Ittrio

elemento chimico con numero atomico 39
Ittrio
   

39
Y
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   
stronzio ← ittrio → zirconio
Aspetto
Generalità
Nome, simbolo, numero atomicoittrio, Y, 39
Seriemetalli di transizione
Gruppo, periodo, blocco3(IIIB), 5, d
Densità4 472 kg/m³
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico88,90585
Raggio atomico (calc.)180 (212) pm
Raggio covalente162 pm
Configurazione elettronica[Kr]4d15s2
e per livello energetico2, 8, 18, 9, 2
Stati di ossidazione3 (base debole)
Struttura cristallinaesagonale
Proprietà fisiche
Stato della materiasolido
Punto di fusione1 799 K (1 526 °C)
Punto di ebollizione3 609 K (3 336 °C)
Volume molare19,88 × 10−6  m³/mol
Entalpia di vaporizzazione363 kJ/mol
Calore di fusione11,4 kJ/mol
Tensione di vapore5,31 × 10−4 Pa a 1 799 K
Velocità del suono3 300 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS7440-65-5
Elettronegatività1,22 (Scala di Pauling)
Calore specifico300 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica1,66 × 106 /m·Ω
Conducibilità termica17,2 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione600 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione1 180 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione1 980 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione5 847 kJ/mol
Energia di quinta ionizzazione7 430 kJ/mol
Energia di sesta ionizzazione8 970 kJ/mol
Energia di settima ionizzazione11 190 kJ/mol
Energia di ottava ionizzazione12 450 kJ/mol
Energia di nona ionizzazione14 110 kJ/mol
Energia di decima ionizzazione18 400 kJ/mol
Isotopi più stabili
isoNATDDMDEDP
89Y100% Sr è stabile con 50 neutroni
90Ysintetico 2,67 giorniβ90Zr
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

L'ittrio è l'elemento chimico di numero atomico 39 (gruppo 3 della tavola periodica). Il suo simbolo è Y. È un metallo di transizione dall'aspetto argenteo, è comune nei minerali delle terre rare e non si trova mai in natura come elemento libero. L'isotopo 89Y è l'unico isotopo stabile e l'unico che si trova sulla crosta terrestre.

Nel 1787, Carl Axel Arrhenius scoprì, nei pressi di Ytterby in Svezia, un nuovo minerale e lo chiamò ytterbite. Due anni più tardi, Johan Gadolin individuò l'ossido di ittrio nel campione di Arrhenius. Nel 1827 l'ittrio elementare è stato isolato da Friedrich Wöhler.[1]

Gli usi più importanti dell'ittrio sono i LED e i fosfori, in particolare quelli rossi del tubo a raggi catodici dei televisori. L'ittrio trova impiego anche anche nella produzione di elettrodi, elettroliti, filtri elettronici, laser, superconduttori, in varie applicazioni mediche e come oligoelemento in vari materiali per migliorarne le loro proprietà.

Non si conosce nessun ruolo biologico dell'ittrio e l'esposizione ai suoi composti può causare malattie polmonari negli esseri umani.

Indice

CaratteristicheModifica

 
Ittrio

L'ittrio è un metallo dall'aspetto argenteo e lucente, relativamente stabile all'aria, possiede una reattività chimica simile a quella dei lantanoidi. Gli sfridi e i trucioli di questo metallo bruciano all'aria quando la loro temperatura supera i 400 °C. In forma di polvere fine può incendiarsi spontaneamente. Il suo stato di ossidazione tipico è +3.

ApplicazioniModifica

L'ossido di ittrio è il suo composto più importante, impiegato per produrre i fosfori YVO4-Eu e Y2O3-Eu usati per generare il colore rosso nei tubi catodici dei televisori.
Tra gli altri usi si annoverano i seguenti:

