Иттербий - Ytterbium

Не путать с элементами иттрий (Y) или же тербий (Тб).
Иттербий,70Yb
Иттербий-3.jpg
Иттербий
Произношение/ɪˈтɜːrбяəм/ ​(я-ТУР-пчелы-əm )
Внешностьсеребристо-белый; с бледно-желтым оттенком[1]
Стандартный атомный вес Аr, std(Yb)173.045(10)[2][3][4]
Иттербий в периодическая таблица
ВодородГелий
ЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеон
НатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргон
КалийКальцийСкандийТитанВанадийХромМарганецУтюгКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптон
РубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСереброКадмийИндийБанкаСурьмаТеллурЙодКсенон
ЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоМеркурий (элемент)ТаллийСвинецВисмутПолонийАстатинРадон
ФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклиумКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБориумКалийМейтнерийДармштадтиумРентгенийКопернициумNihoniumФлеровийМосковиумЛиверморийTennessineОганессон
–
↑
Yb
↓
Нет
тулий ← иттербий → лютеций
Атомный номер (Z)70
Группагруппа н / д
Периодпериод 6
Блокироватьf-блок
Категория элемента  Лантаноид
Электронная конфигурация[Xe ] 4f14 6 с2
Электронов на оболочку2, 8, 18, 32, 8, 2
Физические свойства
Фаза вSTPтвердый
Температура плавления1097 K (824 ° C, 1515 ° F)
Точка кипения1469 К (1196 ° С, 2185 ° F)
Плотность (возлеr.t.)6,90 г / см3
в жидком состоянии (приm.p.)6,21 г / см3
Теплота плавления7.66 кДж / моль
Теплота испарения129 кДж / моль
Молярная теплоемкость26,74 Дж / (моль · К)
Давление газа
п (Па)1101001 к10 тыс.100 тыс.
вТ (K)7368139101047(1266)(1465)
Атомные свойства
Состояния окисления0,[5] +1, +2, +3 (абазовый окись)
ЭлектроотрицательностьШкала Полинга: 1,1 (?)
Энергии ионизации
  • 1-я: 603,4 кДж / моль
  • 2-я: 1174,8 кДж / моль
  • 3-я: 2417 кДж / моль
Радиус атомаэмпирические: 176вечера
Ковалентный радиус187 ± 8 часов вечера
Цветные линии в спектральном диапазоне
Спектральные линии иттербия
Другие свойства
Естественное явлениеизначальный
Кристальная структура ​гранецентрированная кубическая (fcc)
Гранецентрированная кубическая кристаллическая структура иттербия
Скорость звука тонкий стержень1590 м / с (при 20 ° C)
Тепловое расширениеβ, поли: 26,3 мкм / (м · К) (r.t.)
Теплопроводность38,5 Вт / (м · К)
Удельное электрическое сопротивлениеβ, поли: 0,250 мкОм · м (приr.t.)
Магнитный заказпарамагнитный
Магнитная восприимчивость+249.0·10−6 см3/ моль (2928 К)[6]
Модуль для младшихβ форма: 23,9 ГПа
Модуль сдвигаβ-форма: 9,9 ГПа
Объемный модульβ форма: 30,5 ГПа
коэффициент Пуассонаβ форма: 0,207
Твердость по Виккерсу205–250 МПа
Твердость по Бринеллю340–440 МПа
Количество CAS7440-64-4
История
Именованиепосле Иттерби (Швеция), где был добыт
ОткрытиеЖан Шарль Галиссар де Мариньяк (1878)
Первая изоляцияКарл Ауэр фон Вельсбах (1906)
Главный изотопы иттербия
ИзотопИзобилиеПериод полураспада (т1/2)Режим распадаПродукт
166Ybсин56,7 чε166Тм
168Yb0.126%стабильный
169Ybсин32,026 дε169Тм
170Yb3.023%стабильный
171Yb14.216%стабильный
172Yb21.754%стабильный
173Yb16.098%стабильный
174Yb31.896%стабильный
175Ybсин4,185 гβ−175Лу
176Yb12.887%стабильный
177Ybсин1.911 чβ−177Лу
Категория Категория: Иттербий
| Рекомендации

Иттербий это химический элемент с символ  Yb и атомный номер 70. Это четырнадцатый и предпоследний элемент в лантаноид серии, лежащей в основе относительной устойчивости ее +2 степень окисления. Однако, как и другие лантаноиды, его наиболее распространенная степень окисления +3, так как в его окись, галогениды, и другие соединения. В водный раствор подобно соединениям других поздних лантаноидов растворимые соединения иттербия образуют комплексы с девятью молекулами воды. Из-за его электронной конфигурации с закрытой оболочкой его плотность, точки плавления и кипения значительно отличаются от большинства других лантаноидов.

В 1878 г. швейцарский химик Жан Шарль Галиссар де Мариньяк отделил от редкоземельного элемента «эрбия» еще один независимый компонент, который он назвал «иттербия ", за Иттерби, деревня в Швеция недалеко от того места, где он нашел новый компонент эрбий. Он подозревал, что иттербия представляет собой соединение нового элемента, который он назвал «иттербием» (в общей сложности четыре элемента были названы в честь деревни, остальные - иттрий, тербий, и эрбий ). В 1907 году новая земля «лютеция» была отделена от иттербия, из которой элемент «лютеций» (ныне лютеций ) был извлечен Жорж Урбен, Карл Ауэр фон Вельсбах, и Чарльз Джеймс. После некоторого обсуждения название Мариньяка «иттербий» было сохранено. Относительно чистый образец металла не был получен до 1953 года. В настоящее время иттербий в основном используется в качестве присадка из нержавеющей стали или активные лазерные среды, и реже как гамма-луч источник.

