Yttrium
| Eigenschaften | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Allgemein | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Name, Symbol, Ordnungszahl | Yttrium, Y, 39 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Serie | Übergangsmetalle | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gruppe, Periode, Block | 3 (IIIB), 5, d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aussehen | silbrig weiß | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Massenanteil an der Erdhülle | 3 · 10-3 % | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomar | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atommasse | 88,90585 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomradius (berechnet) | 180 (212) pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kovalenter Radius | 162 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| van der Waals-Radius | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronenkonfiguration | [Kr]4d15s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronen pro Energieniveau | 2, 8, 18, 9, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. Ionisierungsenergie | 600 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2. Ionisierungsenergie | 1180 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3. Ionisierungsenergie | 1980 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4. Ionisierungsenergie | 5847 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5. Ionisierungsenergie | 7430 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6. Ionisierungsenergie | 8970 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 7. Ionisierungsenergie | 11190 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 8. Ionisierungsenergie | 12450 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 9. Ionisierungsenergie | 14110 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 10. Ionisierungsenergie | 18400 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Physikalisch | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aggregatzustand | fest | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kristallstruktur | hexagonal | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dichte (Mohshärte) | 4472 kg/m3 (-) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Magnetismus | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | 1799 K (1526 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Siedepunkt | 3609 K (3336 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Molares Volumen | 19,88 · 10-6 m3/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Verdampfungswärme | 363 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Schmelzwärme | 11,4 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dampfdruck | 5,31 Pa bei 1799 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Schallgeschwindigkeit | 3300 m/s bei 293,15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Spezifische Wärmekapazität | 300 J/(kg · K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektrische Leitfähigkeit | 1,66 · 106 S/m | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wärmeleitfähigkeit | 17,2 W/(m · K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Chemisch | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxidationszustände | 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxide (Basizität) | Y2O3 (schwach basisch) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Normalpotenzial | -2,372 V (Y3+ + 3e- → Y) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronegativität | 1,22 (Pauling-Skala) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isotope | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| NMR-Eigenschaften | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Yttrium ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Y und der Ordnungszahl 39. Das silbern glänzende Übergangsmetall zählt aufgrund seines Atomradius zu den Seltenerdmetallen. Yttrium ist nach dem ersten Fundort, der Grube Ytterby bei Stockholm, benannt, wie auch Ytterbium, Terbium und Erbium.
Geschichte
Yttrium (von Ytterby, Grube in der Nähe der schwedischen Hauptstadt Stockholm) wurde 1794 von Johan Gadolin im Mineral Ytterbit entdeckt. 1824 stellte Friedrich Wöhler verunreinigtes Yttrium durch Reduktion von Yttriumchlorid mit Kalium her. Erst 1842 gelang Carl Gustav Mosander die Trennung des Yttriums von den Begleitelementen Erbium und Terbium.
Vorkommen
Yttrium kommt natürlich nicht im elementaren Zustand vor. Yttriumhaltige Mineralien (Yttererden) sind immer verschwistert mit anderen Seltenerdmetallen. Auch in Uranerzen kann es enthalten sein. Kommerziell abbauwürdig sind Monazitsande mit bis zu 3 % Yttrium sowie Bastnäsit mit 0,2 % Yttrium. Weiterhin ist es der Hauptbestandteil des Xenotim (Y[PO4]).
Gewinnung und Darstellung
Das aufkonzentrierte Yttriumoxid wird umgesetzt zum Fluorid. Die anschließende Reduktion zum Metall erfolgt mit Calcium im Vakuuminduktionsofen.
Eigenschaften
Yttrium ist an der Luft relativ beständig, dunkelt dabei aber unter Lichteinfluss nach. Bei Temperaturen oberhalb von 400 °C können sich frische Schnittstellen entzünden. Fein verteiltes Yttrium ist relativ unbeständig.
Yttrium hat einen niedrigen Einfangquerschnitt für Neutronen.
In seinen Verbindungen ist es dreiwertig.
Verwendung
Metallisches Yttrium wird in der Reaktortechnik für Rohre verwendet. Eine Yttrium-Cobalt-Legierung kann als Permanentmagnet genutzt werden. In der Metallurgie werden geringe Yttriumzusätze zur Kornfeinung eingesetzt, zum Beispiel in Eisen-Chrom-Aluminium-Heizleiterlegierungen, Chrom-, Molybdän-, Titan- und Zirconiumlegierungen. In Aluminium- und Magnesiumlegierungen wirkt es festigkeitssteigernd. Technisch wichtiger sind die oxidischen Yttriumverbindungen:
- Yttrium-Nitrat als Beschichtungsmaterial in einem Glühstrumpf
- Yttrium-Aluminiumgranat (YAG) dient als Laserkristall
- Yttrium-Eisengranat (YIG) als Mikrowellenfilter
Die wichtigste Verwendung der Yttriumoxide und Yttriumoxidsulfide sind jedoch die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten in mit dreiwertigem Europium (rot) und Thulium (blau) dotierten Luminophoren (Leuchtstoffen) in Fernsehbildröhren, Leuchtstofflampen und Radarröhren.
Des Weiteren werden Yttriumkeramiken eingesetzt in:
- Lambda-Sonden
- Supraleitern (z. B. Yttrium-Barium-Kupferoxid)
- ODS-Legierungen
Biologie
Yttrium wird normalerweise nicht im Körpergewebe gefunden. Es hat keine bekannte biologische Funktion.
Verbindungen
- Yttriumoxid (Y2O3)
- Yttrium-Aluminiumgranat (Y3Al5O12)
