యిటర్బియం

యిటెర్బియం, ₀₀Yb

యిటెర్బియం
Pronunciation	/ɪˈtɜːrbiəm/ ​(ih-TUR-bee-əm)
Appearance	silvery white
Standard atomic weight Ar°(Yb)
	173.045±0.010 173.05±0.02 (abridged)
యిటెర్బియం in the periodic table
Hydrogen Helium Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Ununtrium Flerovium Ununpentium Livermorium Ununseptium Ununoctium - ↑ Yb ↓ No థులియం ← యిటెర్బియం → లుటీషియం
Group	మూస:Infobox element/symbol-to-group/format
Period	period 6
Block	f-block
Electron configuration	[Xe] 4f14 6s2
Electrons per shell	2, 8, 18, 32, 8, 2
Physical properties
Phase at STP	solid
Melting point	1097 K ​(824 °C, ​1515 °F)
Boiling point	1469 K ​(1196 °C, ​2185 °F)
Density (near r.t.)	6.90 g/cm3
when liquid (at m.p.)	6.21 g/cm3
Heat of fusion	7.66 kJ/mol
Heat of vaporization	159 kJ/mol
Molar heat capacity	26.74 J/(mol·K)
Vapor pressure P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 736 813 910 1047 (1266) (1465)
Atomic properties
Oxidation states	0, +1, +2, +3 (a basic oxide)
Electronegativity	Pauling scale: ? 1.1
Atomic radius	empirical: 176 pm
Covalent radius	187±8 pm
Spectral lines of యిటెర్బియం
Other properties
Natural occurrence	primordial
Crystal structure	​face-centered cubic (fcc)
Speed of sound thin rod	1590 m/s (at 20 °C)
Thermal expansion	(r.t.) (β, poly) 26.3 µm/(m⋅K)
Thermal conductivity	38.5 W/(m⋅K)
Electrical resistivity	(r.t.) (β, poly) 0.250 µ Ω⋅m
Magnetic ordering	paramagnetic
Young's modulus	(β form) 23.9 GPa
Shear modulus	(β form) 9.9 GPa
Bulk modulus	(β form) 30.5 GPa
Poisson ratio	(β form) 0.207
Vickers hardness	206 MPa
Brinell hardness	343 MPa
CAS Number	7440-64-4
History
Discovery	Jean Charles Galissard de Marignac (1878)
First isolation	Georges Urbain (1907)
Isotopes of యిటెర్బియం

ఇటర్బియం (Yb) పరమాణు సంఖ్య 70 కలిగిన రసాయన మూలకం. ఇది ఒక లోహం, లాంతనైడ్ సిరీస్‌లోని చివరి, పద్నాలుగవ మూలకం. దాని +2 ఆక్సీకరణ స్థితి దాని సాపేక్ష స్థిరత్వానికి కారణం. అయితే, ఇతర లాంతనైడ్‌ల మాదిరిగానే, దాని ఆక్సైడ్, హాలైడ్‌లు, ఇతర సమ్మేళనాల వలె దాని అత్యంత సాధారణ ఆక్సీకరణ స్థితి +3. సజల ద్రావణంలో, ఇతర అంత్య లాంతనైడ్ల సమ్మేళనాల వలె, కరిగే యట్టర్బియం సమ్మేళనాలు తొమ్మిది నీటి అణువులతో సముదాయాలను ఏర్పరుస్తాయి. దాని క్లోజ్డ్-షెల్ ఎలక్ట్రాన్ కాన్ఫిగరేషన్ కారణంగా, దాని సాంద్రత, ద్రవీభవన, మరిగే బిందువులు ఇతర లాంతనైడ్‌ల కంటే గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటాయి.

