Yttrium

Eigenschaften des Elements

Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur

Dichte in (bei 0 °C, gasförmig)	4,5
Härte nach Mohs und nach Brinell
Schallgeschwindigkeit in	3305
Schmelztemperatur in °C	1500
spezifische Schmelzwärme in	129,36
Siedetemperatur in °C	2930
spezifische Verdampfungswärme in	4424
Standardentropie S0 in
Wärmeleitfähigkeit in (bei 27 °C)	17,2
spezifische Wärmekapazität in	0,298
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3
spez. elektrischer Widerstand in	0,596
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre, Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe)	0,0026

Isotope des Elements

Yttrium ist ein anisotopes Element und kommt dementsprechend in der Natur nur in Form eines einzigen stabilen Isotops vor. Daneben sind noch 27 weitere künstliche, radioaktive Isotope bekannt, von denen nur einige exemplarisch in der folgenden Tabelle aufgeführt sind.

Ordnungszahl Z	Massenzahl A	Atommasse in u	Häufigkeit in %	Art der Strahlung und Energie in MeV	Halbwertszeit
39	89	89,905 872	0,14%
	90	98,907 163	3,1%	β : 2,3	64 h
	91	90,907	14,3%	β : 1,5	59 d
	92	91,908	21,9%	β : 3,6	3,6 h
	93	92,909	16,1%	β : 2,9	10 h

Weitere Eigenschaften

Yttrium ist ein Element der Scandiumgruppe. Es ist ein weiches, silberweißes, gut formbares Leichtmetall. Dadurch kann es leicht zu Blechen gewalzt und zu Röhren gezogen werden. Yttrium ist an der Luft beständig, weil es durch eine Oxidschicht passiviert wird. Es bildet zwei allotrope Modifikation aus: α-Yttrium und β-Yttrium. Das Metall ist paramagnetisch. Supraleitfähigkeit zeigt es in der metallischen Hochdruckphase bei Drücken über 12 GPa und Temperaturen unter -270 °C. In seinen Verbindungen geht Yttrium ausschließlich die Oxidationsstufe +III ein. Yttrium ist ein sehr unedles, stark elektropositives Metall und ein starkes Reduktionsmittel. An feuchter Luft oxidiert es, oberhalb von 500 °C entzündet es sich und verbrennt mit rötlicher Flamme. In Wasser reagiert Yttrium nur langsam, in Mineralsäuren und auch in organischen Säuren löst es sich unter Salzbildung. Mit molekularem Sauerstoff reagiert es unter Bildung von Yttrium(III)-oxid.

Entdeckung

1794 entdeckte der finnische Chemiker JOHAN GADOLIN (1760-1852) Yttrium bei der Untersuchung des Minerals Ytterbit, in Form des Oxids. GADOLIN nannte das Oxid Ytterbia, das darin vermutete Metall entsprechend dem Namen Yttrium. 1824 gewann WÖHLER das Metall, allerdings in stark verunreinigter Form durch Reduktion des Trichlorids mit Kalium. Erst 11 Jahre später wurde das reine Metall durch die Chemiker WEST und HOPKINS gewonnen.

Vorkommen/Herstellung

In der Natur kommt das Element relativ häufig vor und steht an 32. Stelle der Elementhäufigkeit. Yttrium ist Hauptbestandteil der Yttriumerden und Bestandteil der Mineralien Gadolinit, Thalenit, Xenotim, Euxenit, Samarskit, Betafit u. a. Zur Herstellung metallischen Yttriums verwendet man als Ausgangsmaterial das Trifluorid, das im technischen Maßstab aus Xenotimsand und anderen yttriumhaltigen Erzen gewonnen wird. Die Erze werden mit Schwefelsäure aufgeschlossen, das Yttriumsulfat durch Extraktion, Ionenaustausch und Komplexbildung von seinen Begleitelementen getrennt, als Oxalat gefällt, zum Oxid verglüht und schließlich mit Fluorwasserstoff in Yttriumtrifluorid überführt. Das Metall wird durch metallothermische Reduktion des Trifluorids gewonnen.

Verwendung

Yttrium wird hauptsächlich als Legierungsbestandteil zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit von Heizleiterlegierungen und Chrom-Nickel-Stahl verwendet. Yttrium-Cobalt-Verbindungen sind ferromagnetisch und dienen zur Herstellung von Rohren für Brennstäbe und von Kontrollstäben. Yttriumvanadat dient als Farbkörper für rote Fluoreszens in den Bildschirmröhren von Farbfernsehern und in Leuchtstoffröhren. Verbindungen des Typs YAG (Yttrium aluminium garnet) dienen als Lasermaterial. YAG ist sehr hart und wird oft als künstlicher Diamant zur Herstellung von Schmuck verwendet. Keramische Werkstoffe aus Barium, Yttrium und Kupferoxid zeigen bereits bei Temperaturen von -173 °C Supraleitfähigkeit und dienen daher zur Herstellung sogenannter Hochtemperatur-Supraleiter.

Wichtige Verbindungen

Salze des dreiwertigen Yttriums wie Oxide (Y2O3), Halogenide (YX3) und Oxidhalogenide (YOX). Mit einwertigen Metallsulfaten und Nitraten werden Doppelsalze der Zusammensetzung Y2(SO4)3 · 3 M2SO4 · nH2O bzw. Y(NO3)3 · MNO3 · nH2O gebildet.

Bau

Yttrium kristallisiert in einer hexagonal-dichtesten Kugelpackung.