39  Y
Yttrium 

 

Voorkomen
Naam
Wingebieden
Ontdekking
Bereiding vroeger
Bereiding nu
Toepassingen en toelichting
Verdere toepassingen

 

 

 

VOORKOMEN

3,3.10-3 % van de aardkost (tot 16 km diepte) bestaat uit yttrium; het is het  29e element in rangorde van voorkomen. 

Yttrium komt voor in een groot aantal mineralen, bijvoor­beeld:

allaniet-Y (Y,Ce,­Ca)2(Al,Fe+33(Si­O4)3OH 
bastnaesiet-Y (Y,La)CO­3
betafiet (Ca,Na,U)2(Ti,Nb,Ta)2O6OH 
euxe­niet-Y  (Y,Ca,Ce,U,­Th)­(Nb,Ti,Ta)2O6
ferguso­niet-Y YNbO4 
gadoliniet-Y Y,Fe2+Be2Si­2O10 
samars­kiet   (Y,Ce,U,Fe+3)3(Nb,Ta,Ti)5O16 
xenotiem-Y of yttri­um­spaat   YPO4

 

 

 

 

 

 

                      

Men treft yttrium, dat tot de zeld­zame aardmetalen wordt gerekend, ook aan in monaziet(zand). 

Maansteen bevat relatief veel yttrium. 

WINGEBIEDEN

De belangrijkste wingebieden liggen in Austra­liŽ, China, MongoliŽ, India, Brazi­liŽ, de Verenigde Staten van Amerika, Malei­siŽ, Rusland, Tanzania, Burundi, Zambia, Madagaskar, Noorwegen, Zweden, Canada, Japan, Duitsland, Oostenrijk en Zuid-Afrika. 

NAAM

De naam yttrium is, evenals ytterbium, terbium en erbium, afkomstig van de plaats waar het mineraal, waarin dit element voor het eerst werd aange­toond, is gevonden: Ytterby in Zweden. 

ONTDEKKING

Yttrium werd in 1794 als ‘nieuw oxide’ ontdekt in de door J. Gadolin en A.G. Ekeberg uit gadoliniet en euxeniet verkregen 'aarde', die in 1797 door C.G. Mosander ‘yttria’ werd genoemd (zie ook 58 - Cerium). Later bleek deze aarde meerdere elementen te bevatten.  Yttriumoxide werd in 1843 door C.G. Mosander in vrij zuivere toestand geÔsoleerd.

In 1824 slaagde F. WŲhler er in zeer onzuiver yttrium te bereiden door reductie van het chloride met kalium. Het metaal werd pas in 1935 in redelijk zuivere vorm bereid door S.S. West en B.S. Hopkins.

BEREIDING VROEGER

Oorspronkelijk werden de zeldzame aarden geschei­den op grond van (uiterst kleine) verschillen in de oplosbaarheid van (hydr)oxi­den, oxalaten of sulfaten in loog. Het belangrijkste verschil in de oplos­baarheid treedt op bij het dubbelzout Ln2(SO4)3.Na2SO4­.xH2O, waarin Ln ťťn van de zeld­zame aardme­talen voorstelt. De oplosbaarheid neemt licht toe naarmate de atoommassa van het lanthanide toeneemt. De verschillen zijn zo klein dat vele malen herkris­talli­se­ren (1.000 x was geen uitzonde­ring) noodza­ke­lijk was voor een redelijke schei­ding.

 

Yttrium werd bereid door reductie van het chloride met natrium, kalium of calcium.

BEREIDING NU

Pas toen moderne scheidingsmethoden als vloeistofextrac­tie en ionenwisseling waren ontwikkeld (ca. 1950), werd het mogelijk de zouten van de zeldza­me aarden in redelij­ke hoeveelheden te scheiden. Hierbij ge­bruikt men een waterige oplossing die wordt geŽxtraheerd met tri-n-butyl­fos­faat. Deze bewerking kan als continuproces worden uitgevoerd. 

