Иттрий

(от назв. Селения Иттербю, Ytterby в Швеции. Лат. Yttrium) Y, хим. Элемент III гр. Периодич. Системы. Ат. Н. 39, ат. М. 88,9059. Относится к редкоземельным элементам. Прир. И. Состоит из одного стабильного изотопа 89Y. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 1,5.10-28 м 2. Конфигурация внеш. Электронных оболочек 4d15s2. Степень окисления +3. Энергия ионизации при последоват. Переходе от Y0 к Y3+ соотв. 6,2171, 12,24 и 20,52 эВ. Атомный радиус 0,181 нм. Ионный радиус (в скобках указаны координац. Числа) Y3+ 0,104 нм (6), 0,110 нм (7), 0,116 нм (8), 0,122 нм (9). Содержание И. В земной коре 2,0.10-3% по массе, в морской воде - 3.10-4 мг/л. Вместе с др. РЗЭ содержится в минералах ксенотиме, фергюсоните, эвксените, гадолините, браннерите, иттропаризите, иттрофлюорите, талените, иттриалите и др.

Осн. Пром. Типы месторождений И. Россыпи, содержащие ксенотим, эвксенит и фергюсонит, гранитные пегматиты с ксенотимом и титано-тантало-ниобатами И., а также гидротермальные месторождения, связанные с субщелочными гранитоидами и содержащие ксенотим и иттропаризит. Кроме того, И. Может быть получен попутно при переработке нек-рых руд U (золото-браннеритовые конгломераты, урансодержащие фосфориты, каменные и бурые угли), Th (ксенотим-ферриторитовые месторождения), Nb и Та (фергюсонитовые, эвксенитовые, самарскитовые руды). Благодаря большим масштабам переработки апатитового сырья, источниками И. Можно считать апатиты, несмотря на низкое содержание в них И. Общие запасы Y2O3 (без социалистич. Стран) составляют 34,6 тыс.

Т. Главнейшие месторождения И. Расположены в КНР, СССР, США, Канаде, Австралии, Индии, Малайзии, Бразилии. И. - металл светло-серого цвета. До 1482°С устойчива a-форма. Решетка гексагональная типа Mg, a =0,36474 нм, с= 0,57306 нм, z = 2, пространств. Группа P63/mmc. Рентгеновская плотн. 4,472 г/см 3, измеренная - 4,45 г/см 3. Выше 1482 °С устойчива р-форма. Решетка кубическая типа a-Fe, а= 0,408 нм, z = 2, пространств. Группа Im3m. DH0 перехода a . B 4,98 кДж/моль. Т. Пл. 1528°С, т. Кип. Ок. 3320 °С. С 0p 26,52 Дж/(моль. К). DH0 пл 11,32 кДж/моль, DH0 возг 423,0 кДж/моль. S029844,43 Дж/(моль. К). Давление пара 6,15.10-2 Па (1700 К). Температурный коэф. Линейного расширения 1,08.10-5 К -1. R 6,5.10-7 Ом. М. Парамагнитен, магн. Восприимчивость +2,15.10-6 (292 К), 2,43.10-6 (90 К).

Твердость по Бринеллю 628 МПа. Модуль упругости 66 ГПа. Модуль сдвига 264 ГПа. Коэф. Пуассона 0,265. Коэф. Сжимаемости 26,8.10-7 см 2/кг. Легко поддается мех. Обработке. И. Куют и прокатывают до лент толщиной 0,05 мм на холоду с промежут. Отжигом в вакууме при 900-1000 °С. На воздухе И. Покрывается тонкой устойчивой пленкой оксидов, при 370-425 °С образуется черная плотно пристающая оксидная пленка. Интенсивное окисление начинается выше 760 °С. Компактный металл медленно окисляется кислородом воздуха в кипящей воде, легко реагирует с минер. К-тами и медленно с уксусной к-той, относительно инертен к фтористоводородной к-те. И. Взаимод. С Н 2 при 315-1540°С, образуя гидриды разл. Состава. При 760 °С соединяется с N2, давая нитрид YN, при нагр.

Реагирует также с галогенами, С, S, Р. Ниже приводятся сведения о наиб. Важных соед. И. Оксид (сесквиоксид) Y2 О 3 - бесцв. Кристаллы. При обычном давлении существует в двух кристаллич. Модификациях. С кубич. Решеткой типа Тl2 О 3 (а= 1,061 нм, z = 16, пространств. Группа Iа3) и с гексагональной (а= 0,381 нм, с =0,609 нм, z = 1, пространств. Группа ). Т-ра полиморфного перехода 2277 °С, DH0 перехода ок. 54 кДж/моль. При 3,5 МПа и 550 °С образуется моноклинная модификация. Т. Пл. 2430 °С, т. Кип. Ок. 4300 °С. Измеренная плотн. 4,85 г/см 3, рентгеновская - 5,02. С 0p 102,5 Дж/(моль. К). DH0 обр -1905 кДж/моль, DH0 пл 83 кДж/моль. S0298 99,16 Дж/(моль. К). Практически не раств. В воде. Раств. В минер. К-тах. Получают оксид разложением нитрата, оксалата, карбоната или др.

Соед. И. На воздухе, обычно при 800-1000 °С. Оксид И. - компонент спец. Стекол для оптич. Приборов, жаропрочной и прозрачной керамики, дисперсионно упрочненных жаропрочных сплавов на основе Ni и Zr, стабилизатор ZrO2. Оксид И., активированный Еu, - красный люминофор для экранов цветного телевидения. Его используют также для получения иттрий-железных и др. Иттриевых гранатов (см. Гранаты синтетические), оксисульфида и ортованадата И. Иттрий-бариевая керамика (оксокупрат И., бария состава YBa2Cu3O7_x) - высокотемпературный сверхпроводящий материал с т-рой перехода в сверхпроводящее состояние ~ 90-100 К. При х =0,31 кристаллизуется в ромбич. Сингонии (а= 0,38829 нм, b= 0,38223 нм, с =1,1690 нм, пространств. Группа Рттт).