Природный иттербий представляет собой смесь семи стабильных изотопов, которые вместе присутствуют в концентрациях 0,3 частей на миллион. Этот элемент добывается в Китае, США, Бразилии и Индии в виде минералов. монацит, эвксенит, и ксенотайм. Концентрация иттербия низкая, потому что он встречается только среди многих других редкоземельные элементы; кроме того, он входит в число наименее распространенных. После извлечения и приготовления иттербий несколько опасен как раздражитель глаз и кожи. Металл пожаро- и взрывоопасен.

Характеристики

Физические свойства

Иттербий - мягкий, податливый и пластичный химический элемент который отображает яркий серебристый блеск когда чистый. Это редкоземельный элемент, и он легко растворяется сильным минеральные кислоты. Это реагирует медленно с холодом воды и это окисляет медленно в воздухе.[7]

Иттербий имеет три аллотропы обозначается греческими буквами альфа, бета и гамма; их температуры превращения −13 °C и 795 ° С,[7] хотя точная температура превращения зависит от давление и стресс.[8] Бета-аллотроп (6,966 г / см3) существует при комнатной температуре и имеет гранецентрированная кубическая Кристальная структура. Высокотемпературный гамма-аллотроп (6,57 г / см3) имеет объемно-центрированная кубическая кристаллическая структура.[7] Альфа-аллотроп (6,903 г / см3) имеет шестиугольник кристаллическая структура и устойчива при низких температурах.[9] Бета-аллотроп имеет металлический электрическая проводимость при нормальном атмосферном давлении, но становится полупроводник при воздействии давления около 16000 атмосферы (1.6 ГПа ). Его электрические удельное сопротивление увеличивается в десять раз при сжатии до 39 000 атмосфер (3,9 ГПа), но затем падает примерно до 10% от своего удельного сопротивления при комнатной температуре примерно при 40 000 атм (4,0 ГПа).[7][10]

В отличие от других редкоземельных металлов, которые обычно имеют антиферромагнитный и / или ферромагнитный недвижимость по низким ценам температуры, иттербий парамагнитный при температуре выше 1,0 кельвин.[11] Однако альфа-аллотроп диамагнитный.[8] С температура плавления 824 ° C и точка кипения при температуре 1196 ° C иттербий имеет наименьший диапазон жидких фаз среди всех металлов.[7]

В отличие от большинства других лантаноидов, которые имеют гексагональную решетку с плотной упаковкой, иттербий кристаллизуется в гранецентрированной кубической системе. Иттербий имеет плотность 6,973 г / см.3, что значительно ниже, чем у соседних лантаноидов, тулий (9,32 г / см3) и лютеций (9,841 г / см3). Его температуры плавления и кипения также значительно ниже, чем у тулия и лютеция. Это связано с электронной конфигурацией иттербия с закрытой оболочкой ([Xe] 4f14 6 с2), что делает доступными только два 6s-электрона. металлическое соединение (в отличие от других лантаноидов, где доступны три электрона) и увеличивает содержание иттербия. металлический радиус.[9]

Химические свойства

Металл иттербий медленно тускнеет на воздухе, приобретая золотистый или коричневый оттенок. Тонкодисперсный иттербий легко окисляется на воздухе и в кислороде. Смеси порошкообразного иттербия с политетрафторэтилен или же гексахлорэтан гореть светящимся изумрудно-зеленым пламенем.[12] Иттербий реагирует с водород формировать различные нестехиометрический гидриды. Иттербий медленно растворяется в воде, но быстро в кислотах, выделяя газообразный водород.[9]

Иттербий довольно электроположительный, и он медленно реагирует с холодной водой и довольно быстро с горячей водой с образованием гидроксида иттербия (III):[13]

2 Yb (s) + 6 H2O (l) → 2 Yb (OH)3 (водн.) + 3 H2 (грамм)

Иттербий реагирует со всеми галогены:[13]

2 Yb (s) + 3 F2 (г) → 2 YbF3 (s) [белый]
2 Yb (ов) + 3 Cl2 (г) → 2 YbCl3 (s) [белый]
2 Yb (s) + 3 Br2 (г) → 2 YbBr3 (s) [белый]
2 Yb (s) + 3 I2 (г) → 2 YbI3 (s) [белый]

Ион иттербия (III) поглощает свет в ближний инфракрасный диапазон длин волн, но не в видимый свет, так иттербия, Yb2О3, имеет белый цвет, и соли иттербия также бесцветны. Иттербий легко растворяется в разбавленных серная кислота с образованием растворов, содержащих бесцветные ионы Yb (III), которые существуют в виде нонагидратных комплексов:[13]

2 Yb (т) + 3 H2ТАК4 (водн.) + 18 ЧАС
2О (l) → 2 [Yb (H2O)9]3+ (водн.) + 3 ТАК2−
4 (водн.) + 3 H2 (грамм)

Yb (II) против Yb (III)