1878లో, స్విస్ రసాయన శాస్త్రవేత్త జీన్ చార్లెస్ గలిస్సార్డ్ డి మారిగ్నాక్ అరుదైన భూ సమ్మేళనం "ఎర్బియా" నుండి మరొక స్వతంత్ర భాగాన్ని వేరు చేశాడు. దానిని అతను స్వీడన్‌లోని గ్రామమైన యిటర్బీ పేరిట "యిటర్బియా" అని అన్నాడు. మొత్తం మీద, నాలుగు మూలకాలకు ఆ గ్రామం పేరు పెట్టారు - మిగిలినవి యిట్రియం, టెర్బియం ఎర్బియం). 1907లో, యెట్టర్బియా నుండి కొత్త సమ్మేళనం "లుటేసియా" ను వేరు చేసారు. దీని నుండి జార్జెస్ అర్బైన్, కార్ల్ అయుర్ వాన్ వెల్స్‌బాచ్, చార్లెస్ జేమ్స్ లు "లుటేసియం" (ఇప్పుడు లుటీషియం) మూలకాన్ని సంగ్రహించారు. కొంత చర్చ తర్వాత, మరిగ్నాక్ పెట్టిన పేరు పేరు "యిటర్బియం" ను అలాగే ఉంచారు. సాపేక్షంగా స్వచ్ఛమైన లోహాన్ని 1953 వరకు పొందలేదు. ప్రస్తుతం, యిటర్బియం ప్రధానంగా స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ లేదా యాక్టివ్ లేజర్ మీడియా లో డోపాంట్‌గా ఉపయోగించబడుతోంది. గామా రే సోర్స్‌గా కూడా ఉపయోగిస్తున్నారు.

సహజ యిటర్బియంకు ఏడు స్థిరమైన ఐసోటోప్‌లున్నాయి.ఇవి మొత్తంగా మిలియన్‌కు 0.3 భాగాల సాంద్రతలో ఉంటాయి. ఈ మూలకం చైనా, యునైటెడ్ స్టేట్స్, బ్రెజిల్, భారతదేశంలలో మోనాజైట్, యుక్సెనైట్, జెనోటైమ్ ఖనిజాల రూపంలో లభిస్తోంది. యిటర్బియం గాఢత తక్కువగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే ఇది అనేక ఇతర అరుదైన-భూ మూలకాలలో మాత్రమే కనిపిస్తుంది; అంతేకాకుండా, ఇది అతి తక్కువ సమృద్ధిగా ఉంటుంది. ఒకసారి సంగ్రహించి, తయారు చేసిన తర్వాత, యెట్టర్బియం కంటికి, చర్మానికి చికాకు కలిగించే విధంగా కొంతవరకు ప్రమాదకరం. ఇది అగ్ని, పేలుడు ప్రమాదకరం.

లక్షణాలు

భౌతిక లక్షణాలు

యిటర్బియం మృదువైన, సున్నితమైన, సాగే గుణం గల రసాయన మూలకం. ఇది స్వచ్ఛంగా ఉన్నప్పుడు ప్రకాశవంతమైన వెండి మెరుపును ప్రదర్శిస్తుంది. ఇది బలమైన ఖనిజ ఆమ్లాలలో సులభంగా కరిగిపోతుంది. ఇది చల్లటి నీటితో నెమ్మదిగా చర్య జరుపుతుంది. గాలిలో నెమ్మదిగా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది .

రసాయన లక్షణాలు

యిటర్బియం లోహం గాలిలో నెమ్మదిగా మసకబారి బంగారు లేదా గోధుమ రంగును తీసుకుంటుంది. చక్కగా పొడిపొడిగా ఉన్న యట్టర్బియం గాలిలో, ఆక్సిజన్ కింద సులభంగా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది. పాలిటెట్రాఫ్లోరోఎథైలీన్ లేదా హెక్సాక్లోరోథేన్‌తో పౌడర్ చేసిన యట్టర్బియం మిశ్రమాలు ప్రకాశవంతమైన పచ్చ-ఆకుపచ్చ మంటతో మండుతాయి. యిటర్బియం హైడ్రోజన్‌తో చర్య జరిపి వివిధ స్టోయికియోమెట్రిక్ కాని హైడ్రైడ్‌లను ఏర్పరుస్తుంది. యిటర్బియం నీటిలో నెమ్మదిగా కరిగిపోతుంది, కానీ ఆమ్లాలలో, త్వరగా హైడ్రోజన్ వాయువును విడుదల చేస్తుంది.

