Y – Yttrium

Yttrium (chemická značka Y, latinsky Yttrium) je šedý až stříbřitě bílý, přechodný kovovýprvek, chemicky silně příbuzný prvkům skupiny lanthanoidů. Hlavní uplatnění nalézá ve výrobě barevných televizních obrazovek.

Yttrium je stříbřitě bílý, středně tvrdý, poměrně vzácný přechodný kov.

Vůči působení vzdušného kyslíku je poměrně stálé, pouze v práškovité formě podléhá za vyšších teplot spontánní oxidaci. Odolává i působení vody, ale snadno se rozpouští ve zředěných minerálních kyselinách, především v kyselině chlorovodíkové (HCl).

Ve sloučeninách se vyskytuje prakticky pouze v mocenství Y³⁺.

Bylo objeveno v roce 1794 finským chemikem Johanem Gadolinem a poprvé bylo v čisté formě izolováno Friedrichem Wöhlerem roku 1828. Název získalo podle obce Ytterby u Stockholmu, kde geolog Carl Axel Arrhennius nalezl v roce 1787 do té doby neznámý nerost, který dal Gadolinovi k prozkoumání. Obdobně dostalo název i ytterbium, terbiuma erbium.

Yttrium je v zemské kůře obsaženo v množství přibližně 28–40 mg/kg. V mořské vodě je jeho koncentrace kolem 0,000 3 mg/l. Ve vesmíru připadá jeden atom yttria na 10 miliard atomů vodíku.

V zemské kůře se čisté yttrium nenachází. Vyskytuje se pouze ve formě sloučenin, ale vždy se jedná o směsné minerály, které obsahují lanthanoidy a v některých případech je yttrium přítomno v uranových rudách. Nejznámějšími průmyslově využívanými surovinami jsou monazitové písky, v nichž převládají fosforečnany ceru a lanthanu a bastnäsity – směsné fluorouhličitany prvků vzácných zemin.

Velká ložiska těchto rud se nalézají v USA, Číně a Vietnamu. Významným zdrojem jsou i fosfátové suroviny – apatity z poloostrova Kola v Rusku. V roce 2018 byl ohlášen nález ložiska bohatého na yttrium, dysprosium, europium a terbium poblíž japonského ostrůvku Minami Torišima (asi 1 850 km jihovýchodně od Tokia).^[2]

Vzhledem k omezené dostupnosti hrozil v nejbližších letech kritický nedostatek zdrojů prvku pro technologické využití.^[3] Výše uvedený nález by mohl tuto situaci změnit.

Průmyslová výroba yttria vychází obvykle z lanthanoidových rud. Hornina se louží směsí kyseliny sírové a chlorovodíkové a ze vzniklého roztoku solí se přídavkem hydroxidu sodného vysráží hydroxidy yttria a lanthanoidů.

Separace jednotlivých prvků se provádí řadou různých postupů – kapalinovou extrakcíkomplexních solí, ionexovou chromatografií nebo selektivním srážením nerozpustných komplexních solí.

Příprava čistého kovu obvykle probíhá redukcí solí yttria vápníkem. Redukci fluoridu yttritého popisuje rovnice:

2 YF₃ + 3 Ca → 2 Y + 3 CaF₂

Většina světové produkce yttria slouží v současné době jako základní materiál při syntéze luminoforů pro výrobu vakuových obrazovek barevných televizorů. Společně s oxidy europia se sloučeniny yttria nanášejí na vnitřní stranu televizní obrazovky, kde po dopadu urychleného elektronu vydávají červené luminiscenční záření.

Oxidy železa, hliníku a yttria (granáty) Y₃Fe₅O₁₂ a Y₃Al₅O₁₂ mají tvrdost až 8,5 Mohsovy stupnice a používají se při výrobě šperků jako levná náhrada diamantu. Nacházejí uplatnění i jako snímací členy akustické energie a při výrobě infračervených laserů.

V metalurgii se přídavky malého množství yttria do slitin hliníku a hořčíku (duralů) značně zvyšuje jejich pevnost. Ve slitinách hliníku navíc zvyšuje vodivost. Tato slitina se používá se do drátů vysokého napětí. Litina s obsahem yttria získává značně vyšší tvárnost a kujnost – tzv. kujná litina. Při výrobě vanadu a některých dalších neželezných kovů slouží yttrium k odstraňování kyslíku – deoxidaci vyráběného kovu.

Při výrobě skla a keramiky působí přídavky oxidu yttritého zvýšení bodu tání, zlepšují odolnost proti tepelnému šoku a snižují tepelnou roztažnost produktu .

Sloučenina (Y_1,2Ba_0,8CuO₄) vykazuje supravodivé vlastnosti i při teplotách kolem 90 K, tedy nad bodem varu kapalného dusíku a je proto perspektivním materiálem pro výrobu prakticky využitelných supravodivých materiálů.

Obecné
Název, značka, číslo	Yttrium, Y, 39
Cizojazyčné názvy	lat. Yttrium
Skupina, perioda, blok	3. skupina, 5. perioda, blok d
Chemická skupina	Přechodné kovy
Koncentrace v zemské kůře	28,1 až 34 ppm
Koncentrace v mořské vodě	0,0003 mg/l
Vzhled	Šedý až stříbřitě bílý přechodný kov
Identifikace
Registrační číslo CAS	7440-65-6
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost	88,90585
Atomový poloměr	180 pm
Kovalentní poloměr	190 pm
Iontový poloměr	92 pm
Elektronová konfigurace	[Kr] 4d1 5s2
Oxidační čísla	I, II, III
Elektronegativita(Paulingova stupnice)	1,22
Ionizační energie
První	600 KJ/mol
Druhá	1180 KJ/mol
Třetí	1980 KJ/mol
Látkové vlastnosti
Krystalografická soustava	Šesterečná
Molární objem	19,88×10−6 m3/mol
Mechanické vlastnosti
Hustota	4,472 g/cm3
Skupenství	Pevné
Tlak syté páry	100 Pa při 2320K
Rychlost zvuku	3300 m/s
Termické vlastnosti
Tepelná vodivost	17,2 W⋅m−1⋅K−1
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání	1525,85 °C(1 799 K)
Teplota varu	3335,85 °C(3 609 K)
Skupenské teplo tání	11,42 KJ/mol
Skupenské teplo varu	365 KJ/mol
Měrná tepelná kapacita	26,53 Jmol−1K−1
Elektromagnetické vlastnosti
Elektrická vodivost	1,66×106 S/m
Měrný elektrický odpor	596 nΩ·m
Standardní elektrodový potenciál	-2,37 V
Magnetické chování	Paramagnetický
Bezpečnost
GHS02 GHS07 Nebezpečí
R-věty	R11
S-věty	S7/9, S16, S33
Izotopy
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P 87Y umělý 3,35 dne ε – 87Sr  γ 0,48 87Sr 88Y umělý 106,6 dne ε – 88Sr  γ 1,83 88Sr 89Y 100% je stabilní s 50 neutrony 90Y umělý 2,67 dne β− 2,28 90Zr  γ 2,18 90Zr 91Y umělý 58,5 dne β− 1,54 91Zr  γ 1,20 91Zr
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Sc ⋏ Stroncium ≺ Y ≻ Zirkonium ⋎ Lu