Хотя обычно иттербий трехвалентный, он легко образует двухвалентные соединения. Такое поведение необычно для лантаноиды, которые почти исключительно образуют соединения со степенью окисления +3. Состояние +2 имеет валентность электронная конфигурация из 4ж14 потому что полностью заполненный ж-оболочка дает больше устойчивости. Желто-зеленый ион иттербия (II) - очень сильный Восстановитель и разлагает воду, выделяя водород газа, и, следовательно, только бесцветный ион иттербия (III) находится в водный раствор. Самарий и тулий так же ведут себя в состоянии +2, но европий (II) устойчив в водном растворе. Металлический иттербий ведет себя аналогично металлическому европию и щелочноземельным металлам, растворяясь в аммиаке с образованием синего цвета. электрид соли.[9]

Изотопы

Основная статья: Изотопы иттербия

Природный иттербий состоит из семи стабильных изотопы: 168Yb, 170Yb, 171Yb, 172Yb, 173Yb, 174Yb и 176Yb, с 174Yb является наиболее распространенным - 31,8% природное изобилие ). 27 радиоизотопы наблюдались, причем наиболее стабильными были 169Yb с период полураспада 32,0 суток, 175Yb с периодом полураспада 4,18 дня, и 166Yb с периодом полураспада 56,7 часа. Все остальные радиоактивный изотопы имеют период полураспада менее двух часов, а у большинства из них период полураспада менее 20 минут. Иттербий также имеет 12 мета состояния, с наиболее устойчивым существом 169 кв.м.Yb (т1/2 46 секунд).[14][15]

Диапазон изотопов иттербия в атомный вес с 147.9674 атомная единица массы (u) для 148Yb до 180.9562 u для 181Yb. Главная режим распада изотопов иттербия легче, чем самый распространенный стабильный изотоп, 174Yb, есть захват электронов, и режим первичного распада для тех, кто тяжелее 174Yb - это бета-распад. Главная продукты распада изотопов иттербия легче, чем 174Yb являются тулий изотопов, и первичные продукты распада изотопов иттербия с более тяжелыми, чем 174Yb являются лютеций изотопы.[14][15]

Вхождение

Эвксенит

Иттербий встречается с другими редкоземельные элементы в нескольких редких минералы. Чаще всего его получают в коммерческих целях из монацит песок (0,03% иттербия). Этот элемент также находится в эвксенит и ксенотайм. Основные районы добычи: Китай, то Соединенные Штаты, Бразилия, Индия, Шри-Ланка, и Австралия. Запасы иттербия оцениваются в 1 млн. тонны. Иттербий обычно трудно отделить от других редкоземельных элементов, но ионный обмен и экстракция растворителем методы, разработанные в середине и конце 20 века, упростили разделение. Соединения иттербия встречаются редко и еще недостаточно хорошо изучены. Содержание иттербия в земной коре составляет около 3 мг / кг.[10]

Как четный лантаноид, в соответствии с Правило Оддо-Харкинса, иттербия значительно больше, чем его ближайших соседей, тулий и лютеций, которые встречаются в одном концентрате на уровне примерно 0,5% каждый. Мировое производство иттербия составляет всего около 50 тонн в год, что свидетельствует о том, что он не имеет коммерческого применения.[10] Микроскопические следы иттербия используются в качестве присадка в Yb: YAG лазер, а твердотельный лазер в котором иттербий является элементом, который подвергается стимулированное излучение из электромагнитное излучение.[16]

Иттербий часто является наиболее распространенным заменителем иттрий минералы. В очень немногих известных случаях / проявлениях иттербий преобладает над иттрием, как, например, в ксенотайм - (Ыб). Известны сообщения об исходном иттербии из лунного реголита.[17]

Производство

Отделить иттербий от других лантаноидов относительно сложно из-за его аналогичных свойств. В результате процесс несколько затягивается. Во-первых, минералы, такие как монацит или же ксенотайм растворяются в различных кислотах, таких как серная кислота. Иттербий затем можно отделить от других лантаноидов с помощью ионный обмен, как и другие лантаноиды. Затем раствор наносится на смола, которые разные лантаноиды связывают в разных веществах. Затем растворяют, используя комплексообразователи, и благодаря различным типам связывания, проявляемым различными лантаноидами, можно выделить соединения.[18][19]

Иттербий отделен от других редкоземельных элементов либо ионный обмен или восстановлением амальгамой натрия. В последнем методе буферный кислотный раствор трехвалентных редкоземельных элементов обрабатывают расплавленным натрий-ртутным сплавом, который восстанавливает и растворяет Yb.3+. Сплав обрабатывают соляной кислотой. Металл извлекается из раствора в виде оксалата и превращается в оксид при нагревании. Оксид восстанавливается до металла при нагревании с лантан, алюминий, церий или же цирконий в высоком вакууме. Металл очищают сублимацией и собирают на конденсированной пластине.[20]

Соединения

Оксид иттербия (III)
Смотрите также: Категория: Соединения иттербия

Химическое поведение иттербия аналогично поведению остальной части лантаноиды. Большинство соединений иттербия находятся в степени окисления +3, а его соли в этой степени окисления почти бесцветны. Нравиться европий, самарий, и тулий, тригалогениды иттербия могут быть восстановлены до дигалогенидов путем водород, цинк пылью или добавлением металлического иттербия.[9] Степень окисления +2 встречается только в твердых соединениях и реагирует до некоторой степени аналогично щелочноземельный металл соединения; например, оксид иттербия (II) (YbO) имеет ту же структуру, что и оксид кальция (CaO).[9]