యిటర్బియం చాలా ఎలక్ట్రోపోజిటివుగా ఉంటుంది. ఇది చల్లటి నీటితో నెమ్మదిగాను, వేడి నీటితో వేగంగానూ చర్య జరిపి యిటర్బియం(III) హైడ్రాక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది:

2 Yb (s) + 6 H ₂ O (l) → 2 Yb(OH) ₃ (aq) + 3 H ₂ (g)

యిటర్బియం అన్ని హాలోజన్‌లతో చర్య జరుపుతుంది:

2 Yb (s) + 3 F ₂ (g) → 2 YbF ₃ (s) [తెలుపు]

2 Yb (s) + 3 Cl ₂ (g) → 2 YbCl ₃ (s) [తెలుపు]

2 Yb (లు) + 3 Br ₂ (g) → 2 YbBr ₃ (లు) [తెలుపు]

2 Yb (లు) + 3 I ₂ (g) → 2 YbI ₃ (లు) [తెలుపు]

యిటర్బియం(III) అయాన్ సమీప పరారుణ శ్రేణిలో కాంతిని గ్రహిస్తుంది, కానీ కనిపించే కాంతిలో అలా చెయ్యదు. కాబట్టి యిటర్బియా (Yb₂O₃₎ తెలుపు రంగులో ఉంటుంది. యిటర్బియం లవణాలు కూడా రంగులేనివి. యిటర్బియం పలుచన సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లంలో సులభంగా కరిగిపోయి, రంగులేని Yb(III) అయాన్‌లను కలిగి ఉండే ద్రావణాలను ఏర్పరుస్తుంది. ఇవి నాన్‌హైడ్రేట్ కాంప్లెక్స్‌లుగా ఉన్నాయి:

2 Yb (s) + 3 H ₂ SO ₄ (aq) + 18 H
₂O</br> H
₂O (l) → 2 [Yb(H ₂ O) ₉ ] ³⁺ (aq) + 3 SO²⁻
₄</br> SO²⁻
₄ (aq) + 3 H ₂ (g)

ఐసోటోపులు

సహజ యిటర్బియంకు ఏడు స్థిరమైన ఐసోటోపులున్నాయి. అవి: ¹⁶⁸Yb, ¹⁷⁰Yb, ¹⁷¹Yb, ¹⁷²Yb, ¹⁷³Yb, ¹⁷⁴Yb, ¹⁷⁶Yb. వీటిలో ¹⁷⁴Yb అత్యంత సాధారణమైనది. (సహజ సమృద్ధిలో 31.8%). 27 రేడియో ఐసోటోప్‌లు గమనించబడ్డాయి. వీటిలో అత్యంత స్థిరమైనవి ¹⁶⁹Yb (32.0 రోజుల అర్ధ జీవితం), ¹⁷⁵Yb (4.18 రోజుల అర్ధ జీవితం), ¹⁶⁶Yb (56.7 గంటల అర్ధ జీవితం). మిగిలిన అన్ని రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్‌లు రెండు గంటల కంటే తక్కువ అర్ధ -జీవితాన్ని కలిగి ఉంటాయి. వీటిలో ఎక్కువ వాటి అర్ధ జీవితం 20 నిమిషాలలోపే. యిటర్బియం 12 మెటా స్థితులను కూడా కలిగి ఉంది. వీటిలో అత్యంత స్థిరమైనది ^169mYb ( t _1/2 46 సెకన్లు).

యిటర్బియం ఐసోటోప్‌లు ¹⁴⁸Yb (పరమాణు బరువు 147.9674 అటామిక్ మాస్ యూనిట్ u) నుండి ¹⁸¹Yb (180.9562 u) వరకు ఉంటాయి. అత్యంత సమృద్ధిగా ఉండే స్థిరమైన ఐసోటోప్ ¹⁷⁴Yb కంటే తేలికైన యిటర్బియం ఐసోటోప్‌ల ప్రాథమిక క్షయం విధానం ఎలక్ట్రాన్ క్యాప్చర్, ¹⁷⁴Yb కంటే ఎక్కువ బరువున్న వాటికి ప్రాథమిక క్షయ పద్ధతి బీటా క్షయం. ¹⁷⁴Yb కంటే తేలికైన యిటర్బియం ఐసోటోప్‌ల ప్రాథమిక క్షయం ఉత్పత్తులు థూలియం ఐసోటోప్‌లు. ¹⁷⁴Yb కంటే ఎక్కువ బరువున్న యిటర్బియం ఐసోటోప్‌ల ప్రాథమిక క్షయం ఉత్పత్తులు లుటీషియం ఐసోటోప్‌లు.

