✖


Jump to content

Иттербий

Edit links
Это хорошая статья. Нажмите здесь для получения дополнительной информации.
Не путать с иттрием .
Иттербий, 70 Yb
Иттербий
Произношение / ɪ ˈ t ɜːr b i ə m / ( ih -TUR -bee-əm )
Появление серебристо-белый; с бледно-желтым оттенком [1]
Стандартный атомный вес А р °(Yb)
Иттербий в таблице Менделеева
Водород Гелий
Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон
Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор сера хлор Аргон
Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий германий Мышьяк Селен Бром Криптон
Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Полагать Сурьма Теллур Йод Ксенон
Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Париж Гафний Тантал вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Меркурий (стихия) Таллий Вести Висмут Полоний Астат Радон
Франций Радий актиний Торий Протактиний Уран Нептун Плутоний Америций Курий Берклий Калифорния Эйнштейний Фермий Менделеев Благородный Лоуренсий Резерфордий Дубниум Сиборгий борий Хассий Мейтнерий Дармштадтий Рентгений Коперник нихоний Флеровий Московий Ливерморий Теннессин Оганессон
–
↑
Ыб
↓
Нет
тулий ← иттербий → лютеций
Атомный номер ( Z ) 70
Группа группы f-блоков (без номера)
Период период 6
Блокировать   f-блок
Электронная конфигурация [ Автомобиль ] 4f 14 6 с 2
Электроны на оболочку 2, 8, 18, 32, 8, 2
Физические свойства
Фаза в СТП твердый
Температура плавления 1097 К (824 °С, 1515 °F)
Точка кипения 1469 К (1196 °С, 2185 °F)
Плотность (при 20°С) 6,967 г/см 3  [4]
в жидком состоянии (при температуре плавления ) 6,21 г/см 3
Теплота плавления 7,66 кДж/моль
Теплота испарения 129 кДж/моль
Молярная теплоемкость 26,74 Дж/(моль·К)
Давление пара
П   (Па) 1 10 100 1 тыс. 10 тысяч 100 тыс.
при Т   (К) 736 813 910 1047 (1266) (1465)
Атомные свойства
Стадии окисления 0, [5] +1, [6] +2, +3 ( основной оксид)
Электроотрицательность Шкала Полинга: 1,1 (?)
Энергии ионизации
  • 1-й: 603,4 кДж/моль
  • 2-й: 1174,8 кДж/моль
  • 3-й: 2417 кДж/моль
Атомный радиус эмпирический: 176 вечера
Ковалентный радиус 187±8 вечера
Цветные линии в спектральном диапазоне
Спектральные линии иттербия
Другие объекты недвижимости
Естественное явление первобытный
Кристаллическая структура гранецентрированная кубическая (ГЦК) ( cF4 )
Константы решетки
Гранецентрированная кубическая кристаллическая структура иттербия
а = 548,46 вечера (при 20 °С) [4]
Тепловое расширение 24.31 × 10 −6 /К (при 20 °С) [4]
Теплопроводность 38,5 Вт/(м⋅К)
Электрическое сопротивление β, поли: 0,250 мкОм⋅м (при комнатной температуре )
Магнитный заказ парамагнитный
Молярная магнитная восприимчивость +249.0 × 10 −6 см 3 /моль (2928 К) [7]
Модуль Юнга β-форма: 23,9 ГПа
Модуль сдвига β-форма: 9,9 ГПа
Объемный модуль β-форма: 30,5 ГПа
Скорость звука тонкого стержня 1590 м/с (при 20 °C)
коэффициент Пуассона β-форма: 0,207
Твердость по Виккерсу 205–250 МПа
Твердость по Бринеллю 340–440 МПа
Номер CAS 7440-64-4
История
Мы после Иттербю (Швеция), где был добыт
Открытие Жан Шарль Галиссар де Мариньяк (1878)
Первая изоляция Карл Ауэр фон Вельсбах (1906)
Изотопы иттербия
Основные изотопы [8] Разлагаться
abun­dance период полураспада ( т 1/2 ) режим pro­duct
166 Ыб синтезатор 56,7 ч. е 166 Тм
168 Ыб 0.126% стабильный
169 Ыб синтезатор 32.026 д. е 169 Тм
170 Ыб 3.02% стабильный
171 Ыб 14.2% стабильный
172 Ыб 21.8% стабильный
173 Ыб 16.1% стабильный
174 Ыб 31.9% стабильный
175 Ыб синтезатор 4,185 д б − 175 Лу
176 Ыб 12.9% стабильный
177 Ыб синтезатор 1,911 ч. б − 177 Лу
 Категория: Иттербий
| ссылки

Иттербий — химический элемент ; он имеет символ Yb и атомный номер 70. Это металл, четырнадцатый и предпоследний элемент в ряду лантаноидов , что является основой относительной стабильности его степени окисления +2 . Как и у других лантаноидов, его наиболее распространенная степень окисления равна +3, как и у его оксида , галогенидов и других соединений. В водном растворе , как и соединения других поздних лантаноидов, растворимые соединения иттербия образуют комплексы с девятью молекулами воды. Из-за закрытой электронной конфигурации его плотность, температура плавления и кипения намного ниже, чем у большинства других лантаноидов.

В 1878 году швейцарский химик Жан Шарль Галиссар де Мариньяк отделил от редкоземельного элемента «эрбия» (еще один независимый компонент), который он назвал « иттербием », от Иттербю , деревни в Швеции, недалеко от которой он нашел новый компонент эрбия . Он подозревал, что иттербий представляет собой соединение нового элемента, который он назвал «иттербием». (Всего в честь деревни были названы четыре элемента, остальные — иттрий , тербий и эрбий .) В 1907 году от иттербия отделилась новая земля «лютеция», из которой элемент «лютеций» (ныне лютеций был выделен , ). Жорж Урбен Карл Ауэр фон Вельсбах и Чарльз Джеймс . После некоторого обсуждения название Мариньяка «иттербий» было сохранено. Относительно чистый образец металла был получен лишь в 1953 году. В настоящее время иттербий в основном используется в качестве легирующей примеси нержавеющей стали или активных лазерных сред , реже в качестве источника гамма-излучения .

