Itriu

El itriu ye un elementu químicu de la tabla periódica que'l so símbolu ye Y y el so númberu atómicu ye 39. El so pesu atómicu ye 88,905. Ye una tierra rara de transición del grupu IIIB. Ye un metal platiáu de transición, común nos minerales de tierres rares. Dos de los sos compuestos utilizar pa faer el color coloráu en televisiones en color.

Estronciu ← Itriu → Circoniu
39 Y
Tabla completa • Tabla enantada
Blancu platiáu
Información xeneral
Nome, símbolu, númberu	Itriu, Y, 39
Serie química	Metales de transición
Grupu, periodu, bloque	3, 5, d
Masa atómica	88,90585 u
Configuración electrónica	[Kr]4d¹5s2
Electrones per nivel	2, 8, 18, 9, 2
Propiedaes atómiques
Radiu mediu	180 pm
Electronegatividá	1,22 (Pauling)
Radiu atómicu (calc)	212 pm (Radiu de Bohr)
Radiu covalente	162 pm
Estáu(aos) d'oxidación	3
Óxidu	base débil
Propiedaes físiques
Estáu ordinariu	Sólidu
Densidá	4472 kg/m³
Puntu de fusión	1799 K (1526 °C)
Puntu de bullidura	3609 K (3336 °C)
Entalpía de vaporización	363 kJ/mol
Entalpía de fusión	11,4 kJ/mol
Presión de vapor	5,31 Pa a 1799 K
Varios
Estructura cristalina	Hexagonal
Nᵘ CAS	7440-65-5
Nᵘ EINECS	231-174-8
Calor específica	300 J/(K·kg)
Conductividá llétrica	1,66·10⁶ S/m
Conductividá térmica	17,2 W/(m·K)
Velocidá del soníu	3300 m/s a 293,15 K (20 °C)
Isótopos más estables
Artículu principal: Isótopos del itriu
iso AN Periodu MD Ed PD MeV 89Y Estable con 50 neutrones
Valores nel SI y condiciones normales de presión y temperatura, sacante que se diga lo contrario.
[editar datos en Wikidata]

Carauterístiques principales

Itriu puru

L'itriu ye un metal platiáu, brillante, llixeru, dúctil y maleable. El so puntu de bullidura ye de 3609 K. Químicamente asemeyar a los lantánidos. Ye abondo estable nel aire, yá que ambura percima de los 600 K, pero reactivu en ciertes condiciones. El polvu del metal y los sos forgaxes pueden encender a temperatura ambiente.

L'itriu ye la tierra rara más abondosa. Inclusive apuerta a el doble d'abondosu que'l plomu, pero ye malo d'estrayer. Puede producise por aciu fisión nuclear. Atópase acomuñáu colos elementos del 57 al 71. L'itriu cristaliza en dos modificaciones, α)-Y (hexagonal con empaquetamiento compactu) qu'a 1733 K tresformar en β)-Y (cúbica centrada nel cuerpu).

Llogru

Los metales raros pueden ser estrayíos per mediu de disolventes o a partir de métodos d'intercambiu iónicu. L'itriu puru comercial dixebrar d'otres tierres rares per mediu d'intercambiu iónicu; el metal del itriu llograr por amenorgamientu del fluoruru con calciu. L'óxidu d'itriu Y₂O₃ ye la forma comercial d'esti metal, que s'alcuentra conteníu na gadolinita, que tamién contién gadoliniu, erbiu, europiu, holmiu y reniu. Esti mineral puede topase en Groenlandia, Suecia, Noruega y Colorado. L'itriu tamién puede atopase nel mineral nuevita, común de Colorado, que contién titaniu, tantaliu, fierro y cuarzu, y ye similar al keilhauite, que puede atopase en Noruega. La fergusonita ye un mineral de color café que se quebra de forma vítrea, topáu nos montes Apalaches dende Nueva Inglaterra hasta Carolina del Sur. Ye un columbato y tantalato d'itriu con ceriu, erbiu y uraniu. El mineral conocíu como bastantita en California ye un fluorocarbono de ceriu con lantanu, y el depósitu en Mountain Pass, en California, ye abondu pa astisfacer la demanda comercial de tolos metales de ceriu.

