Son Haberler

İterbiyum Nedir? (Özellikleri, Kullanımı)

-
Eylül 16, 2022
İterbiyum Nedir? (Özellikleri, Kullanımı)

İterbiyum, ender toprak elementlerindendir. Taşınabilir röntgen uygulamalarında ışınım kaynağıdır. Fiber, lazer ve atomik saatlerde kullanılır.

İterbiyum Nedir? Özellikleri, Kullanımı

İterbiyum, ender toprak elementlerindendir. Öbür lantanitlerle beraber natürel olarak oluşur. İsmini, mineralinin bulunduğu İsveç’in Ytterby kasabasından almıştır. Bazen taşınabilir bir ışınım kaynağı; bazen de çelik alaşımında dayanıklılık casusu olabilir. Eğilip bükülebilecek kadar yumuşak olan iterbiyumun atomunun gölgesi fotoğraflanmıştır. Bu resim, dünyanın en ufak resmi olma özelliğini taşır. İterbiyumun özelliklerinden yapımına, rezervlerinden kullanım alanlarına kadar bir hayli bilgiyi yazımızda bulabilirsiniz.

Tarihçesi

İterbiyum, 1878 senesinde İsveçli kimyacı Jean Charles Galissard de Marignac tarafından keşfedilmiştir. Marignac, gadolinit mineralindeki iterbiyumu öbür ender toprak elementlerinden ayırmıştır. Marignac, bir gadolinit mineralini incelerken o yarıyıl “erbiya” olarak adlandırılan yeni bir bileşen bulmuş ve ismini İsveç’in Ytterby kasabasına atfen “ytterbia” olarak adlandırmıştı. Yeni bileşen olarak “erbiyum”u keşfetmişti. Marignac, öbür bileşene de “yiterterium” ismini verdi.

1907 senesinde Fransız kimyacı Georges Urbain, Marignac’ın bulduğu bileşeni iki değişik element olarak ayırdı; “neoytterbium” ve “lutecia” isimlerini verdi. Neoiterbiya daha sonra “ytterbium”, lutecia da “lutetium” olarak kullanılmaya başlandı. Saf iterbiyum, ilk kere Georges Urbain tarafından izole edildi ve belirlendi. Aynı tarihlerde iki kimyacı daha bağımsız olarak iterbiyumu buldu ve değişik adlar verdi. Değişik adlar kimyacılar arasında münazaralara yol açtı. Atom Kütlesi Kurulu, 1909 senesinde Urbain’in teklifini özümseyerek resmi olarak kabul etti. Metal iterbiyum 1953 senesine kadar elde edilememiştir. 1953 senesinde Iowa’daki bir laboratuvarda saf metal iterbiyum üretildi, kimyevi ve fiziksel özellikleri belirlendi.

“İterbiyum” adı, ilk ender toprak elementi mineralinin bulunduğu İsveç’in Ytterby kasabasına atfen verilmiştir. Ytterby’da bulunan minerallerde iterbiyum haricinde itriyum, terbiyum ve erbiyum elementleri de keşfedilmiştir. İngilizcesi ve Fransızcası “ytterbium” biçimindedir.


Fiziksel ve Kimyevi Özellikleri

İterbiyumun kimyevi simgeyi “Yb”dir. Atom numarası 70, atom ağırlığı 173,054’cins. Yoğunluğu 6,90 gcm3’cins. Erime noktası 824 derece, kaynama noktası 1196 derecedir. Lantanit, başka bir deyişle ender toprak elementleri serisinde yer alan bir metaldir. Lantanitler arasında 14. ve sondan bir evvelki elementtir. Komşu lantanitler tulyum ve lütesyuma kıyasla oldukça düşük yoğunluktadır. Erime ve kaynama noktaları da bu iki komşu elemente göre daha düşüktür. Bunun sebebi kapalı elektron kabuğu yapılandırmadır. Gümüşî renktedir, parlaktır. Oldukça sünek ve yumuşaktır. Kolaylıkla eğilip bükülebilir, vurulabilir. Kristal yapısı kübik, yüzey merkezlidir ve sıfır derecede birbirine dönüşür.

