Hechos Sobre El Itrio

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Propiedades, fuentes y usos del elemento itrio.

El itrio se descubrió a fines del siglo XVIII, pero solo en las últimas décadas este metal suave y plateado ha tenido un uso generalizado en química, física, tecnología informática, energía, medicina y otros campos.

En la Tabla Periódica de los Elementos, el itrio se encuentra entre los metales de transición, que incluyen algunos elementos más conocidos, como la plata y el hierro. Los metales de transición tienden a ser fuertes pero flexibles, por lo que algunos de ellos, como el cobre y el níquel, son ampliamente utilizados para los cables. Los cables y varillas de itrio también se utilizan en electrónica y energía solar. Yttrium también se usa en láseres, cerámicas, lentes de cámara y docenas de otros artículos.

El itrio es también uno de los elementos de tierras raras. A pesar de su nombre, los elementos de tierras raras son bastante abundantes en todo el mundo. Los 17 elementos de tierras raras incluyen itrio, escandio y 15 lantánidos (los elementos metálicos con números atómicos del 57 al 71). Se han vuelto indispensables en la fabricación de teléfonos celulares y otras tecnologías.

Sin embargo, el itrio rara vez se utiliza por sí solo. En cambio, los investigadores lo utilizan para formar compuestos, como el óxido de cobre ytonio y bario (YBCO), que ayudó a iniciar una nueva fase de investigación de superconductividad a alta temperatura. El itrio también se agrega a las aleaciones metálicas para ayudar a mejorar la resistencia a la corrosión y la oxidación.

"Como muchos otros elementos, no encontrará itrio como un elemento o compuesto de uso general", dijo Joseph Gambogi, especialista en productos minerales del Centro Nacional de Información sobre Minerales del Servicio Geológico de los Estados Unidos. "Más bien, el itrio y sus compuestos se agregan a otros materiales para mejorar las propiedades de otros materiales".

Mas Subramanian, profesor de ciencia de materiales en la Universidad Estatal de Oregón, estuvo de acuerdo. "En todos estos casos, el itrio se usa para estabilizar las estructuras". Subramanian y su equipo en OSU combinaron itrio con indio y manganeso para formar un pigmento azul vivo llamado YinMn Blue. "El manganeso es realmente lo que le dio color, pero el itrio ayudó a mantener la estructura unida", dijo a WordsSideKick.com.

Solo los hechos

  • Número atómico (número de protones en el núcleo): 38
  • Símbolo atómico (en la tabla periódica de elementos): Y
  • Masa atómica: 88.906
  • Punto de fusión: 2,772 Fahrenheit (1,522 Celsius)
  • Punto de ebullición: 6.053 F (3.345 C).
  • Densidad: 4,47 gramos por centímetro cúbico
  • Estado a temperatura ambiente: Sólido

Configuración electrónica y propiedades elementales del itrio.

Configuración electrónica y propiedades elementales del itrio.

Crédito: Greg Robson / Creative Commons, Andrei Marincas Shutterstock

Historia

En 1787, un teniente del ejército sueco y químico a tiempo parcial llamado Carl Axel Arrhenius descubrió una roca negra inusual al explorar una cantera cerca de Ytterby, una pequeña ciudad cerca de la capital de Suecia, Estocolmo. Pensando que había descubierto un nuevo mineral que contenía tungsteno, Arrhenius envió el espécimen a Johan Gadolin, un mineralogista y químico en Finlandia, para su análisis.

Gadolin aisló el itrio dentro del mineral, que más tarde se llamó gadolinita en su honor. Yttrium fue nombrado por Ytterby.

En 1843, un químico sueco llamado Carl Gustaf Mosander estudió muestras de itrio y descubrió que contenían tres óxidos. En la época se llamaban itria, erbia y terbia. Ahora se conocen como óxido de itrio blanco, óxido de terbio amarillo y óxido de erbio de color rosa, respectivamente. Un cuarto óxido, óxido de iterbio, fue identificado en 1878.

Fuentes de itrio

Aunque el itrio fue descubierto en Escandinavia, es mucho más abundante en otros países. China, Rusia, India, Malasia y Australia son los principales productores de itrio. En abril de 2018, los científicos descubrieron lo que creen que es un depósito masivo de metales de tierras raras, incluido el itrio, en una pequeña isla japonesa llamada Isla Minamitori.