Получают спеканием Y2O3, BaO и СuО при 950-1100 °С в атмосфере О 2, методами криохим. Технологии и др. Трифторид YF3 - бесцв. Кристаллы. Существует в двух модификациях. С ромбич. Решеткой типа Fe3C (a =0,6367 нм, b =0,6859 нм, с =0,4394 нм, z = 4, пространств. Группа Рпта. Рентгеновская плотн. 5,069 г/см 3) до 1077°С и гексагональной (а = 0,412 нм, с= 0,423 нм, z = 1, пространств. Группа Р3т1) выше 1077 °С. Т. Пл. 1155°С, т. Кип. 2230 °С. С 0p 94,9 Дж/(моль. К). DH0 обр -1718 кДж/моль. S0298100 Дж/(моль. К). Образует кристаллогидраты. Получают гидраты осаждением из р-ров солей И. При действии фтористоводородной к-ты, безводную соль обезвоживанием гидратов, взаимод. Y2O3 с газообразным HF или F2, разложением фтораммонийных комплексов при 400-500 °С.

Используют при получении И. Металлотермич. Способом. Li[YF4], легированный Но, - лазерный материал. Трихлорид YCl3 - бесцв. Гигроскопичные кристаллы с моноклинной решеткой типа АlСl3 ( а =0,692 нм, b =1,192 нм, с= 0,644 нм, b = 111,0°, z = 4, пространств. Группа С2/m). Т. Пл. 721 °С, т. Кип. 1482 °С. Измеренная плотн. 2,8 г/см 3 (18 °С), рентгеновская 2,61 г/см 3. С 0p 92,1 Дж/(моль. К). DH0 обр -1000 кДж/моль. S0298 113 Дж/(моль. К). Хорошо раств. В воде. Образует кристаллогидраты. Получают взаимод. Смеси Сl2 и ССl4 с Y2O3 или Y2(C2O4)3 выше 200 °С, хлорированием И. Выше 100 °С и др. М. Б. Использован для получения чистого И. Металл отермич. Способом. Гидроксид Y(OH)3 - бесцв. Творожистый осадок, сильно гидратированный. Образуется при обработке водорастворимых солей И.

Щелочами (начинает осаждаться при рН 6,5-7,0). Подвергается старению. В присут. СО 2 превращ. В гидратированные основные карбонаты И. Водорастворимые соли И. - хлорид, нитрат, перхлорат, сульфат, ацетат, формиат и др. При упаривании р-ра выделяются в форме кристаллогидратов, напр. Y(NO3)3.6Н 2 О, Y2(SO4)3.8H2O. В разб. Водных р-рах соли И. Гидролизуются с образованием основных солей. При прокаливании солей кислородсодержащих к-т они переходят в оксид. Важнейшие комплексные соед. И. - нитраты, сульфаты, хлориды, фториды, b-дикетонаты и др. Соед. С монодентатными лигандами малоустойчивы и в р-рах обычно полностью диссоциируют. Однако полидентатные лиганды (комплексоны, гидроксикислоты, b-дикетоны и др.) образуют с И. Комплексные соед.

Высокой устойчивости. Координац. Число И. В комплексных соед. С полидентатными лигандами обычно больше шести. В ряду РЗЭ по величине атомного и ионного радиусов И. Занимает место между Тb и Dy. Однако в зависимости от состава и строения комплексных соед. По величине константы устойчивости комплексов И. Иногда "перемещается" в сторону легких РЗЭ и может при разделении образовывать общие фракции даже с Sm. "Перемещение" И. В ряду РЗЭ с изменением природы лиганда считают перспективным для разработки эффективных методов выделения и очистки И. Из смесей РЗЭ. Соед. И. Извлекают из смесей с соед. Др. РЗЭ экстракцией и ионным обменoм. Металлич. И. Получают восстановлением безводных галогенидов И. Литием или кальцием с послед. Отгонкой примесей.

И. - легирующая и модифицирующая добавка к чугунам, сталям и сплавам. Его используют при получении высокопрочного чугуна (с шаровидным графитом), нержавеющих и жаростойких хромистых сталей. И. Повышает жаростойкость и жаропрочность сплавов на основе Ni, Co, Cr, Nb и др., увеличивает прочность и пластичность тугоплавких металлов и сплавов на основе W, Hf, Zr, Mo, Та, упрочняет титановые, медные и др. Сплавы, входит в состав сплавов на основе Mg и Аl, используемых в авиационной технике. В электронике и радиотехнике сплавы И. С La, Al, Zr применяют в качестве геттеров. Из тугоплавких и огнеупорных материалов на основе боридов, сульфидов и оксидов И. Изготовляют катоды для мощных генеpаторов. Ортованадат и оксисульфид И., активированные Еu, - красные люминофоры для цветного телевидения, оксисульфид, активированный Тb, - люминофор для мед.

Диагностики, алюминат И. - лазерный материал. В 1794 Ю. Гадолин выделил из минерала иттербита оксид элемента, к-рый он назвал И. Однако в 1843 К. Мосандер показал, что этот оксид на самом деле является смесью оксидов Y, Еr и Тb, и выделил из этой смеси Y2O3. Металлич. (нечистый) И. Впервые получил Ф. Вёлер в 1828. Лит. См. При ст. Редкоземельные элементы. Л. И. Мартыненко. С. Д. Моисеев. Ю. М. Киселев. .