Природный иттербий представляет собой смесь семи стабильных изотопов, концентрация которых в общей сложности составляет 0,3 части на миллион . Этот элемент добывается в Китае, США, Бразилии и Индии в виде минералов монацита , эвксенита и ксенотима . Концентрация иттербия низкая, поскольку он встречается только среди многих других редкоземельных элементов ; более того, он один из наименее многочисленных. После извлечения и приготовления иттербий несколько опасен, поскольку вызывает раздражение глаз и кожи. Металл представляет опасность пожара и взрыва.

Характеристики

[ редактировать ]

Физические свойства

[ редактировать ]

Иттербий — мягкий, податливый и пластичный химический элемент . В свежем виде он менее золотистый, чем цезий, но более золотистый, чем просто «желтый», как у таких металлов, как иридий. Это редкоземельный элемент , который легко растворяется сильными минеральными кислотами . [9]

Иттербий имеет три аллотропа, обозначаемые греческими буквами альфа, бета и гамма. Их температуры превращения составляют −13° С и 795°С. [9] хотя точная температура превращения зависит от давления и напряжения . [10] Бета-аллотроп (6,966 г/см 3 ) существует при комнатной температуре и имеет гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру . Высокотемпературный гамма-аллотроп (6,57 г/см 3 ) имеет объемноцентрированную кубическую кристаллическую структуру. [9] Альфа-аллотроп (6,903 г/см 3 ) имеет гексагональную кристаллическую структуру и стабилен при низких температурах. [11] Бета-аллотроп обладает металлической электропроводностью при нормальном атмосферном давлении, но становится полупроводником при воздействии давления около 16 000 атмосфер (1,6 ГПа ). Его электрическое сопротивление увеличивается в десять раз при сжатии до 39 000 атмосфер (3,9 ГПа), но затем падает примерно до 10% от удельного сопротивления при комнатной температуре примерно при 40 000 атм (4,0 ГПа). [9] [12]

В отличие от других редкоземельных металлов, которые обычно обладают и /или ферромагнитными свойствами при низких температурах , иттербий парамагнитен при температурах выше 1,0 К. антиферромагнитными [13] Однако альфа-аллотроп диамагнитен . [10] Иттербий имеет температуру плавления 824 °C и температуру кипения 1196 °C. Из всех металлов он имеет наименьший диапазон жидкого состояния. [9]

В отличие от большинства других лантаноидов, имеющих плотноупакованную гексагональную решетку, иттербий кристаллизуется в гранецентрированной кубической системе. Иттербий имеет плотность 6,973 г/см. 3 , что значительно ниже, чем у соседних лантаноидов тулия (9,32 г/см 3 ) и лютеций (9,841 г/см 3 ). Его температуры плавления и кипения также значительно ниже, чем у тулия и лютеция. Это связано с закрытой электронной конфигурацией иттербия ([Xe] 4f 14 6 с 2 доступны только два 6s-электрона ), что приводит к тому, что для металлической связи иттербия (в отличие от других лантаноидов, где доступны три электрона) и увеличивается металлический радиус . [11]

Химические свойства

[ редактировать ]

Металлический иттербий медленно тускнеет на воздухе, приобретая золотистый или коричневый оттенок. Мелкодисперсный иттербий легко окисляется на воздухе и в присутствии кислорода. Смеси порошкообразного иттербия с политетрафторэтиленом или гексахлорэтаном горят изумрудно-зеленым пламенем. [14] Иттербий реагирует с водородом с образованием различных нестехиометрических гидридов . Иттербий медленно растворяется в воде, но быстро в кислотах, выделяя газообразный водород. [11]

Иттербий весьма электроположителен и медленно реагирует с холодной водой и довольно быстро с горячей водой с образованием гидроксида иттербия (III): [15]

2 Yb(тв) + 6 H 2 O (ж) → 2 Yb(OH) 3 (водн.) + 3 H 2 (г)

Иттербий реагирует со всеми галогенами : [15]

2 Yb(s) + 3 F 2 (г) → 2 YbF 3 (s) [белый]
2 Yb(тв) + 3 Cl 2 (г) → 2 YbCl 3 (тв) [белый]
2 Yb(т) + 3 Br 2 (л) → 2 YbBr 3 (т) [белый]
2 Yb(s) + 3 I 2 (s) → 2 YbI 3 (s) [белый]

Ион иттербия(III) поглощает свет в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн, но не в видимом свете , поэтому иттербий , Yb 2 O 3 , имеет белый цвет, а соли иттербия также бесцветны. Иттербий легко растворяется в разбавленной серной кислоте с образованием растворов, содержащих бесцветные ионы Yb (III), существующие в виде нонагидратных комплексов: [15]

2 Yb(т) + 3 H 2 SO 4 (водн.) + 18 H
2 О (л) → 2 [Yb(H 2 O) 9 ] 3+ (вод) + 3 СО 2−
4 (водн.) + 3 H 2 (г)

Yb(II) против Yb(III)

[ редактировать ]

Хотя иттербий обычно трехвалентен, он легко образует двухвалентные соединения. Такое поведение необычно для лантаноидов , которые почти исключительно образуют соединения со степенью окисления +3. Состояние +2 имеет конфигурацию валентных электронов 4 f 14 потому что полностью заполненная f -оболочка обеспечивает большую стабильность. Желто-зеленый ион иттербия(II) является очень сильным восстановителем и разлагает воду с выделением газообразного водорода встречается только бесцветный ион иттербия(III) , поэтому в водном растворе . самарий и тулий Так же ведут себя в состоянии +2, но европий (II) стабилен в водном растворе. Металлический иттербий ведет себя аналогично металлическому европию и щелочноземельным металлам, растворяясь в аммиаке с образованием солей синего электрида . [11]

изотопы

[ редактировать ]
Основная статья: Изотопы иттербия

Природный иттербий состоит из семи стабильных изотопов : 168 Йб, 170 Йб, 171 Йб, 172 Йб, 173 Йб, 174 Йб, и 176 Да, с 174 Yb является наиболее распространенным (31,8% от естественной численности ). тридцать два радиоизотопа , наиболее стабильными из которых являются Было обнаружено 169 Yb с периодом полураспада 32,0 дня, 175 Yb с периодом полураспада 4,18 дней и 166 Yb с периодом полураспада 56,7 часов. Период полураспада всех остальных радиоактивных изотопов составляет менее двух часов, а период полураспада большинства из них составляет менее 20 минут. Иттербий также имеет 12 метасостояний , наиболее стабильным из которых является 169 м Yb ( t 1/2 46 секунд). [16] [8]

Изотопы иттербия варьируются от 149 Да, чтобы 187 Ыб. [8] [17] Первичный режим распада изотопов иттербия легче, чем наиболее распространенный стабильный изотоп, 174 Yb — захват электрона и основной режим распада для веществ тяжелее 174 Yb – бета-распад . Первичные продукты распада изотопов иттербия легче 174 Yb — изотопы тулия и первичные продукты распада изотопов иттербия с тяжелее 174 Yb – изотопы лютеция . [16] [8]

возникновение

[ редактировать ]
евгеника

Иттербий встречается вместе с другими редкоземельными элементами в ряде редких минералов . В промышленных масштабах его чаще всего добывают из монацитового песка (0,03% иттербия). Элемент также встречается в эвксените и ксенотиме . Основными районами добычи являются Китай, США, Бразилия , Индия, Шри-Ланка и Австралия. Запасы иттербия оцениваются в один миллион тонн . Иттербий обычно трудно отделить от других редкоземельных элементов, но методы ионного обмена и экстракции растворителями, разработанные в середине-конце 20 века, упростили разделение. Соединения иттербия редки и еще недостаточно охарактеризованы. Содержание иттербия в земной коре составляет около 3 мг/кг. [12]

Как четный лантанид, в соответствии с правилом Оддо-Харкинса , иттербий значительно более распространен, чем его непосредственные соседи, тулий и лютеций , которые встречаются в том же концентрате на уровне около 0,5% каждый. Мировое производство иттербия составляет всего около 50 тонн в год, что отражает малое его коммерческое применение. [12] Микроскопические следы иттербия используются в качестве легирующей примеси в Yb:YAG-лазере , твердотельном лазере , в котором иттербий является элементом, подвергающимся вынужденному излучению электромагнитного излучения . [18]

Иттербий часто является наиболее распространенным заменителем минералов иттрия . В очень немногих известных случаях иттербий преобладает над иттрием, как, например, в ксенотиме -(Yb). Луны . сообщение о самородном иттербии из реголита Известно [19]

Производство

[ редактировать ]

Отделить иттербий от других лантаноидов сравнительно сложно из-за его схожих свойств. В результате процесс несколько затягивается. Сначала такие минералы, как монацит или ксенотим, растворяются в различных кислотах, например серной кислоте . Затем иттербий можно отделить от других лантаноидов путем ионного обмена , как и другие лантаноиды. Затем раствор наносится на смолу , с которой разные лантаноиды связываются с разным сродством. Затем его растворяют с помощью комплексообразователей , и благодаря разным типам связей, присущим различным лантанидам, можно изолировать соединения. [20] [21]

Иттербий отделяется от других редкоземельных элементов либо путем ионного обмена , либо путем восстановления амальгамой натрия. В последнем методе забуференный кислый раствор трехвалентных редких земель обрабатывается расплавленным натриево-ртутным сплавом, который восстанавливает и растворяет Yb. 3+ . Сплав обрабатывают соляной кислотой . Металл извлекается из раствора в виде оксалата и при нагревании превращается в оксид. Оксид восстанавливается до металла при нагревании с лантаном , алюминием , церием или цирконием в высоком вакууме. Металл очищают сублимацией и собирают на конденсированной пластине. [22]

Соединения

[ редактировать ]
Оксид иттербия(III)
См. Также: Категория: Соединения иттербия.

Химическое поведение иттербия аналогично поведению остальных лантаноидов . Большинство соединений иттербия находятся в степени окисления +3, а его соли в этой степени окисления почти бесцветны. Подобно европию , самарию и тулию , тригалогениды иттербия можно восстановить до дигалогенидов водородом , цинковой пылью или добавлением металлического иттербия. [11] Степень окисления +2 встречается только в твердых соединениях и в некотором смысле реагирует аналогично соединениям щелочноземельных металлов ; например, оксид иттербия (II) (YbO) имеет ту же структуру, что и оксид кальция (CaO). [11]

Галогениды

[ редактировать ]
Кристаллическая структура оксида иттербия(III)

Иттербий образует как дигалогениды, так и тригалогениды с галогенами , фтором , хлором , бромом и йодом . Дигалогениды подвержены окислению до тригалогенидов при комнатной температуре и непропорциональны тригалогенидам и металлическому иттербию при высокой температуре: [11]

3 YbX 2 → 2 YbX 3 + Yb (X = F , Cl , Br , I )

Некоторые галогениды иттербия используются в качестве реагентов в органическом синтезе . Например, хлорид иттербия(III) (YbCl 3 ) представляет собой кислоту Льюиса и может использоваться в качестве катализатора в реакции альдольной реакции. [23] и реакции Дильса-Альдера . [24] Йодид иттербия(II) (YbI 2 ) может использоваться, как и йодид самария(II) , в качестве восстановителя для реакций сочетания . [25] Фторид иттербия(III) (YbF 3 ) используется в качестве инертного и нетоксичного зубного пломб , поскольку он постоянно выделяет ионы фтора , которые полезны для здоровья зубов, а также является хорошим рентгеноконтрастным веществом . [26]

Оксиды

[ редактировать ]

Иттербий реагирует с кислородом с образованием оксида иттербия(III) (Yb 2 O 3 ), который кристаллизуется в структуре «полуторного оксида редкоземельных элементов C-типа», которая связана со структурой флюорита с удаленной четвертью анионов, что приводит к иттербию. атомы в двух различных шестикоординатных (неоктаэдрических) средах. [27] Оксид иттербия(III) можно восстановить до оксида иттербия(II) (YbO) с помощью элементарного иттербия, который кристаллизуется в той же структуре, что и хлорид натрия . [11]

Бориды

[ редактировать ]

Додекаборид иттербия (YbB 12 ) представляет собой кристаллический материал, который изучался для понимания различных электронных и структурных свойств многих химически родственных веществ. Это изолятор Кондо . [28] Это квантовый материал ; при нормальных условиях внутренняя часть объемного кристалла является изолятором, тогда как поверхность обладает высокой проводимостью . [29] Среди редкоземельных элементов иттербий — один из немногих, которые могут образовывать стабильный додекаборид, что объясняется его сравнительно небольшим атомным радиусом. [30]

История

[ редактировать ]
Жан Шарль Галиссар де Мариньяк

Иттербий был открыт швейцарским химиком Жаном Шарлем Галиссаром де Мариньяком в 1878 году. Исследуя образцы гадолинита , Мариньяк обнаружил в земле новый компонент, известный тогда как эрбия , и назвал его иттербией в честь Иттербю , шведской деревни, недалеко от которой он нашел новый компонент эрбий. Мариньяк подозревал, что иттербий представляет собой соединение нового элемента, который он назвал «иттербием». [12] [26] [31] [32] [33]

В 1907 году французский химик Жорж Урбен разделил иттербию Мариньяка на два компонента: неойтербию и лютецию. Неойттербия позже стала известна как элемент иттербий, а лютеция стала известна как элемент лютеций . Австрийский химик Карл Ауэр фон Вельсбах примерно в то же время независимо выделил эти элементы из иттербия, но назвал их альдебараниумом и кассиопеем; [12] американский химик Чарльз Джеймс также независимо выделил эти элементы. Примерно в то же время [34] Урбен и Вельсбах обвинили друг друга в публикации результатов, основанных на данных другой стороны. [35] [36] [37] Комиссия по атомной массе, состоящая из Фрэнка Вигглсворта Кларка , Вильгельма Оствальда и Жоржа Урбена, которая тогда отвечала за присвоение названий новых элементов, урегулировала спор в 1909 году, предоставив приоритет Урбену и приняв его имена в качестве официальных, основываясь на на том, что отделение лютеция от иттербия Мариньяка впервые описал Урбен. [35] После того, как имена Урбена стали известны, неойттербий снова превратился в иттербий.

Химические и физические свойства иттербия не могли быть определены с какой-либо точностью до 1953 года, когда с помощью ионообменных процессов был получен первый почти чистый металлический иттербий. [12] Цена на иттербий была относительно стабильной в период с 1953 по 1998 год и составляла около 1000 долларов США за кг. [38]

Приложения

[ редактировать ]

Источник гамма-лучей

[ редактировать ]

The 169 Yb Изотоп (с периодом полураспада 32 дня), который создается вместе с короткоживущим 175 Изотоп Yb (период полураспада 4,2 дня), полученный нейтронной активацией при облучении иттербия в ядерных реакторах , использовался в качестве источника излучения в портативных рентгеновских аппаратах. Как и рентгеновские лучи, гамма-лучи, испускаемые источником, проходят через мягкие ткани тела, но блокируются костями и другими плотными материалами. Таким образом, небольшой 169 Образцы Yb (которые излучают гамма-лучи) действуют как крошечные рентгеновские аппараты, полезные для рентгенографии небольших объектов. Эксперименты показывают, что рентгенограммы, сделанные с помощью 169 Источник Yb примерно эквивалентен рентгеновским лучам с энергией от 250 до 350 кэВ. 169 Yb также используется в ядерной медицине . [39]

Высокостабильные атомные часы

[ редактировать ]

В 2013 году иттербиевые часы установили рекорд стабильности: тики были стабильны с точностью менее двух долей на 1 квинтиллион ( 2 × 10 −18 ). [40] Эти часы, разработанные в Национальном институте стандартов и технологий (NIST), основаны на примерно 10 000 атомах иттербия, охлажденных лазером до 10 микрокельвинов (10 миллионных градуса выше абсолютного нуля ) и заключенных в оптическую решетку — серию ям в форме блинов. сделанный из лазерного света. Другой лазер, который «тикает» 518 триллионов раз в секунду (518 ТГц), провоцирует переход между двумя энергетическими уровнями в атомах. Большое количество атомов является ключом к высокой стабильности часов.

Волны видимого света колеблются быстрее, чем микроволны, поэтому оптические часы могут быть более точными, чем цезия атомные часы . Физико -технический федеральный институт работает над несколькими такими оптическими часами. Модель с одним-единственным ионом иттербия, пойманным в ионную ловушку, имеет высокую точность. Оптические часы на его основе имеют точность до 17 знаков после запятой. [41]

Пара экспериментальных атомных часов на основе атомов иттербия в Национальном институте стандартов и технологий установила рекорд стабильности. Физики NIST сообщили в выпуске журнала Science Express от 22 августа 2013 года, что тикание иттербиевых часов стабильно с точностью менее двух частей на 1 квинтиллион (1 с последующими 18 нулями), что примерно в 10 раз лучше, чем предыдущие лучшие опубликованные результаты для других атомные часы. Часы будут точны с точностью до секунды в течение периода, сравнимого с возрастом Вселенной. [42]

Легирование нержавеющей стали

[ редактировать ]

Иттербий также можно использовать в качестве легирующей присадки, чтобы улучшить измельчение зерна, прочность и другие механические свойства нержавеющей стали . Некоторые сплавы иттербия редко используются в стоматологии . [9] [12]

Иттербий как добавка активных сред

[ редактировать ]

Ыб 3+ ион используется в качестве легирующего материала в активных лазерных средах , особенно в твердотельных лазерах и волоконных лазерах с двойной оболочкой. Иттербиевые лазеры высокоэффективны, имеют длительный срок службы и могут генерировать короткие импульсы; иттербий также можно легко включить в материал, используемый для изготовления лазера. [43] Иттербиевые лазеры обычно излучают в диапазоне 1,03–1,12 мкм при оптической накачке на длине волны 900–1 мкм, в зависимости от источника и применения. Небольшой квантовый дефект делает иттербий перспективной добавкой для эффективных лазеров и масштабирования мощности . [44]

Кинетика возбуждений в материалах, легированных иттербием, проста и может быть описана в рамках понятия эффективных сечений ; для большинства лазерных материалов, легированных иттербием (как и для многих других усиливающих сред с оптической накачкой), справедливо соотношение Маккамбера : [45] [46] [47] легированным иттербием, хотя применение к композитным материалам, обсуждалось. [48] [49]

Обычно используются низкие концентрации иттербия. При высоких концентрациях материалы, легированные иттербием, проявляют фотопотемнение. [50] (стекловолокно) или даже переход на широкополосное излучение [51] (кристаллы и керамика) вместо эффективного лазерного воздействия. Этот эффект может быть связан не только с перегревом, но и с условиями компенсации заряда при высоких концентрациях ионов иттербия. [52]

Большой прогресс был достигнут в лазерах и усилителях масштабирования мощности, производимых с оптическими волокнами, легированными иттербием (Yb). Уровни мощности увеличились по сравнению с режимами 1 кВт благодаря развитию компонентов, а также волокон, легированных Yb. Изготовление волокон с малой числовой апертурой и большой модовой площадью позволяет достичь почти идеального качества луча (M2<1,1) на уровнях мощности от 1,5 кВт до более 2 кВт при ~1064 нм в широкополосной конфигурации. [53] LMA-волокна, легированные иттербием, также имеют преимущества большего диаметра поля моды, что сводит на нет влияние нелинейных эффектов, таких как вынужденное рассеяние Бриллюэна и вынужденное комбинационное рассеяние , которые ограничивают достижение более высоких уровней мощности и обеспечивают явное преимущество по сравнению с одномодовыми. волокна, легированные иттербием.

Чтобы достичь еще более высоких уровней мощности в волоконных системах на основе иттербия, необходимо учитывать все характеристики волокна. Этого можно достичь только за счет оптимизации всех параметров иттербиевого волокна, начиная от фоновых потерь в сердцевине и заканчивая геометрическими свойствами, чтобы уменьшить потери на сращивание внутри резонатора. Масштабирование мощности также требует оптимизации согласования пассивных волокон внутри оптического резонатора. [54] Оптимизация самого стекла, легированного иттербием, путем модификации основного стекла различными легирующими добавками также играет большую роль в снижении фоновых потерь стекла, улучшении эффективности наклона волокна и улучшении характеристик фотозатемнения, что способствует увеличению мощности. уровни в системах 1 мкм.

Ионные кубиты для квантовых вычислений

[ редактировать ]

Заряженный ион 171 Ыб + используется многими академическими группами и компаниями в качестве кубита с захваченными ионами для квантовых вычислений . [55] [56] [57] запутанности Ворота , такие как ворота Мёльмера-Сёренсена , были достигнуты путем воздействия на ионы с помощью с синхронизацией мод . импульсных лазеров [58]

Другие

[ редактировать ]

Металлический иттербий увеличивает свое электрическое сопротивление при воздействии высоких напряжений. Это свойство используется в датчиках напряжения для мониторинга деформаций грунта в результате землетрясений и взрывов. [59]

В настоящее время иттербий исследуется как возможная замена магния в пиротехнических нагрузках высокой плотности для кинематических инфракрасных ловушек . Поскольку оксид иттербия(III) имеет значительно более высокую излучательную способность в инфракрасном диапазоне, чем оксид магния , более высокая интенсивность излучения достигается при использовании полезных нагрузок на основе иттербия по сравнению с теми, которые обычно основаны на магнии/тефлоне/витоне (MTV). [60]

Меры предосторожности

[ редактировать ]

Хотя иттербий довольно стабилен химически, его хранят в герметичных контейнерах и в инертной атмосфере, например в сухом боксе, наполненном азотом, чтобы защитить его от воздуха и влаги. [61] Все соединения иттербия считаются высокотоксичными , хотя исследования показывают, что опасность минимальна. Однако соединения иттербия вызывают раздражение кожи и глаз человека, а некоторые из них могут быть тератогенными . [62] Металлическая пыль иттербия может самовозгораться. [63]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 112. ИСБН  978-0-08-037941-8 .
  2. ^ «Стандартные атомные массы: иттербий» . ЦИАВ . 2015.
  3. ^ Прохаска, Томас; Ирргехер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; Бёлке, Джон К.; Чессон, Лесли А.; Коплен, Тайлер Б.; Дин, Типинг; Данн, Филип Дж. Х.; Грёнинг, Манфред; Холден, Норман Э.; Мейер, Харро Эй Джей (04 мая 2022 г.). «Стандартные атомные массы элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . дои : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN   1365-3075 .
  4. ^ Jump up to: а б с Арбластер, Джон В. (2018). Некоторые значения кристаллографических свойств элементов . Парк материалов, Огайо: ASM International. ISBN  978-1-62708-155-9 .
  5. ^ Иттрий и все лантаноиды, кроме Ce и Pm, наблюдались в степени окисления 0 в комплексах бис (1,3,5-три-т-бутилбензола), см. Клок, Ф. Джеффри Н. (1993). «Соединения скандия, иттрия и лантаноидов в нулевом состоянии окисления». хим. Соц. Преподобный . 22 : 17–24. дои : 10.1039/CS9932200017 . и Арнольд, Полли Л.; Петрухина Марина Александровна; Боченков Владимир Евгеньевич; Шабатина Татьяна И.; Загорский Вячеслав В.; Клок (15 декабря 2003 г.). «Ареновое комплексообразование атомов Sm, Eu, Tm и Yb: спектроскопическое исследование при переменной температуре». Журнал металлоорганической химии . 688 (1–2): 49–55. doi : 10.1016/j.jorganchem.2003.08.028 .
  6. ^ La(I), Pr(I), Tb(I), Tm(I) и Yb(I) наблюдались в MB 8. − кластеры; видеть Ли, Ван-Лу; Чен, Дэн-Тэн; Чен, Вэй-Цзя; Ли, Цзюнь; Ван, Лай-Шэн (2021). «Одновалентный лантанид(I) в борозеновых комплексах» . Природные коммуникации . 12 (1): 6467. doi : 10.1038/s41467-021-26785-9 . ПМЦ   8578558 . ПМИД   34753931 .
  7. ^ Уэст, Роберт (1984). CRC, Справочник по химии и физике . Бока-Ратон, Флорида: Издательство компании Chemical Rubber Company. стр. E110. ISBN  0-8493-0464-4 .
  8. ^ Jump up to: а б с д Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
  9. ^ Jump up to: а б с д и ж Хаммонд, ЧР (2000). Элементы в Справочнике по химии и физике (81-е изд.). ЦРК Пресс. ISBN  978-0-8493-0481-1 .
  10. ^ Jump up to: а б Бучер, Э.; Шмидт, П.; Джаяраман, А.; Андрес, К.; Майта, Дж.; Нассау, К.; Дернье, П. (1970). «Новый фазовый переход первого рода в металлическом иттербии высокой чистоты». Физический обзор B . 2 (10): 3911. Бибкод : 1970PhRvB...2.3911B . дои : 10.1103/PhysRevB.2.3911 .
  11. ^ Jump up to: а б с д и ж г час Холлеман, Арнольд Ф.; Виберг, Эгон; Виберг, Нильс (1985). «Лантаноиды». Учебник неорганической химии (на немецком языке) (91–100 изд.). Вальтер де Грюйтер. стр. 1265–1279. ISBN  978-3-11-007511-3 .
  12. ^ Jump up to: а б с д и ж г Эмсли, Джон (2003). Строительные блоки природы: путеводитель по элементам от Аризоны . Издательство Оксфордского университета. стр. 492–494 . ISBN  978-0-19-850340-8 .
  13. ^ Джексон, М. (2000). «Магнетизм редкой земли» . Ежеквартальный отчет IRM 10(3): 1
  14. ^ Кох, ЕС; Вайзер, В.; Рот, Э.; Кнапп, С.; Кельценберг, С. (2012). «Горение металлического иттербия». Пороха, взрывчатые вещества, пиротехника . 37 : 9–11. дои : 10.1002/преп.201100141 .
  15. ^ Jump up to: а б с «Химические реакции иттербия» . Веб-элементы . Проверено 6 июня 2009 г.
  16. ^ Jump up to: а б «Нуклеоника: Универсальная диаграмма нуклидов» . Нуклеоника. 2007–2011 гг . Проверено 22 июля 2011 г.
  17. ^ Тарасов О.Б.; Гаде, А.; Фукусима, К.; и др. (2024). «Наблюдение новых изотопов при фрагментации 198 Pt at FRIB». Physical Review Letters . 132 (072501). doi : 10.1103/PhysRevLett.132.072501 .
  18. ^ Лаковара, П.; Чой, Гонконг; Ван, Калифорния; Аггарвал, РЛ; Фан, Тайвань (1991). «Yb:YAG-лазер с диодной накачкой при комнатной температуре». Оптические письма . 16 (14): 1089–1091. Бибкод : 1991OptL...16.1089L . дои : 10.1364/OL.16.001089 . ПМИД   19776885 .
  19. ^ Гудзоновский институт минералогии (1993–2018). «Миндат.орг» . www.mindat.org . Проверено 7 апреля 2018 г.
  20. ^ Гелис, В.М.; Чувелева Е.А.; Фирсова Л.А.; Козлитин Е.А.; Барабанов, ИР (2005). «Оптимизация разделения иттербия и лютеция методом вытесняющей комплексной хроматографии». Российский журнал прикладной химии . 78 (9): 1420. doi : 10.1007/s11167-005-0530-6 . S2CID   94642269 .
  21. ^ Хубичка, Х.; Дробек, Д. (1997). «Анионообменный метод отделения иттербия от гольмия и эрбия». Гидрометаллургия . 47 (1): 127–136. Бибкод : 1997HydMe..47..127H . дои : 10.1016/S0304-386X(97)00040-6 .
  22. ^ Патнаик, Прадьот (2003). Справочник неорганических химических соединений . МакГроу-Хилл. стр. 973–975. ISBN  978-0-07-049439-8 . Проверено 6 июня 2009 г.
  23. ^ Лу, С.; Уэстбрук, Дж.А.; Шаус, SE (2004). «Декарбоксилативные альдольные реакции аллиловых β-кетоэфиров посредством гетеробиметаллического катализа». Журнал Американского химического общества . 126 (37): 11440–11441. дои : 10.1021/ja045981k . PMID   15366881 .
  24. ^ Фанг, X.; Уоткин, Дж. Г.; Уорнер, BP (2000). «Аллилирование альдегидов аллилтриметилсиланом, катализируемое трихлоридом иттербия» . Буквы тетраэдра . 41 (4): 447. doi : 10.1016/S0040-4039(99)02090-0 .
  25. ^ Жирар, П.; Нэми, Дж.Л.; Каган, HB (1980). «Производные двухвалентного лантаноида в органическом синтезе. 1. Мягкое получение йодида самария и йодида иттербия и их использование в качестве восстанавливающих или связующих агентов». Журнал Американского химического общества . 102 (8): 2693. doi : 10.1021/ja00528a029 .
  26. ^ Jump up to: а б Энхаг, Пер (2004). Энциклопедия элементов: технические данные, история, обработка, применение. Джон Уайли и сыновья, ISBN   978-3-527-30666-4 , с. 448 .
  27. ^ Уэллс А.Ф. (1984) Структурная неорганическая химия , 5-е издание, Oxford Science Publications, ISBN   0-19-855370-6
  28. ^ Альтшулер, Т.С.; Бреслер, М.С. (2002). «О природе энергетической щели в додекабориде иттербия YbB 12 ». Физика твердого тела . 44 (8): 1532–1535. Бибкод : 2002PhSS...44.1532A . дои : 10.1134/1.1501353 . S2CID   120575196 .
  29. ^ Сян, З.; Касахара, Ю.; Асаба, Т.; Лоусон, Б.; Тинсман, К.; Чен, Лу; Сугимото, К.; Кавагути, С.; Сато, Ю.; Ли, Г.; Яо, С.; Чен, ЮЛ; Ига, Ф.; Синглтон, Джон; Мацуда, Ю.; Ли, Лу (2018). «Квантовые колебания удельного электросопротивления в изоляторе». Наука . 362 (6410): 65–69. arXiv : 1905.05140 . Бибкод : 2018Sci...362...65X . дои : 10.1126/science.aap9607 . ПМИД   30166438 . S2CID   206664739 .
  30. ^ Ла Плака, 1 SJ; Нунан, Д. (1963). «Додекабориды иттербия и тербия» . Акта Кристаллографика . 16 (11): 1182. дои : 10.1107/S0365110X63003108 . {{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  31. ^ Уикс, Мэри Эльвира (1956). Открытие элементов (6-е изд.). Истон, Пенсильвания: Журнал химического образования.
  32. ^ Уикс, Мэри Эльвира (октябрь 1932 г.). «Открытие элементов. XVI. Редкоземельные элементы». Журнал химического образования . 9 (10): 1751. Бибкод : 1932JChEd...9.1751W . дои : 10.1021/ed009p1751 .
  33. ^ «Иттербий» . Королевское химическое общество . 2020 . Проверено 4 января 2020 г.
  34. ^ «Разделение [ так в оригинале ] редкоземельных элементов Чарльза Джеймса» . Национальные исторические химические достопримечательности . Американское химическое общество . Проверено 21 февраля 2014 г.
  35. ^ Jump up to: а б Урбан, МГ (1908). «Новый элемент лютеций, полученный в результате расщепления иттербия из Мариньяка» . Еженедельные отчеты сессий Академии наук (на французском языке). 145 :759–762.
  36. ^ Урбен, Г. (1909). «Лютеций и неойтербий или Кассиопей и альдебараний — ответ на статью г-на Ауэра против Вельсбаха» . Ежемесячные журналы по химии . 31 (10): 1. дои : 10.1007/BF01530262 . S2CID   101825980 .
  37. ^ фон Вельсбах, Карл А. (1908). «Разложение иттербия на элементы» . Ежемесячные журналы по химии . 29 (2): 181–225. дои : 10.1007/BF01558944 . S2CID   197766399 .
  38. ^ Хедрик, Джеймс Б. «Редкоземельные металлы» (PDF) . Геологическая служба США . Проверено 6 июня 2009 г.
  39. ^ Хэлмшоу, Р. (1995). Промышленная радиология: теория и практика . Спрингер. стр. 168–169. ISBN  978-0-412-62780-4 .
  40. ^ NIST (22 августа 2013 г.) Иттербиевые атомные часы установили рекорд стабильности .
  41. ^ Пейк, Эккехард (01 марта 2012 г.). Новый «маятник» для иттербиевых часов . ptb.de.
  42. ^ «Иттербиевые атомные часы НИСТ установили рекорд стабильности» . Физика.орг . 22 августа 2013 г.
  43. ^ Остби, Эрик (2009). Резонансы фотонной шепчущей галереи в новых средах (PDF) (Диссертация). Калифорнийский технологический институт . Проверено 21 декабря 2012 г.
  44. ^ Грух Дмитрий А.; Богатырев В.А.; Сысолятин А.А.; Парамонов Владимир Михайлович; Курков Андрей С.; Дианов, Евгений М. (2004). «Источник широкополосного излучения на основе волокна, легированного иттербием, с распределенной накачкой по длине волокна». Квантовая электроника . 34 (3): 247. Бибкод : 2004QuEle..34..247G . дои : 10.1070/QE2004v034n03ABEH002621 . S2CID   250788004 .
  45. ^ Кузнецов Д.; Биссон, Ж.-Ф.; Такаичи, К.; Уэда, К. (2005). «Одномодовый твердотельный лазер с коротким широким неустойчивым резонатором». Журнал Оптического общества Америки Б. 22 (8): 1605–1619. Бибкод : 2005JOSAB..22.1605K . дои : 10.1364/JOSAB.22.001605 .
  46. ^ Маккамбер, Делавэр (1964). «Соотношения Эйнштейна, связывающие широкополосные спектры излучения и поглощения». Физический обзор B . 136 (4А): 954–957. Бибкод : 1964PhRv..136..954M . дои : 10.1103/PhysRev.136.A954 .
  47. ^ Беккер, ПК; Олсон, Северная Каролина; Симпсон, младший (1999). Волоконные усилители, легированные эрбием: основы и теория . Академическая пресса.
  48. ^ Кузнецов, Д. (2007). с диодной накачкой «Комментарий к «Эффективному лазеру Yb:Gd 2 SiO 5 ». Письма по прикладной физике . 90 (6): 066101. Бибкод : 2007ApPhL..90f6101K . дои : 10.1063/1.2435309 .
  49. ^ Чжао, Гуанцзюнь; Су, Лянби; Сюй, Цзюнь; Цзэн, Хэпин (2007). с диодной накачкой «Ответ на комментарий об эффективном лазере Yb:Gd 2 SiO 5 » . Письма по прикладной физике . 90 (6): 066103. Бибкод : 2007ApPhL..90f6103Z . дои : 10.1063/1.2435314 .
  50. ^ Копонен, Йоона Дж.; Седерлунд, Микко Дж.; Хоффман, Ханна Дж. и Таммела, Симо К.Т. (2006). «Измерение фотопотемнения одномодовых кварцевых волокон, легированных иттербием» . Оптика Экспресс . 14 (24): 11539–11544. Бибкод : 2006OExpr..1411539K . дои : 10.1364/OE.14.011539 . ПМИД   19529573 . S2CID   27830683 .
  51. ^ Биссон, Ж.-Ф.; Кузнецов Д.; Уэда, К.; Фредрих-Торнтон, Северная Каролина; Петерманн, К.; Хубер, Г. (2007). «Переключение излучательной способности и фотопроводимости в сильнолегированном Yb». 3+ :Y 2 O 3 и Lu 2 O 3 Керамика». Applied Physics Letters . 90 (20): 201901. Бибкод : 2007ApPhL..90t1901B . doi : 10.1063/1.2739318 .
  52. ^ Сочинский, Н.В.; Абеллан, М.; Родригес-Фернандес, Дж.; Сауседо, Э.; Руис, CM; Бермудес, В. (2007). «Влияние концентрации Yb на удельное сопротивление и срок службы солегированных кристаллов CdTe:Ge:Yb» (PDF) . Письма по прикладной физике . 91 (20): 202112. Бибкод : 2007ApPhL..91t2112S . дои : 10.1063/1.2815644 . hdl : 10261/46803 .
  53. ^ Самсон, Брайс; Картер, Адриан; Танкала, Канишка (2011). «Лепированные волокна: усиление редкоземельных волокон». Природная фотоника . 5 (8): 466. Бибкод : 2011NaPho...5..466S . дои : 10.1038/nphoton.2011.170 .
  54. ^ «Оптоволокно для волоконных лазеров: сочетание активных и пассивных волокон повышает производительность волоконного лазера» . Мир лазерного фокуса . 01.01.2012.
  55. ^ Ольмшенк, С. (ноябрь 2007 г.). «Манипулирование и обнаружение захваченного Yb171 + Сверхтонкий кубит». Physical Review A. 76 ( 5): 052314. arXiv : 0708.0657 . Bibcode : 2007PhRvA..76e2314O . doi : 10.1103/PhysRevA.76.052314 . S2CID   49330988 .
  56. ^ «Квантинуум | Аппаратное обеспечение» . www.quantinuum.com . Проверено 21 мая 2023 г.
  57. ^ «IonQ | Наша технология захваченных ионов» . ИонКью . Проверено 21 мая 2023 г.
  58. ^ Хейс, Д. (апрель 2010 г.). «Запутывание атомных кубитов с помощью гребенки оптических частот». Письма о физических отзывах . 104 (14): 140501. arXiv : 1001.2127 . Бибкод : 2010PhRvL.104n0501H . doi : 10.1103/PhysRevLett.104.140501 . ПМИД   20481925 . S2CID   14424109 .
  59. ^ Гупта, К.К. и Кришнамурти, Нагайяр (2004). Добывающая металлургия редких земель . ЦРК Пресс. п. 32. ISBN  978-0-415-33340-5 .
  60. ^ Кук, ЕС; Хахма, А. (2012). «Металл-фторуглеродные пироланты. XIV: Композиции-ловушки высокой плотности с высокими эксплуатационными характеристиками на основе иттербия / политетрафторэтилена / витона®» . Журнал неорганической и общей химии . 638 (5): 721. doi : 10.1002/zaac.201200036 .
  61. ^ Ганесан, М.; Берубе, CD; Гамбаротта, С.; Яп, средний балл (2002). «Влияние катиона щелочного металла на способ связи 2,5-диметилпиррола в двухвалентных комплексах самария и иттербия» . Металлоорганические соединения . 21 (8): 1707. doi : 10.1021/om0109915 .
  62. ^ Гейл, ТФ (1975). «Эмбриотоксичность хлорида иттербия у золотистых хомяков». Тератология . 11 (3): 289–95. дои : 10.1002/tera.1420110308 . ПМИД   807987 .
  63. ^ Иванов В.Г.; Иванов, Г.В. (1985). «Высокотемпературное окисление и самовозгорание порошков редкоземельных металлов». Горение, взрыв и ударные волны . 21 (6): 656. doi : 10.1007/BF01463665 . S2CID   93281866 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
  • Путеводитель по элементам - переработанное издание , Альберт Ствертка (Oxford University Press; 1998). ISBN   0-19-508083-1
[ редактировать ]
Викискладе есть медиафайлы, связанные с иттербием .
Найдите иттербий в Викисловаре, бесплатном словаре.

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ytterbium&oldid=1236180935"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 0e2d5b8afb7dffdc64aad43a3d15922b__1721717580
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/0e/2b/0e2d5b8afb7dffdc64aad43a3d15922b.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Ytterbium - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)