  • l'ossido di ittrio è usato per produrre granati di ittrio e ferro, efficaci filtri di microonde;
  • i granati a base di ittrio, ferro, alluminio e gadolinio (ad esempio Y3Fe5O12 e Y3Al5O12) hanno interessanti proprietà magnetiche. Il granato di ittrio e ferro è un efficiente trasduttore di energia acustica; il granato di ittrio e alluminio (denominato YAG) ha una durezza di 8,5 ed è usato anche come gemma (diamante sintetico);
  • piccole quantità di ittrio (tra lo 0,1% e lo 0,2%) sono usate per ridurre la granulometria del cromo, del molibdeno, del titanio e dello zirconio; è anche usato per rinforzare le leghe di alluminio e magnesio;
  • Concorre a rendere stabile su intervalli di temperatura compresi tra 1170 °C e oltre 2370 °C l'ossido di zirconio (zirconia) evitandone le variazioni volumetriche nei TBC (Thermal barrier coatings)[non chiaro]
  • è usato come catalizzatore della polimerizzazione dell'etilene;
  • il granato di ittrio e alluminio, il fluoruro di ittrio e litio e il vanadato di ittrio sono usati, insieme ad agenti droganti quali il neodimio o l'erbio, nella produzione di laser infrarossi;
  • viene usato per disossidare il vanadio e altri metalli non ferrosi.
  • l'isotopo 90Y è utilizzato per radiomarcare microsfere di cristallo o resina utilizzate per la radioembolizzazione in pazienti con HCC (epatocarcinoma) inoperabile.

L'ittrio è stato preso in considerazione come nodulizzante per ottenere ghisa nodulare, più duttile (la grafite così forma noduli compatti invece di fiocchi, che sono inizio di frattura). L'ittrio si può usare in formulazioni di ceramiche e vetri speciali, perché l'ossido di ittrio ha un punto di fusione molto alto e conferisce loro resistenza agli urti e basso coefficiente di espansione termica.

StoriaModifica

L'ittrio (da Ytterby, un villaggio svedese vicino Vaxholm) fu scoperto da Johan Gadolin nel 1794 e isolato da Friedrich Woehler nel 1828 come estratto impuro di ittrite, attraverso la riduzione di cloruro di ittrio anidro (YCl3) con potassio. La ittrite (Y2O3) è l'ossido di ittrio e fu scoperto da Johan Gadolin nel 1794 in un minerale di gadolinite proveniente da Ytterby.

Nel 1843 Carl Gustav Mosander fu in grado di dimostrare che le ittriti si potevano dividere negli ossidi (o terre) di tre elementi diversi. "Ittrite" fu il nome usato per il più basico e gli altri vennero chiamati erbite e terbite.

Curiosamente, molti minerali contenenti terre rare e altri elementi poco diffusi in natura si trovano concentrati in una cava vicino a Ytterby. Oltre all'ittrio, anche l'erbio, il terbio e l'itterbio prendono il nome da questa località svedese.

DisponibilitàModifica

L'ittrio si trova in quasi tutti i minerali delle terre rare e dell'uranio e non viene mai rinvenuto allo stato nativo. Industrialmente viene ottenuto dalla sabbia di monazite (un ortofosfato di lantanoidi che ne contiene circa il 3%) e dalla bastnasite (un carbonato di lantanoidi che ne contiene circa lo 0,2%).

Viene ottenuto in vari modi, principalmente per riduzione del fluoruro di ittrio con calcio metallico. È piuttosto difficile separarlo dalle altre terre rare. Una volta isolato, si presenta di solito in forma di polvere grigia.

I campioni di rocce lunari prelevati dalle varie missioni Apollo mostrano un contenuto di ittrio relativamente alto.

IsotopiModifica

L'ittrio in natura si compone di un solo isotopo, 89Y. I radioisotopi più stabili sono 88Y, con un'emivita di 106,65 giorni e 91Y, la cui emivita è di 58,51 giorni. Tutti gli altri suoi isotopi hanno un tempo di dimezzamento inferiore alle 24 ore, eccezion fatta per 87Y, che si dimezza in 79,8 ore. La principale modalità di decadimento degli isotopi più leggeri di 89Y è la cattura elettronica cui segue un decadimento beta.

Dell'ittrio sono stati identificati altri 26 isotopi instabili. 90Y esiste in equilibrio con il suo isotopo genitore, 90Sr, il quale può essere ottenuto da reazioni nucleari di fissione.

PrecauzioniModifica

Il contatto con composti di questo elemento, da considerarsi pericoloso, è raro per la maggior parte delle persone. I sali di ittrio sono sospetti cancerogeni e, non essendo l'ittrio normalmente trovato nei tessuti umani, l'eventuale ruolo biologico di questo ione è sconosciuto.

NoteModifica

  1. ^ CRC contributors, Yttrium, in Lide, David R. (a cura di), CRC Handbook of Chemistry and Physics, vol. 4, New York, CRC Press, 2007–2008, p. 41, ISBN 978-0-8493-0488-0.

BibliografiaModifica

Voci correlateModifica

Altri progettiModifica

Collegamenti esterniModifica

Controllo di autoritàLCCN: (ENsh85149410 · GND: (DE4067222-0 · BNF: (FRcb12168271v (data)
  Portale Chimica: il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia