İtriyum kimyasal elementinin atom numarası 39’dur ve sembolü Y harfidir. Sıklıkla “nadir toprak elementi” olarak adlandırılır ve lantanitlerle kimyasal benzerlikler paylaşan gümüşi metalik bir geçiş metalidir. Nadir toprak mineralleri neredeyse hiçbir zaman tek başına itriyum içermez; neredeyse her zaman lantanit elementlerle karışım halinde bulunur. Tek kararlı izotopu ve yerkabuğunda bulunan tek izotopu 89Y’dir.
İtriyumun Kullanıldığı Yerler
LED’ler ve fosforlar, özellikle de televizyon katot ışınlı tüp ekranlarında kullanılan kırmızı fosforlar, itriyumun en önemli iki uygulamasıdır. Ayrıca itriyum elektrotlar, elektrolitler, elektronik filtreler, lazerler, süper iletkenler ve çeşitli tıbbi kullanımlar için diğer ürünlerin yapımında ve kalitelerini artırmak için farklı malzemeleri izlemek için kullanılır.
İtriyumun biyolojik işlevi bilinmemektedir. İtriyum kimyasallarına maruz kalan insanlarda akciğer rahatsızlıkları gelişebilir.
İlk olarak 1787 yılında kimyager Carl Axel Arrhenius tarafından keşfedilen iterbit minerali, elementin ismine ilham kaynağı olmuştur. Mineralin bulunduğu İsveç köyünden sonra ona Ytterby adını vermiştir. Daha önce açıklanamayan itriyum elementinin sonunda iterbitteki bileşiklerden biri olduğu keşfedildiğinde, elemente mineralin adı verilmiştir.
İtriyumun Özellikleri
İtriyum yumuşak, gümüş-metalik, parlak ve son derece kristal olan 3. grup bir geçiş metalidir. Periyodik modellerin öngördüğü gibi, grubun bir önceki üyesi olan skandiyumdan ve 5. periyodun bir sonraki üyesi olan zirkonyumdan daha az elektronegatiftir.
Bununla birlikte, lantanit daralmasının bir sonucu olarak grubun lideri olan lutesyumdan daha az elektronegatiftir. Beşinci fazın ilk d-blok elementi itriyumdur.
Yüzeyde oluşan koruyucu bir oksit (Y2O3) kaplamanın pasifleştirilmesi, saf elementin havadaki yığın kararlılığını açıklar. İtriyum su buharı içinde 750 °C’ye ısıtıldığında, bu film 10 µm kalınlığa kadar oluşturulabilir. Ancak, itriyum ince bölündüğünde havada son derece kararsızdır; metal talaşı veya dönüşleri 400 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda havada tutuşabilir. Metal, nitrojen içinde 1000 °C’ye kadar ısıtıldığında itriyum nitrüre (YN) dönüşür.
Lantanitlere Benzerlik
İtriyum, lantanitlere ne kadar benzediğinden, tarihsel olarak nadir toprak elementi olarak sınıflandırılmıştır ve doğada her zaman nadir toprak mineralleri olarak onlarla birlikte bulunur. Kimyasal olarak periyodik tablodaki komşusu skandiyum ile karşılaştırıldığında, itriyum bu elementlere daha çok benzemektedir. Fiziksel özellikleri atom numarasına karşı çizilirse, itriyum 64,5 ile 67,5 arasında görünür bir sayıya sahip olur ve lantanitler gadolinyum ve erbiyum arasında yer alır.
Reaksiyon düzeni açısından sıklıkla aynı aralıkta yer alır ve kimyasal reaktivite açısından terbiyum ve disprosiyuma benzer. İtriyum çözeltide ağır lantanit iyonlarından biri gibi davranır çünkü boyutu “itriyum grubu” olarak adlandırılan iyonlarınkine çok benzer. Lantanitlerin periyodik tabloda itriyumdan bir sıra aşağıda olmasına rağmen, atomik yarıçaptaki benzerlikten lantanit daralması sorumlu olabilir.
İtriyum ve lantanitlerin kimyası arasındaki birkaç önemli farktan biri, lantanitlerin yaklaşık yarısı üçten farklı değerliklere sahip olabilirken, bu diğer değerliklerin on beş lantanitten sadece dördü için sulu çözeltide önemli olmasıdır.
İtriyumun Diğer Elementler İle Etkileşimi
İtriyum, tipik olarak +3 oksidasyon durumunda çeşitli inorganik bileşikler üretmek için değerlik elektronlarının üçünü de kaybeden üç değerli bir geçiş metalidir. Uygun bir örnek, itriyum (III) oksit (Y2O3) olarak da bilinen altı koordinatlı beyaz katı itriyumdur.
İtriyumun ürettiği florür, hidroksit ve oksalat suda çözünmez, ancak bromür, klorür, iyodür, nitrat ve sülfat suda çözünür.
D ve F elektron kabuklarında elektron bulunmadığından, Y3+ iyonu çözeltide renksizdir. İtriyum ve bileşikleri su ile kolayca birleşerek Y2O3 oluşturur. Diğer güçlü asitler itriyumla hızla reaksiyona girer, ancak konsantre nitrik ve hidroflorik asitler hızla reaksiyona girmez.
Yaklaşık 200 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda itriyum, itriyum(III) florür (YF3), itriyum(III) klorür (YCl3) ve itriyum(III) bromür (YBr3) gibi trihalidleri oluşturmak için halojenlerle reaksiyona girer. Yüksek sıcaklıklarda itriyum ayrıca karbon, fosfor, selenyum, silikon ve sülfür ile ikili bileşikler oluşturur.
Karbon-itriyum bağları olan maddelerin incelenmesi organoyitriyum kimyası olarak bilinir. Bunların birçoğunun var olduğu bilinen 0 oksidasyon durumunda itriyuma sahiptir. Organoyttrium bileşikleri bazı trimerizasyon reaksiyonları için katalizör görevi görmüştür.
Bu sentezler için başlangıç malzemesi, Y2O3’ün güçlü hidroklorik asit ve amonyum klorür ile reaksiyona sokulmasıyla üretilen YCl3’tür.
Yunan harfi η (eta) veya “haptiklik”, merkez atoma bağlanmış bir liganddaki bitişik atomlar topluluğunun koordinasyonunu belirtmek için kullanılır. Karboranil ligandlarının bir d0-metal çekirdeğe 7-haptisite ile bağlandığı komplekslerin ilk örnekleri itriyum bileşikleridir.
Y@C82 gibi endohedral fullerenler, grafit interkalasyon bileşikleri grafit-Y veya grafit-Y2O3’ün buharlaştırılmasıyla üretilir. Elektron spin rezonansı üzerine yapılan çalışmalar, Y3+ ve (C82)3− iyon çiftlerinin oluştuğunu göstermiştir.
Hidrokarbonlar, Y3C, Y2C ve YC2 karbürlerinin hidrolize edilmesiyle üretilebilir.
İzotoplar ve Yıldız Nükleosentezi
Yıldız nükleosentezi yoluyla, itriyum Güneş Sistemi’nde öncelikle s-süreci (%72) ve aynı zamanda r-süreci (%28) ile üretilmiştir. Daha hafif maddeler tarafından hızlı nötron yakalama, süpernova patlamaları sırasında r-sürecinin bir parçası olarak gerçekleşir. Titreşimli bir kırmızı dev yıldızın içinde, s-süreci daha hafif bileşenlerin kademeli olarak nötron yakalamasıdır.
Nükleer patlamalarda ve nükleer reaktörlerde uranyumun nükleer fisyonunun en sık görülen yan ürünleri itriyum izotoplarıdır. Nükleer atık yönetimi açısından en önemli itriyum izotopları, sırasıyla 58,51 gün ve 64 saatlik yarı ömürlere sahip olan 91Y ve 90Y’dir. Kısa bir yarı ömre sahip olmasına rağmen, 29 yıllık bir yarı ömre sahip olan stronsiyum-90 (90Sr), 90Y ile seküler dengede bir arada bulunur.
Tüm grup 3 elementlerinin tek atom numaraları nedeniyle, çok fazla kararlı izotop yoktur. Hem itriyum hem de skandiyum için bir kararlı izotop mevcuttur ve doğal olarak oluşan tek kararlı izotop 89Y’dir. Öte yandan lantanit nadir toprak elementleri, birkaç kararlı izotop ve çift atom numarasına sahip elementler içerir.
Diğer süreçler tarafından üretilen diğer izotoplara elektron emisyonu (nötron → proton) yoluyla bozunmaları için yeterli zaman tanıyan s-sürecinin, itriyum-89’un normalde olması gerekenden daha bol olduğu gözlemine katkıda bulunan bir faktör olduğu öne sürülmektedir. Sırasıyla 50, 82 ve 126 nötrona sahip olağanüstü kararlı atom çekirdekleri nedeniyle, atomik kütle sayıları (A = proton + nötron) kabaca 90, 138 ve 208 olan izotopların bu kadar uzun bir süreç tarafından tercih edilmesi muhtemeldir.
Son derece düşük nötron yakalama tesir kesitlerinin bu kararlılığın nedeni olduğu varsayılmaktadır. Kararlılığı nedeniyle, belirli kütle numaralarına sahip izotoplar daha az elektron emisyonu sergiler ve bu da daha yüksek bolluklarına yol açar. Kütle numarası neredeyse 90 olan 89Y’nin çekirdeğini 50 nötron oluşturur.
Atomik kütleleri 76 ila 108 arasında değişen bilinen en az 32 itriyum sentetik izotopu vardır.
Bunlardan en az kararlı olan iki tanesi sırasıyla 106Y ve 88Y olup, yarı ömürleri sırasıyla >150 ns ve 106.626 gündür. Diğer tüm izotopların yarı ömürleri bir günden azdır ve sırasıyla 58,51 gün, 79,8 saat ve 64 saatlik yarı ömürlere sahip 91Y, 87Y ve 90Y izotopları hariç, çoğunun yarı ömrü bir saatten azdır.
Kütlesi 88 veya altında olan itriyum izotopları, stronsiyum (Z = 38) izotoplarını oluşturmak için büyük ölçüde pozitron emisyonu (proton → nötron) yoluyla bozunur. Zirkonyum (Z = 40) izotopları üretildiğinde, kütlesi 90 veya üzerinde olan itriyum izotopları ağırlıklı olarak elektron emisyonu (nötron → proton) yoluyla bozunur. Kütlesi 97 veya daha yüksek olan birkaç izotopun hafif gecikmeli β− nötron emisyonu bozunma yolları sergilediği de bilinmektedir.
Kütleleri 78 ila 102 arasında değişen en az 20 metastabil (“uyarılmış”) itriyum izomeri mevcuttur. 80Y ve 97Y için birçok uyarılma durumu görülmüştür.
İtriyum izomerlerinin çoğunun temel durumlarından daha az kararlı olduğu tahmin edilirken, temel durumlarından daha uzun yarı ömre sahip olanlar 78mY, 84mY, 85mY, 96mY, 98m1Y, 100mY ve 102mY’dir ve izomerik geçişten ziyade beta bozunması ile bozunurlar.
Kaynak: Wikipedia
