途

钇:荧光粉的关键材料

凭借卓越的荧光粉性质,钇推动了现代显示和照明技术的发展;同时,它在超导陶瓷和先进合金中的作用,也使其成为尖端技术应用不可或缺的材料。

显示技术

氧化钇(Y₂O₃)是LED显示屏、电视屏幕和电脑显示器中红色荧光粉的基质材料。钇铝石榴石(YAG)荧光粉可在节能照明系统中将蓝色LED光转换为白光。

超导陶瓷

钇钡铜氧化物(YBCO)是第一种实用的高温超导体,使电力传输、磁悬浮和医学成像能够在液态氮温度下实现,而不必使用昂贵的液态氦冷却。

激光技术

Nd:YAG激光器使用掺杂钕的钇铝石榴石晶体,应用于工业切割、医疗手术和军事领域。这些固态激光器能够为精密制造和医疗操作提供可靠的高功率性能。

钇:先进技术

  • 显示与照明
    • LED电视和电脑显示器
    • 节能LED照明系统
    • 荧光灯荧光粉
    • 投影显示系统
  • 医疗应用
    • 激光手术设备
    • 医学成像系统
    • 癌症治疗用放射性同位素
    • 牙科激光操作
  • 工业激光器
    • 金属切割和焊接系统
    • 精密制造设备
    • 材料加工激光器
    • 质量控制和测量
  • 先进材料
    • 超导电力电缆
    • 高性能陶瓷
    • 特种合金和复合材料
    • 研究与开发应用

来源

自然存在

地壳中含量为33 mg/kg · 比76%的元素更丰富

钇:稀土元素的富集

钇存在于稀土元素矿床中,尤其常见于磷钇矿和独居石矿物。主要来源包括中国南部的离子吸附型黏土矿床,以及马来西亚和澳大利亚的砂矿床。

处理

安全

钇的安全性:低毒性

钇化合物的毒性相对较低,但应避免吸入细小颗粒。标准实验室安全操作规程能够为大多数钇的应用提供充分保护。

安全措施

个人防护装备和粉尘控制措施可以防止吸入暴露。放射性钇同位素需要遵守辐射安全规程并采取适当的屏蔽措施。

快速解答

钇:常见问题

钇是什么?

钇(符号Y)是元素周期表中的第39号元素,属于5周期3族的过渡金属。 一种实际上并不稀有的“稀土”元素,也是手机屏幕发出恰当色彩的原因。 在室温下为固态。

钇的电子排布是什么?

钇的基态电子排布为[Kr] 4d¹ 5s²,共有5个已占据的电子层,电子分布为2, 8, 18, 9, 2。

钇的熔点和沸点是多少?

钇在1799 K(1525.9 °C)熔化,在3609 K(3335.9 °C)沸腾。

钇的原子量是多少?

钇的标准原子量为88.906 u。这是其自然存在的同位素的加权平均值,因此通常不是整数。

钇的密度是多少?

钇的密度为4.472 g/cm³。水的密度为1.0 g/cm³,因此钇块约重4.5倍。

钇的电负性是多少?

钇的鲍林电负性为1.22。该标度范围为0.70(钫,吸引电子能力最弱)至3.98(氟,吸引电子能力最强)。 处于这一中间范围的数值通常对应共价键,而不是强离子键。

谁发现了钇,是在什么时候?

钇由Johan Gadolin于1794年发现。 它以ytterby,瑞典的一个村庄命名。

钇在地球上有多常见?

钇约占地壳的33 mg/kg——不常见,但并不稀有。