Галогениды

Кристаллическая структура оксид иттербия (III)

Иттербий образует как дигалогениды, так и тригалогениды с галогены фтор, хлор, бром, и йод. Дигалогениды подвержены окислению до тригалогенидов при комнатной температуре и непропорциональны тригалогенидам и металлическому иттербию при высокой температуре:[9]

3 YbX2 → 2 YbX3 + Yb (X = F, Cl, Br, я )

Некоторые галогениды иттербия используются в качестве реагенты в органический синтез. Например, иттербия (III) хлорид (YbCl3) это Кислота Льюиса и может использоваться как катализатор в Альдол[21] и Реакции Дильса – Альдера.[22] Иодид иттербия (II) (YbI2) может использоваться как иодид самария (II), как Восстановитель за реакции сочетания.[23] Иттербий (III) фторид (YbF3) используется как инертный и нетоксичный зубная пломба поскольку он постоянно выпускает фторид ионы, которые полезны для здоровья зубов, а также Рентгеноконтрастное средство.[24]

Оксиды

Иттербий реагирует с кислородом с образованием оксид иттербия (III) (Yb2О3), который кристаллизуется в структуре «полуторный оксид редкоземельного элемента С-типа», который связан с флюорит структура с удаленной четвертью анионов, приводящая к атомам иттербия в двух различных шестикоординированных (неоктаэдрических) средах.[25] Оксид иттербия (III) может быть восстановлен до оксид иттербия (II) (YbO) с элементарным иттербием, который кристаллизуется в той же структуре, что и хлорид натрия.[9]

История

Жан Шарль Галиссар де Мариньяк

Иттербий был обнаруженный швейцарским химиком Жан Шарль Галиссар де Мариньяк в 1878 году. При исследовании образцов гадолинит, Мариньяк обнаружил в земле новый компонент, известный тогда как Эрбия, и он назвал его иттербия, за Иттерби, то Шведский деревня недалеко от того места, где был обнаружен новый компонент эрбия. Мариньяк подозревал, что иттербия - это соединение нового элемента, который он назвал «иттербием».[10][24][26][27][28]

В 1907 году французский химик Жорж Урбен разделила иттербия Мариньяка на два компонента: неойттербия и лютецию. Позже неойттербия стала известна как элемент иттербий, а лютеция стала известна как элемент лютеций. Австрийский химик Карл Ауэр фон Вельсбах независимо друг от друга изолировал эти элементы из иттербия примерно в то же время, но назвал их альдебаранием и кассиопеем;[10] американский химик Чарльз Джеймс также независимо изолировали эти элементы примерно в то же время.[29] Урбен и Вельсбах обвиняли друг друга в публикации результатов, основанных на другой стороне.[30][31][32] Комиссия по атомной массе в составе Фрэнк Вигглсворт Кларк, Вильгельм Оствальд, и Жорж Урбен, который тогда отвечал за атрибуцию новых названий элементов, урегулировал спор в 1909 году, предоставив приоритет Урбену и приняв его имена в качестве официальных, основываясь на том факте, что впервые было описано отделение лютеция от иттербия Мариньяка. пользователя Urbain.[30] После того, как имена Урбена были признаны, неойттербий был превращен в иттербий.

Химические и физические свойства иттербия не могли быть определены с какой-либо точностью до 1953 года, когда был получен первый почти чистый металлический иттербий с использованием ионный обмен процессы.[10] Цена на иттербий в период с 1953 по 1998 год была относительно стабильной и составляла около 1000 долларов США за кг.[33]

Приложения

Источник гамма-излучения

В 169Yb изотоп (с период полураспада 32 дня), который создается вместе с недолговечными 175Изотоп Yb (период полураспада 4,2 дня) по нейтронная активация вовремя облучение иттербия в ядерные реакторы, использовался как радиация источник в портативном рентгеновский снимок машины. Как и рентгеновские лучи, гамма излучение испускаемые источником проходят через мягкие ткани тела, но блокируются костями и другими плотными материалами. Таким образом, небольшие 169Образцы Yb (излучающие гамма-лучи) действуют как крошечные рентгеновские аппараты, полезные для рентгенография мелких предметов. Эксперименты показывают, что рентгенограммы, сделанные с 169Источники из Yb примерно эквивалентны источникам, полученным с помощью рентгеновских лучей с энергией от 250 до 350 кэВ. 169Yb также используется в ядерная медицина.[34]

Атомные часы с высокой стабильностью

Иттербиевые часы являются рекордсменом по стабильности со стабильностью тиков с точностью менее двух частей на 1 квинтиллион (2×10−18).[35] Часы, разработанные в Национальный институт стандартов и технологий (NIST) полагаются примерно на 10 000 атомов редкоземельных элементов, охлажденных до 10 микрокельвинов (10 миллионных долей градуса выше абсолютный ноль ) и попал в ловушку оптическая решетка - серия блинных колодцев из лазерного излучения. Другой лазер, который «тикает» 518 триллионов раз в секунду, вызывает переход между двумя уровнями энергии в атомах. Большое количество атомов является ключом к высокой стабильности часов.

Видимые световые волны колеблются быстрее, чем микроволны, поэтому оптические часы могут быть более точными, чем цезий атомные часы. В Physikalisch-Technische Bundesanstalt работает над несколькими такими оптическими часами. Модель с одним единственным ионом иттербия, захваченным в ионную ловушку, имеет высокую точность. Оптические часы на его основе имеют точность до 17 цифр после десятичной точки.[36]Пара экспериментальных атомных часов на основе атомов иттербия в Национальном институте стандартов и технологий установила рекорд стабильности. Физики NIST сообщили в выпуске Science Express от 22 августа 2013 года, что тики иттербиевых часов стабильны с точностью до менее двух частей на 1. квинтиллион (1 с 18 нулями), что примерно в 10 раз лучше, чем предыдущие лучшие опубликованные результаты для других атомных часов. Часы будут точными с точностью до секунды в течение периода, сопоставимого с возрастом Вселенной.[37]

Легирование нержавеющей стали

Иттербий также можно использовать в качестве присадка чтобы помочь улучшить измельчение зерна, прочность и другие механические свойства нержавеющая сталь. Немного иттербия сплавы редко использовались в стоматология.[7][10]

Иттербий как примесь активных сред

Yb3+ ион используется как легирующий материал в активные лазерные среды особенно в твердотельные лазеры и волокно с двойной оболочкой лазеры. Иттербиевые лазеры высокоэффективны, имеют большой срок службы и могут генерировать короткие импульсы; иттербий также можно легко включить в материал, из которого изготовлен лазер.[38] Иттербиевые лазеры обычно излучают в диапазоне 1,06–1,12мкм полоса с оптической накачкой на длине волны 900 нм – 1 мкм в зависимости от хоста и приложения. Маленький квантовый дефект делает иттербий перспективной легирующей добавкой для эффективных лазеров и масштабирование мощности.[39]

Кинетика возбуждений в материалах, легированных иттербием, проста и может быть описана в рамках концепции эффективные сечения; для большинства легированных иттербием лазерных материалов (как и для многих других усиливающих сред с оптической накачкой) Отношение Маккамбера держит,[40][41][42] хотя приложение к легированному иттербием композитные материалы обсуждался.[43][44]

Обычно используются низкие концентрации иттербия. При высоких концентрациях материалы, легированные иттербием, показывают затемнение[45](стекловолокно) или даже переход на широкополосное излучение[46] (кристаллы и керамика) вместо эффективного лазерного воздействия. Этот эффект может быть связан не только с перегревом, но и с условиями компенсация заряда при высоких концентрациях ионов иттербия.[47]

Большой прогресс был достигнут в создании лазеров и усилителей с масштабированием мощности, изготовленных с использованием оптических волокон, легированных иттербием (Yb). Уровни мощности увеличились по сравнению с режимами 1 кВт из-за усовершенствования компонентов, а также волокон, легированных Yb. Изготовление оптоволоконных кабелей с малой числовой апертурой и большой площадью моды позволяет достичь почти идеального качества луча (M2 <1,1) на уровнях мощности от 1,5 кВт до более 2 кВт на длине волны ~ 1064 нм в широкополосной конфигурации.[48] LMA-волокна, легированные иттербием, также обладают преимуществами большего диаметра модового поля, что исключает влияние нелинейных эффектов, таких как стимулированные Рассеяние Бриллюэна и стимулировал Рамановское рассеяние, которые ограничивают достижение более высоких уровней мощности и обеспечивают явное преимущество перед одномодовыми волокнами, легированными иттербием.

Для достижения еще более высоких уровней мощности в волоконных системах на основе иттербия. необходимо учитывать все факторы волокна. Это может быть достигнуто только путем оптимизации всех параметров иттербиевого волокна, начиная от фоновых потерь в сердечнике и заканчивая геометрическими свойствами, чтобы уменьшить потери на стыках внутри резонатора. Масштабирование мощности также требует оптимизации согласования пассивных волокон в оптическом резонаторе.[49] Оптимизация самого стекла, легированного иттербием, путем модификации основного стекла с использованием различных присадок также играет большую роль в снижении фоновых потерь стекла, улучшении наклонной эффективности волокна и улучшенных характеристиках фототемнения, все это способствует увеличению мощности. уровни в системах 1 мкм.

Ионные кубиты для квантовых вычислений

Заряженный ион 171Yb+ используется в кубитах с захваченными ионами в квантовых вычислениях.[50] Запутывание ворота, такой как Ворота Мёльмера – Соренсена, были достигнуты путем обращения к ионам с режим блокировки импульсные лазеры.[51]

Другие

Металлический иттербий увеличивает свое удельное электрическое сопротивление при воздействии высоких нагрузок. Это свойство используется в датчиках напряжения для контроля деформаций грунта от землетрясений и взрывов.[52]

В настоящее время иттербий исследуется как возможная замена магний в пиротехнических нагрузках высокой плотности для кинематических инфракрасные ловушки-ловушки. В качестве оксид иттербия (III) имеет значительно более высокий излучательная способность в инфракрасном диапазоне, чем оксид магния, более высокая интенсивность излучения достигается с полезными нагрузками на основе иттербия по сравнению с полезными нагрузками, обычно основанными на магний / тефлон / витон (MTV).[53]

Меры предосторожности

Хотя иттербий довольно стабилен химически, он хранится в герметичных контейнерах и в инертной атмосфере, например, в сухом ящике, заполненном азотом, чтобы защитить его от воздуха и влаги.[54] Все соединения иттербия считаются высокоэффективными. токсичный, хотя исследования показывают, что опасность минимальна. Однако соединения иттербия вызывают раздражение кожи и глаз человека, а некоторые из них могут быть тератогенный.[55] Металлическая пыль иттербия может самовоспламеняться,[56] и образующиеся пары опасны. Иттербиевые пожары нельзя тушить водой, а только сухими химикатами класса D огнетушители можно потушить пожары.[57]

Рекомендации

  1. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. п. 112. ISBN  978-0-08-037941-8.
  2. ^ Мейя, Юрис; и другие. (2016). «Атомный вес элементов 2013 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 88 (3): 265–91. Дои:10.1515 / pac-2015-0305.
  3. ^ «Стандартный атомный вес 2015». Комиссия по изотопному содержанию и атомным весам. 12 октября 2015 г.. Получено 18 февраля 2017.
  4. ^ "Стандартный атомный вес иттербия пересмотрен". Chemistry International. Октябрь 2015. с. 26. Дои:10.1515 / ci-2015-0512. eISSN  0193-6484. ISSN  0193-6484.
  5. ^ Иттрий и все лантаноиды, кроме Ce и Pm, наблюдались в степени окисления 0 в бис (1,3,5-три-трет-бутилбензол) комплексах, см. Клок, Ф. Джеффри Н. (1993). «Соединения в состоянии нулевого окисления скандия, иттрия и лантаноидов». Chem. Soc. Rev. 22: 17–24. Дои:10.1039 / CS9932200017. и Арнольд, Полли Л .; Петрухина, Марина А .; Боченков, Владимир Е .; Шабатина, Татьяна И .; Загорский, Вячеслав В .; Cloke (15 декабря 2003 г.). «Комплексообразование арена атомов Sm, Eu, Tm и Yb: спектроскопическое исследование при переменной температуре». Журнал металлоорганической химии. 688 (1–2): 49–55. Дои:10.1016 / j.jorganchem.2003.08.028.
  6. ^ Weast, Роберт (1984). CRC, Справочник по химии и физике. Бока-Ратон, Флорида: Издательство Chemical Rubber Company. стр. E110. ISBN  0-8493-0464-4.
  7. ^ а б c d е ж Хаммонд, К. Р. (2000). Элементы, в Справочнике химии и физики (81-е изд.). CRC Press. ISBN  978-0-8493-0481-1.
  8. ^ а б Bucher, E .; Schmidt, P .; Jayaraman, A .; Андрес, К .; Maita, J .; Нассау, К .; Дернье, П. (1970). «Новый фазовый переход первого рода в высокочистом металлическом иттербии». Физический обзор B. 2 (10): 3911. Bibcode:1970PhRvB ... 2.3911B. Дои:10.1103 / PhysRevB.2.3911.
  9. ^ а б c d е ж грамм час Холлеман, Арнольд Ф .; Виберг, Эгон; Виберг, Нильс (1985). «Die Lanthanoide». Lehrbuch der Anorganischen Chemie (на немецком языке) (91–100 изд.). Вальтер де Грюйтер. С. 1265–1279. ISBN  978-3-11-007511-3.
  10. ^ а б c d е ж грамм Эмсли, Джон (2003). Строительные блоки природы: руководство по элементам от А до Я. Издательство Оксфордского университета. стр.492 –494. ISBN  978-0-19-850340-8.
  11. ^ Джексон, М. (2000). «Магнетизм редкой земли». IRM ежеквартально 10 (3): 1
  12. ^ Koch, E.C .; Weiser, V .; Roth, E .; Knapp, S .; Кельценберг, С. (2012). «Горение металлического иттербия». Топливо, взрывчатые вещества, пиротехника. 37: 9–11. Дои:10.1002 / преп.201100141.
  13. ^ а б c «Химические реакции иттербия». Веб-элементы. Получено 2009-06-06.
  14. ^ а б "Nucleonica: Универсальная таблица нуклидов". Nucleonica. 2007–2011 гг.. Получено 22 июля, 2011.
  15. ^ а б Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Вапстра, Алдерт Хендрик (2003), "ТогдаUBASE оценка ядерных и распадных свойств », Ядерная физика A, 729: 3–128, Bibcode:2003НуФА.729 .... 3А, Дои:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001
  16. ^ Lacovara, P .; Choi, H.K .; Wang, C.A .; Aggarwal, R.L .; Фан Т. Ю. (1991). "Yb: YAG-лазер с диодной накачкой при комнатной температуре". Письма об оптике. 16 (14): 1089–1091. Bibcode:1991OptL ... 16.1089L. Дои:10.1364 / OL.16.001089. PMID  19776885.
  17. ^ Гудзоновский институт минералогии (1993–2018). "Mindat.org". www.mindat.org. Получено 7 апреля 2018.
  18. ^ Гелис, В. М .; Чувелева, Э. А .; Фирсова, Л. А .; Козлитин, Э. А .; Барабанов, И. Р. (2005). «Оптимизация разделения иттербия и лютеция методом вытесняющей комплексообразующей хроматографии». Российский журнал прикладной химии. 78 (9): 1420. Дои:10.1007 / s11167-005-0530-6. S2CID  94642269.
  19. ^ Hubicka, H .; Дробек, Д. (1997). «Анионообменный метод отделения иттербия от гольмия и эрбия». Гидрометаллургия. 47: 127–136. Дои:10.1016 / S0304-386X (97) 00040-6.
  20. ^ Патнаик, Прадёт (2003). Справочник неорганических химических соединений. Макгроу-Хилл. С. 973–975. ISBN  978-0-07-049439-8. Получено 2009-06-06.
  21. ^ Lou, S .; Westbrook, J. A .; Шаус, С. Э. (2004). "Декарбоксилирующие альдольные реакции аллил-β-кетоэфиров посредством гетеробиметаллического катализа". Журнал Американского химического общества. 126 (37): 11440–11441. Дои:10.1021 / ja045981k. PMID  15366881.
  22. ^ Fang, X .; Watkin, J. G .; Уорнер, Б. П. (2000). «Катализируемое трихлоридом иттербия аллилирование альдегидов аллилтриметилсиланом». Буквы Тетраэдра. 41 (4): 447. Дои:10.1016 / S0040-4039 (99) 02090-0.
  23. ^ Girard, P .; Namy, J. L .; Каган, Х. Б. (1980). «Производные двухвалентного лантаноида в органическом синтезе. 1. Мягкое получение йодида самария и йодида иттербия и их использование в качестве восстанавливающих или связывающих агентов». Журнал Американского химического общества. 102 (8): 2693. Дои:10.1021 / ja00528a029.
  24. ^ а б Энгхаг, Пер (2004). Энциклопедия элементов: технические данные, история, обработка, приложения. Джон Уайли и сыновья, ISBN  978-3-527-30666-4, п. 448.
  25. ^ Уэллс А.Ф. (1984) Структурная неорганическая химия 5-е издание, Oxford Science Publications, ISBN  0-19-855370-6
  26. ^ Недели, Мэри Эльвира (1956). Открытие элементов (6-е изд.). Истон, Пенсильвания: Журнал химического образования.
  27. ^ Недели, Мэри Эльвира (октябрь 1932 г.). «Открытие элементов. XVI. Редкоземельные элементы». Журнал химического образования. 9 (10): 1751. Bibcode:1932JChEd ... 9,1751W. Дои:10.1021 / ed009p1751.
  28. ^ "Иттербий". Королевское химическое общество. 2020. Получено 4 января 2020.
  29. ^ «Сепаратон [sic] редкоземельных элементов Чарльза Джеймса ". Национальные исторические химические достопримечательности. Американское химическое общество. Получено 2014-02-21.
  30. ^ а б Урбен, М. (1908). "Un nouvel élément, le lutécium, résultant du dédoublement de l'ytterbium de Marignac". Comptes Rendus. 145: 759–762.
  31. ^ Урбейн, Г. (1909). "Lutetium und Neoytterbium oder Cassiopeium und Aldebaranium - Erwiderung auf den Artikel des Herrn Auer v. Welsbach". Monatshefte für Chemie. 31 (10): 1. Дои:10.1007 / BF01530262. S2CID  101825980.
  32. ^ фон Вельсбах, Карл А. (1908). "Die Zerlegung des Ytterbiums in seine Elemente". Monatshefte für Chemie. 29 (2): 181–225. Дои:10.1007 / BF01558944. S2CID  197766399.
  33. ^ Хедрик, Джеймс Б. «Редкоземельные металлы» (PDF). USGS. Получено 2009-06-06.
  34. ^ Халмшоу, Р. (1995). Промышленная радиология: теория и практика. Springer. С. 168–169. ISBN  978-0-412-62780-4.
  35. ^ NIST (22 августа 2013 г.) Атомные часы иттербия установили рекорд стабильности.
  36. ^ Пейк, Эккехард (01.03.2012). Новый «маятник» для иттербиевых часов. ptb.de.
  37. ^ «Атомные часы иттербия в NIST установили рекорд стабильности». Phys.org. 22 августа 2013 г.
  38. ^ Остби, Эрик (2009). "Фотонный шепчущий резонанс в новых средах" (PDF). Калифорнийский технологический институт. Получено 21 декабря 2012. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  39. ^ Грух, Дмитрий А .; Богатырев, В. А .; Сысолятин, А. А .; Парамонов, Владимир М .; Курков, Андрей С .; Дианов, Евгений М. (2004). «Широкополосный источник излучения на основе волокна, легированного иттербием, с накачкой, распределенной по длине волокна». Квантовая электроника. 34 (3): 247. Bibcode:2004QuEle..34..247G. Дои:10.1070 / QE2004v034n03ABEH002621.
  40. ^ Кузнецов, Д .; Bisson, J.-F .; Takaichi, K .; Уэда, К. (2005). «Одномодовый твердотельный лазер с коротким широким нестабильным резонатором». JOSA B. 22 (8): 1605–1619. Bibcode:2005JOSAB..22.1605K. Дои:10.1364 / JOSAB.22.001605.
  41. ^ Маккамбер, Д. (1964). "Соотношения Эйнштейна, связывающие широкополосные спектры излучения и поглощения". Физический обзор B. 136 (4A): 954–957. Bibcode:1964ПхРв..136..954М. Дои:10.1103 / PhysRev.136.A954.
  42. ^ Becker, P.C .; Olson, N.A .; Симпсон, Дж. Р. (1999). Волоконные усилители, легированные эрбием: основы и теория. Академическая пресса.
  43. ^ Кузнецов Д. (2007). "Комментарий к Эффективному Yb: Gd с диодной накачкой.2SiO5 лазер ». Письма по прикладной физике. 90 (6): 066101. Bibcode:2007АпФЛ..90ф6101К. Дои:10.1063/1.2435309.
  44. ^ Чжао, Гуанцзюнь; Су, Лянби; Сюй, Цзюнь; Цзэн, Хэпин (2007). "Ответ на комментарий об эффективности Yb: Gd с диодной накачкой2SiO5 лазер ». Письма по прикладной физике. 90 (6): 066103. Bibcode:2007АпФЛ..90ф6103З. Дои:10.1063/1.2435314.
  45. ^ Koponen, Joona J .; Söderlund, Mikko J .; Хоффман, Ханна Дж. И Таммела, Симо К. Т. (2006). «Измерение фотопотемнения одномодовых волокон из диоксида кремния, легированного иттербием». Оптика Экспресс. 14 (24): 11539–11544. Bibcode:2006OExpr..1411539K. Дои:10.1364 / OE.14.011539. PMID  19529573. S2CID  27830683.
  46. ^ Bisson, J.-F .; Кузнецов, Д .; Ueda, K .; Fredrich-Thornton, S.T .; Petermann, K .; Хубер, Г. (2007). «Переключение излучательной способности и фотопроводимости в высоколегированном Yb.3+: Y2О3 и Лу2О3 Керамика ». Письма по прикладной физике. 90 (20): 201901. Bibcode:2007АпФЛ..90т1901Б. Дои:10.1063/1.2739318.
  47. ^ Сочинский, Н.В .; Abellan, M .; Rodriguez-Fernandez, J .; Saucedo, E .; Ruiz, C.M .; Бермудес, В. (2007). «Влияние концентрации Yb на удельное сопротивление и время жизни кристаллов CdTe: Ge: Yb, со-легированных» (PDF). Письма по прикладной физике. 91 (20): 202112. Bibcode:2007АпФЛ..91т2112С. Дои:10.1063/1.2815644. HDL:10261/46803.
  48. ^ Самсон, Брайс; Картер, Адриан; Танкала, Канишка (2011). «Легированные волокна: энергия из редкоземельных волокон». Природа Фотоника. 5 (8): 466. Bibcode:2011НаФо ... 5..466С. Дои:10.1038 / nphoton.2011.170.
  49. ^ «Волокно для волоконных лазеров: согласование активных и пассивных волокон улучшает характеристики волоконного лазера». Laser Focus World. 2012-01-01.
  50. ^ Ольмшенк, С. (ноябрь 2007 г.). "Манипуляции и обнаружение захваченного Yb171+ сверхтонкий кубит ». Phys. Ред. А. 76 (5): 052314. arXiv:0708.0657. Bibcode:2007PhRvA..76e2314O. Дои:10.1103 / PhysRevA.76.052314. S2CID  49330988.
  51. ^ Хейс, Д. (апрель 2010 г.). «Запутывание атомных кубитов с помощью оптической частотной гребенки». Phys. Rev. Lett. 104 (14): 140501. arXiv:1001.2127. Bibcode:2010PhRvL.104n0501H. Дои:10.1103 / PhysRevLett.104.140501. PMID  20481925. S2CID  14424109.
  52. ^ Гупта, К. И Кришнамурти, Нагаяр (2004). Добывающая металлургия редкоземельных элементов. CRC Press. п. 32. ISBN  978-0-415-33340-5.
  53. ^ Koch, E.C .; Хахма, А. (2012). «Пироленты металл-фторуглерод. XIV: Композиции для ловушек-ловушек с высокой плотностью и высокими эксплуатационными характеристиками на основе иттербия / политетрафторэтилена / витона®». Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. 638 (5): 721. Дои:10.1002 / zaac.201200036.
  54. ^ Ganesan, M .; Bérubé, C.D .; Gambarotta, S .; Яп, Г. П. А. (2002). «Влияние катиона щелочного металла на режим связывания 2,5-диметилпиррола в комплексах двухвалентного самария и иттербия». Металлоорганические соединения. 21 (8): 1707. Дои:10.1021 / om0109915.
  55. ^ Гейл, Т.Ф. (1975). «Эмбриотоксичность хлорида иттербия у золотых хомяков». Тератология. 11 (3): 289–95. Дои:10.1002 / tera.1420110308. PMID  807987.
  56. ^ Иванов, В.Г .; Иванов, Г. В. (1985). «Высокотемпературное окисление и самовозгорание порошков редкоземельных металлов». Горение, взрыв и ударные волны. 21 (6): 656. Дои:10.1007 / BF01463665. S2CID  93281866.
  57. ^ «Паспорт безопасности материала». espi-metals.com. Получено 2009-06-06.

дальнейшее чтение

  • Путеводитель по элементам - переработанное издание, Альберт Ствертка, (Oxford University Press; 1998) ISBN  0-19-508083-1

внешняя ссылка