İterbiyum, mineral asitlerinde, sulu çözeltilerde çözünür. Tam halojenlerle tepkine girebilir. Su ile yavaş tepkine girer. Havada yavaş pislenir. İnce ve ayrılmış iterbiyum, havada ve oksijende kolayca okside olur. İterbiyum bileşikleri su molekülleri ile kompleksler oluşturabilir. Toz formu renksizdir, politetrafloroetilen veya hekzakloroetan ile karıştırıldığında parlak zümrüt yeşili bir alevle yanar. Muhtelif hidrürler oluşturmak için hidrojen ile tepkimeye girer. Hidroksit oluşturmak için sıcak ve soğuk su ile yavaş yavaş tepkine girer. İterbiyum, suda yavaş yavaş çözünür. Asitlerde hidrojen gazını hür vazgeçer. Bileşikleri, öbür lantanit elementlerin bileşiklerine eş. Çoğu bileşiği +3 oksidasyon vaziyeti sergiler. Halojen fluor, brom, klor ve iyodin ile hem dihalojenürleri hem de trihalojenürleri oluşturur. İterbiyum, yüksek gerilime maruz kaldığında elektrik mukavemeti çoğalır.

İterbiyum, element halinde iterbiyum oksidin lantanla indirgenmesi neticeyi elde edilir. İyon metamorfozu veya sodyum amalgam usulleri ile indirgeme yoluyla öbür ender toprak elementlerinden ayrıştırılır. İterbiyumun, mineralindeki öbür elementlerden ayrıştırılması güçtür; ancak 1950’li senelerde geliştirilen iyon başkalaşım ve çözücü ekstraksiyon usulleri ayrıştırılmasını kolaylaştırmıştır. İlk olarak iterbiyum mineralleri sülfürik asit gibi muhtelif asitlerle çözülür. Daha sonra iyon metamorfozu usulü ile öbür lantanitlerden ufalar. Çözelti daha sonra değişik lantanitlerin bağlandığı bir reçineye uygulanır. Daha sonra kompleks yapıcı casuslar kullanılarak çözülür. Değişik lantanitlerin sergilediği değişik bağlanma tiplerinden dolayı bileşiklerinin izole edilmesi olasıdır. İkinci usulde ise, mineraldeki elementlerin asitli çözeltisi 3+ bedellikli iterbiyumu indirgeyip eriten sodyum cıva alaşımı amalgam ile işlenir. Alaşım daha sonra hidroklorik asit ile karıştırılır. Metal çözeltiden okzalat olarak ekstre edilir. Isıtma ile oksit haline dönüştürülür. Yüksek vakumda oksit, lantan, alüminyum, seryum veya zirkonyum ile ısıtılarak metale indirgenir. Metal, süblime edilerek saflaştırılır ve yoğunlaştırılmış bir plaka üzerine bir araya gelir.

Tabiatta ender bulunan elementlerdendir. Saf olarak bulunmaz. Yerkabuğunda kgda 3 miligram iterbiyum içeriği bulunduğu hipotez ediliyor. En bol bulunan elementler arasında 43. sıradadır. Ancak brom, uranyum ve arsenikten daha fazla natürel zenginliğe sahiptir. Öbür ender toprak elementleri ile minerallerde yaradılışları vardır. En öğrenilen ve en çok iterbiyum kapsayan mineral gadolinittir. Ayrıca, monazit, öksenit ve ksenotim xenotim minerallerinde de iterbiyum içeriği bulunur. Monazit kumu, yüzde 0,03 oranında iterbiyum kapsar.

Tabiatta 7 kararlı izotopun karışımından oluşur. Bu izotoplar şunlardır; Yb-168, Yb-170, Yb-171, Yb-172, Yb-173, Yb-174, Yb-176. Ayrıca 27 adet de radyoizotopu vardır. En kararlı radyoaktif izotoplarından Yb-169’un 32 gün, Yb-175’in 4,18 gün, Yb-166’nın 56,7 saat yarılanma ömrü vardır. Öbür radyoaktif izotoplarından kimilerinin yarılanma ömürleri iki saatten az, kimilerinin de 20 dakikadan azdır. İterbiyumun ayrıca 12 meta gidişatı da bulunur. Bunlar arasında en kararlı olanı Yb-169m’dir. En fazla bulunan Yb-174 % 32,03 izotopundan daha hafif iterbiyum izotoplarının ilk bozulma modu elektron tutma; daha ağır olanların da ilk bozunma modu beta bozunmasıdır. Yb-174’den daha hafif izotopların ilk bozunma ürünü tulyum izotopları; ağır olanların ilk bozunma ürünleri de lütesyum izotoplarıdır. Yb-169, gama ışınları yayar. Elektron dizilişinde f orbitalinde elektron barındırır. En yaygın oksidasyon vaziyeti +3’cins.