 

Om de zouten van de zeldzame aardmetalen te verkrijgen wordt monaziet behan­deld met geconcentreerd zwavel­zuur (bij 200į C), waarbij oplossingen ontstaan van de sulfaten van lanthaan, thorium en de andere in het materiaal aanwezige zeldzame aarden. 

 

Yttrium wordt bereid door reductie van het fluoride of oxide met calcium en door elektrolyse van het gesmolten chloride.

TOEPASSINGEN EN TOELICHTING

Turbinemotor

Legeringen van aluminium met magnesium en yttrium hebben een hoge mechanische weerstand en worden gebruikt bij onderdelen van turbinemotoren van vliegtuigen. Ook worden keramische onderdelen van yttriumoxide gebruikt. 

 

Kleuren-tv

Yttriumvanadaat (YVO4) en yttriumoxide (Y2O3), waaraan een weinig europiumverbin­ding wordt toegevoegd, worden gebruikt als rode fosforesce­rende stof in kleurentele­visies en monitoren. Y2O2S gedoteerd met terbiumverbindingen wordt gebruikt als groene fosforescerende stof.

 

Cameralens

Yttriumoxide, (Y2O3), toegevoegd aan glas, verhoogt de brekingsindex en vermindert de aberratie. Het aldus ver­kregen glas (Yttralox) is daardoor zeer geschikt voor lenzen van camera's en andere optische apparatuur.

 

Vuurvaste steen

In vuurvaste stenen wordt, naast een aantal andere oxiden (bv. aluminium- en silicium­oxide), yttriumoxide (Y2O3) toegepast. Dit oxide is zeer hittebestendig en stabiliseert de kristalstructuur.

 

Laser

In YAG-(Yttrium-Aluminium-Garnet)lasers worden Y3Al5­O12-kristallen ge­bruikt, gedoteerd met een andere zeldzame aarde (bijv. Nd) en omgeven door xenonlampen. Deze laser geeft infrarood licht (golflengte 1,06 mm), is zeer sterk (continu 100 W; pulsen van 1 TW) en kent vele toepassingen: van het graveren van merknamen in het lemmet van messen (Christofle) tot onderzoek naar kernfusie. 

 

Radar (filter)

In radarapparatuur worden YIG (Yttrium-Iron-Garnet; Y3Fe5O12) - kristallen gebruikt als microgolffilter. Dit keramische materiaal heeft bijzonder goede, blijvende magnetische eigenschappen. Het wordt eveneens toegepast in (tv-)zenders voor satellieten en is uitermate geschikt voor het overbrengen van akoestische energie.  

VERDERE TOEPASSINGEN

Toepassingen als niet-ontleedbare stof (element) of als legering:

geneeskunde: bestraling met behulp van naalden die 90Y bevatten een filmlaag yttrium op een keramisch substraat van strontiumtitanaat levert de meest gevoelige magnetometer ter wereld op. Hiermee kunnen de magnetische velden worden gemeten, die worden veroorzaakt door de microstroompjes in de hersenen.

magnetisch materiaal voor diskettes (YCo5 en Y2Co17)

metallurgie (toevoeging aan diverse metalen om de hardheid te verhogen)

permanente magneten (YCo5, Y2Co17)

 

Toepassingen als ontleedbare stof (verbinding):

geneeskunde     bij onderzoek naar kwaadaardige vochtophoping in longen of 
                      buikholte en bij onderzoek naar ontstekingen in het gewrichtskapselvlies 90Y2(SiO3)3
gloeikousen voor gasverlichting Y2O3 met ZrO2
imitatiediamant Y3Al5O12
imitatie-edelsteen  Y2O3
keramisch materiaal, o.a. voor laboratoriumkroezen Y2O3
magneten, o.a. voor computergeheugens Y3Fe5O12
  Y3Al5O12
supergeleiding  YBa2Cu3O7 
verbeteren van de eigenschappen van keramiek Y2O3 

 

 

 

 

 

 

 

wordt toegevoegd aan keramiek van zirkoniumoxide, dat onder meer wordt gebruikt in de lambda-sonde van de autokatalysator.