Historia

Johan Gadolin, químicu, físicu y mineralogista finlandés, afayó en 1794 l'itriu nun mineral atopáu en Ytterby, una aldega de Suecia, cerca de Vaxholm. L'itriu foi la primer tierra rara aisllada con ésitu en 1828 por Friedrich Wöhler, un químicu alemán que trabayó con dellos elementos, amás del itriu. Al pasar el tiempu sintetizáronse más elementos a partir de los minerales llograos nes canteres de Ytterby, como l'escandiu y los metales lantánidos pesaos como'l terbiu. Dempués de sintetizar l'itriu, a partir del mesmu mineral sintetizaron otros elementos que tamién deben el so nome a dicha aldega de Suecia, l'erbiu, el terbiu y el iterbiu.

Aplicaciones

• L'itriu utilízase comercialmente na industria metálico para aleaciones.
• L'óxidu d'itriu emplegar pa producir granates d'itriu-fierro (Y₃Fe₅Si₃O₁₂), bien eficientes como filtros de microondes y tamién na tresmisión y transducción d'enerxía acústica.^{[ensin referencies]}
• L'óxidu d'itriu con aluminiu (Y₃Al₅Si₃O₁₂) y gadoliniu (Y₃Gd₅Si₃O₁₂) tienen interesantes propiedaes magnétiques. El d'aluminiu tien una durez de 8.5 na escala de Mohs y úsase como piedra preciosa similar al diamante.^{[ensin referencies]}
• Cantidaes pequeñes del elementu (0,1 a 0,2 %) utilizáronse p'amenorgar el tamañu de granu del cromu, del molibdenu, del titaniu, y del circoniu. Tamién s'utiliza p'aumentar la fuercia d'aleaciones como l'aluminiu y el magnesiu.^{[ensin referencies]}
• Úsase como catalizador pa la polimerización del etilenu.^{[ensin referencies]}
• Utilízase como “atrapador” pa esaniciar osíxenu ya impureces d'otros materiales; esto déxa-y amenorgar l'óxidu de vanadiu y otros metales non ferrosos.^{[ensin referencies]}
• Utilizáu como componente de les pantalles intensificadores de les unidaes de rayos X.^{[ensin referencies]}
• Agregu na formulación de les bateríes de Li-ion: LiFePO₄ pasa a ser LiFeYPO₄ aumentando'l númberu de ciclos útiles y ameyorando la velocidá de recarga. Estes bateríes utilizar en motocicletes llétriques.^{[ensin referencies]}
• El Yttralox ye una cerámica tresparente fecha a partir d'óxidu d'itriu, que tien un puntu de fusión de 2477 K. Ye usada en lentes que tienen qu'aguantar altes temperatures, ventanes infrarroxes, láseres y llámpares d'alta intensidá.^{[ensin referencies]}
• L'itriu forma la matriz de los fósforos d'itriu y europiu activaos, qu'emiten una lluz brilloso y colorao clara cuando son escitaos por electrones. La industria de la televisión utiliza esos fósforos na manufactura de pantalles de televisión. Esto llógrase añadiendo pequeñes cantidaes d'europiu al vanadato d'itriu.^{[ensin referencies]}
• En pequeñes cantidaes añader óxidu d'itriu a les superaleaciones de níquel usaes en turbinas d'aviación pa caltener les sos propiedaes mecániques a altes temperatures.^{[ensin referencies]}

L'usu del itriu ta inda creciendo, debíu en realidá a les sos bones condiciones pa producir catalizadores y rellumu nel cristal.

YSZ y PSZ

La zirconia estabilizada con itriu (Yttrium stabilized zirconia) ye una cerámica basada n'óxidu de circoniu, na cual la so particular estructura cristalina d'óxidu de circoniu vuélvese estable a temperatura ambiente pola adición d'óxidu d'itriu. El ZrO₂ puru tien una estructura cristalina tetragonal estable a temperatures percima de los 1273 K, pero camuda a una estructura cristalina monoclinica per debaxo d'esta temperatura. Esti tresformamientu produz un abrupto cambéu nes dimensiones de la estructura cristalina, acompañáu pola acumuladura d'esfuercios y una posible quebra. Cuando la zirconia ye esfrecida a partir d'una temperatura de 1273 K, el cambéu de volume (espansión de 3.25 %) causa que se desmorone el material. Sicasí, si añade una pequeña cantidá d'itriu al ZrO₂, la so fase tetragonal puede estabilizase a temperatura ambiente. Aparte del itriu, pueden usase manganesio y calciu. El tamañu del estabilizador ye críticu. L'itriu tien de ser uniformemente distribuyíu por tola microestructura del ZrO₂. Esto llógrase entemeciendo los dos materiales en forma de polvu, con un tamañu de partícules ente los 0.05 y 1 μm. Nun se precisa un cambéu de fase pa llevar a cabu esti amiestu.
En casu de que nun s'amieste abondu itriu pa estabilizar la zirconia, y con axustes nel tamañu de partícula y procesos de control, llógrase un amiestu de la fase cúbica estabilizada y la fase monoclínica inestable que tien una alta resistencia a quebrar. Esti amiestu metaestable, conocida como zirconia parcialmente estabilizada (PSZ, Partially stabilized zirconia), va someter a transformación si ye lo suficientemente alteriada. Si una parte ta fecha d'esta cerámica, y la parte ye sometida a impacto, vibraciones o otru tipu de condición que-y cause esfuerzo de tensión, l'esfuerciu va faer que'l material absuerba enerxía abonda por que se empiece a manifestar el tresformamientu de la fase monoclínica. El tresformamientu llevar a cabu nel entamu de dalguna quebra que crez nel material, lo que resulta nun amenorgamientu del esfuerciu y, a cambéu, arrobinando quebrar y amontando la durez del material cerámicu.