El itrio se puede encontrar en la mayoría de los minerales de tierras raras, pero nunca se ha descubierto en la corteza terrestre como un elemento independiente. Las rocas lunares reunidas durante las misiones lunares de Apolo contienen itrio. El cuerpo humano también contiene itrio en pequeñas cantidades, generalmente concentradas en el hígado, los riñones y los huesos.

Usos del itrio

Antes de la era de los televisores de pantalla plana, los televisores contenían grandes tubos de rayos catódicos, que eran grandes tubos de vidrio que proyectaban imágenes en la pantalla. El óxido de itrio, dopado con el elemento europio, proporcionó el color rojo en millones de televisores en color.

El óxido de itrio (itria) se agrega al óxido de circonio (circonia) para hacer una aleación que estabiliza la estructura cristalina de la circonia, que generalmente cambia con la temperatura. "Esencialmente, la itria se bloquea en la estructura cúbica de la circonia, creando una cerámica con una resistencia excepcionalmente alta que es adecuada para el uso a temperaturas muy altas", dijo Gambogi. "Este tipo de cerámica se usa en una variedad de aplicaciones, desde electrónica hasta recubrimientos de barrera térmica en motores a reacción hasta implantes médicos".

Los granates sintéticos hechos con un compuesto de itrio y aluminio se vendieron comúnmente en la década de 1970 como diamantes simulados y otras gemas, pero finalmente dieron paso a la zirconia cúbica, dijo Gambogi. En estos días, los granates de itrio y aluminio (YAG) se utilizan como los cristales que amplifican la luz en los láseres industriales. Los granates de hierro de itrio se utilizan para filtros de microondas, así como en tecnología de radar y comunicación.

"Aunque el itrio se encuentra en una multitud de aplicaciones, los usos finales más importantes son las cerámicas y los fósforos", dijo Gambogi a WordsSideKick.com. "Cantidades menores se utilizan en metalurgia, pulido de vidrio y aditivos, y catalizadores.... También hay una multitud de aplicaciones electrónicas, pero los sensores de oxígeno son un uso especialmente importante ".

El itrio se usa ampliamente para producir fósforos que se usan en teléfonos celulares y pantallas más grandes, así como en la iluminación general. El itrio en fósforos rojos en los tubos de televisión en color condujo a un uso generalizado en los años sesenta y setenta. Los tubos fluorescentes (lineales y compactos) utilizan significativamente más itrio por vatio que las bombillas LED.

El isótopo radioactivo itrio 90 se usa en la radioterapia para tratar el cáncer de hígado y algunos otros tipos de cáncer.

La investigación actual

Subramanian dijo que era más fácil trabajar con itrio y que era menos costoso que muchos otros elementos. Por ejemplo, los investigadores están usando itrio en lugar del platino, mucho más caro, para desarrollar celdas de combustible. Los científicos de la Universidad Tecnológica y Técnica de Chalmers en Dinamarca utilizan el itrio y otros metales de tierras raras en forma de nanopartículas, lo que algún día puede eliminar la necesidad de combustibles fósiles y mejorar la eficiencia de los automóviles que funcionan con baterías.

La investigación de superconductividad basada en itrio continúa alrededor del mundo. Se están haciendo avances en los trenes de levitación y las imágenes de resonancia magnética (IRM) en la atención de la salud. En 1987, cuando los investigadores de la Universidad de Houston buscaban un metal que facilitara la superconductividad a altas temperaturas, recurrieron al itrio. La superconductividad de alta temperatura se había limitado a menos 420 grados Fahrenheit (menos 251 grados Celsius). El físico Paul Chu y su equipo en la Universidad de Houston descubrieron que un compuesto de itrio, bario y óxido de cobre (conocido como Itrio 123) podría facilitar la superconductividad a menos de 300 grados F (menos 184.4 grados C). Habían creado un material que podía enfriarse con nitrógeno líquido, lo que reduciría significativamente el costo de futuras aplicaciones de superconductividad.

Subramanian está trabajando con compañías de pintura y plásticos para desarrollar más usos del azul YinMn. Los usos potenciales se deben en gran parte a las propiedades únicas de itrio. "Es un elemento más liviano, por lo que puede tener más volumen sin agregar peso", dijo. "Eso es muy útil para la pintura. El itrio es un elemento sorprendente".

Recursos adicionales

  • Universidad de Cambridge: el avance de los superconductores podría impulsar nuevos avances
  • Laboratorio Nacional de Los Alamos: Itrio
  • Servicio Geológico de los Estados Unidos: itrio


Suplemento De Vídeo: El Mayor Descubrimiento del siglo 21, EL GRAFENO.




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