Hangi Alanlarda Kullanılır?

İterbiyum, ender bulunan elementlerden olduğu için ticari kullanımı çok hudutludur. En yaygın ticari iterbiyum bileşiği iterbiyum oksittir ve alaşımlarda, özel sırçalarda ve seramik cinslerinde kullanılır. Organik kimyada iyi bir katalizördür. İterbiyum, paslanmaz çeliğin dayanıklılığını artırır. Çeliğin tanecik inceliğini ve öbür mekanik özelliklerini iyileştirir. Metalürjik ve kimyevi deneylerde de kullanılabilmektedir. Entegre devrelerde kullanılan bazı bileşiklerde katkı maddesi olarak kullanılır.

İterbiyum oksit, renkli televizyon tüplerindeki yeşil fosforları harekete geçiren ve uyaran maddedir. Çinko oksit ile beraber elektrokimyasal dönüştürücülerde kristal stabilizör görevi görür. Sodyum iterbiyum borat, koherent ışık eş fazlı yayan bir lazer maddesidir. Fiber lazer sistemlerinde fiber içine yükseltgenme maddesi olarak katılır. Petrol arama harekâtlarında da kullanılan bir elementtir. Yb-169, röntgen aygıtları için taşınabilir bir ışınım kaynağıdır. Ayrıca, ufak nesnelerin radyografisi için x ışını aygıtı gibi davranır ve nükleer tıpta kullanılır. Zelzele ve patlamalardan kaynaklanan zemin dezenformasyonlarını izlemek için kullanılan stres göstergelerinde, iterbiyumun yüksek gerilimde elektrik mukavemetinin çoğalması özelliği kullanılır.

İterbiyum, alaşımları ve bileşiklerinin kullanıldığı bazı ürün ve alanlar şunlardır; kızılötesi lazerler, elyaf lazerler, alev topu, paslanmaz çelik, nükleer tıp, gama ışını kaynağı, atomik saatler, optik saatler, banknotlar, mürekkepler, fiber optik kablolar…


Bunları Öğreniyor Musunuz? 

İterbiyum, tüm metaller arasında en ufak akışkan aralığına sahiptir.
İterbiyum bileşikleri son derece zehirli olmasına karşın az risklidir. Metal tozu kendirliğinden yanabilir. İterbiyum alevleri kolay söndürülemez, özel yangın söndürücüler kullanmak gerekir.
2012 senesinde Avustralya’daki Griffin Üniversitesi Kuantum Enerjiği Merkezi analistleri iterbiyum atomunun gölgesini ultra yüksek çözünürlüklü bir mikroskopla fotoğraflamayı muvaffak oldu. Takımın bu resmi sürüklemek için sürdürdüğü çalışmalar 5 sene sürdü. Bu resim, ilk atomik gölge resmi ve dünyanın en ufak resmi olarak kayıtlara geçti.
Takımın bu resmi sürüklemedeki emeli; tek bir atomun ne kadar karanlık olduğu ve bir gölge oluşturmak için ne kadar ışık emeceğini hipotez etmek ve kuantum hesaplama için bilgi elde etmekti.
İterbiyumun başlıca rezervleri Çin, Amerika, Brezilya, Sri Lanka, Avustralya ve Hindistan’da bulunur.
Dünyadaki iterbiyum rezervlerinin toplam 1 milyon ton olduğu hipotez edilmektedir.
Dünyada senede takribî 50 ton iterbiyum üretilmektedir. Başka Bir Deyişle iki adet standart kamyonun kasası kadar…