Estructura del YSZ

Aplicaciones del YSZ

• Como refrigerante, por casu en motores d'aviones.
• Como recubrimientu de barrera térmica en turbinas de gas.
• Como una electrocerámica por cuenta de les sos propiedaes de ion-conductor, por casu, pa determinar el conteníu d'osíxenu n'escapes de gases, pa midir pH n'agua a alta temperatura, en celdes de combustible.
• Ye usáu na producción de célules de combustible d'óxidu sólidu (SOFC n'inglés). El YSZ ye usáu como l'electrolitu sólidu, que dexa al ion d'osíxenu conducir mientres bloquia la conducción d'electrones. Pa llograr la conducción d'iones abondos, un SOFC con un electrolitu YSZ ten de ser operáu a altes temperatures (800 °C-1000 °C). Mientres ye ventaxosu que'l YSZ caltenga robustez mecánica a estes temperatures, xeneralmente les altes temperatures necesaries son una desventaxa de SOFCs avezaes, y ye una de les mayores barreres pa la so comercialización esitosa. L'alta densidá del YSZ tamién ye necesaria pa llograr dixebrar físicamente'l combustible gaseosu del osíxenu, d'otra manera'l sistema electroquímicu nun produciría nenguna enerxía llétrica.
• Por cuenta de la so durez y propiedaes óptiques na so forma de monocristal (zirconia cúbica), ye usáu en xoyería.
• Como un material pa cuchielles non metáliques (producíu por compañíes como Boker y Kyocera)
• El YSZ dopado con materiales de tierres rares puede actuar como fósforu termógrafo y un material luminiscente.
• Históricamente foi usáu pa cuerdes brilloses en llámpares de Nernst.

Isótopos

L'itriu natural componer de solamente un isótopu (Y-89). Los radioisótopos más estables son Y-88 que tien un periodu de semidesintegración de 106,65 díes y Y-91 con unu de 58,51 díes. El restu d'isótopos tienen unos periodos de semidesintegración de menos qu'un día sacante Y-87 que tien unu de 79,8 hores. Catalogar 26 isótopos inestables. El ion Y³⁺ ye diamagnético.

Procuros

L'itriu ye peligrosu nel ambiente de trabayu, por cuenta de que les partícules y los gases pueden ser esneldaos nel aire. Puede producir dañu nos pulmones, especialmente mientres esposiciones al llargu plazu. L'itriu puede tamién causar cáncer n'humanos, según aumentar les posibilidaes de cáncer de pulmón cuando ye esneldáu. Finalmente, pue ser una amenaza pal fégadu cuando s'atropa nel cuerpu humanu.

Ver tamién

• Batería de litiu fierro fosfatu ya itriu

Bibliografía

• Brady, G. et all (2002): Materials handbook [1929], 15a edición, New York, McGraw-Hill
• Jacobs, J. et all (2005): Engineering materials technology, structures, processing, properties, and selection [1985], 5a edición, New Jersey, Pearson
• Los Alamos National Laboratory - Yttrium
• Encyclopedia Britannica - Yttrium
• UAM - Itriu (enllaz rotu disponible n'Internet Archive; ver l'historial y la última versión).

Enllaces esternos

• Wikimedia Commons acueye conteníu multimedia sobre Itriu.
• WebElements.com - Yttrium
• EnvironmentalChemistry.com - Yttrium

• Datos: Q941
• Multimedia: Yttrium