ఉపయోగాలు

గామా కిరణాల వనరు

¹⁶⁹Yb ఐసోటోప్ (32 రోజుల అర్ధ-జీవితంతో ) ను పోర్టబుల్ ఎక్స్-రే యంత్రాలలో రేడియేషన్ మూలంగా వాడతారు. X- కిరణాల వలె, గామా కిరణాలు శరీరం యొక్క మృదు కణజాలాల గుండా వెళతాయి. ఎముకలు, ఇతర దట్టమైన పదార్థాల ద్వారా వెళ్ళవు. అందువల్ల, కొద్దిపాటి ¹⁶⁹Yb నమూనాలు (గామా కిరణాలను విడుదల చేస్తాయి) చిన్న వస్తువుల రేడియోగ్రఫీకి ఉపయోగపడే చిన్న X-రే యంత్రాల వలె పని చేస్తాయి. ¹⁶⁹Yb మూలాధారంతో తీసిన రేడియోగ్రాఫ్‌లు 250 - 350 కెవి మధ్య శక్తి కలిగిన X-కిరణాలతో తీసిన వాటికి దాదాపు సమానం అని ప్రయోగాలు చూపిస్తున్నాయి. ¹⁶⁹Yb అణు వైద్యంలో కూడా ఉపయోగపడుతుంది.

అధిక స్థిరత్వం గల పరమాణు గడియారాలు

యిటర్బియం గడియారాలకు 1 క్విన్టిలియన్ (2×10⁻¹⁸)లో రెండు భాగాల కంటే తక్కువ స్థిరత్వ రికార్డు ఉంది. నేషనల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ స్టాండర్డ్స్ అండ్ టెక్నాలజీ (NIST) లో అభివృద్ధి చేయబడిన గడియారాలు దాదాపు 10,000 అరుదైన-భూ పరమాణువులపై ఆధారపడి ఉంటాయి. ఇవి 10 మైక్రోకెల్విన్‌కు (పూర్తి సున్నా కంటే డిగ్రీలో 10 మిలియన్ల వంతు ఎక్కువ) చల్లబరచి ఉంటాయి. సెకనుకు 518 ట్రిలియన్ సార్లు "టిక్" చేసే మరొక లేజర్ అణువులలోని రెండు శక్తి స్థాయిల మధ్య పరివర్తనను రేకెత్తిస్తుంది. గడియారాల అధిక స్థిరత్వానికి పెద్ద సంఖ్యలో ఉన్న అణువులే కీలకం.

స్టెయిన్లెస్ స్టీల్ యొక్క డోపింగ్

స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ శుద్ధి, బలం, ఇతర యాంత్రిక లక్షణాలను మెరుగుపరచడంలో సహాయపడటానికి యిటర్బియంను డోపాంట్‌గా కూడా ఉపయోగించవచ్చు. కొన్ని యిటర్బియం మిశ్రమ లోహాలను చాలా అరుదుగా దంతవైద్యంలో ఉపయోగిస్తారు.

జాగ్రత్తలు

యిటర్బియం రసాయనికంగా చాలా స్థిరంగా ఉన్నప్పటికీ, దాన్ని గాలి చొరబడని కంటైనర్లలో, గాలి, తేమ నుండి రక్షించడానికి నత్రజనితో నిండిన పొడి పెట్టె వంటి జడ వాతావరణంలో నిల్వ చేస్తారు. యిటర్బియం యొక్క అన్ని సమ్మేళనాలు అత్యంత విషపూరితమైనవిగా పరిగణించబడతాయి. అయితే, వీటి వలన ప్రమాదం తక్కువని అధ్యయనాలు సూచిస్తున్నాయి. అయితే, యిటర్బియం సమ్మేళనాలు మానవ చర్మం పైన, కళ్ళకూ చికాకు కలిగిస్తాయి. మెటాలిక్ యటర్బియం ధూళి దానంతటదే మండుతుంది. ఫలితంగా వచ్చే పొగలు ప్రమాదకరమైనవి. యిటర్బియం మంటలను నీటిని ఉపయోగించి ఆర్పడం సాధ్యం కాదు, పొడి రసాయన తరగతి D అగ్నిమాపకాలు మాత్రమే ఆ మంటలను ఆర్పగలవు.