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Itrio

Trozo de itrio El itrio es un elemento químico ; tiene el símbolo Y y el número atómico 39. Es un metal de transición plateado-metálico químicamente similar a los lantánidos y a...

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Trozo de itrio

El itrio es un elemento químico ; tiene el símbolo Y y el número atómico 39. Es un metal de transición plateado-metálico químicamente similar a los lantánidos y a menudo se ha clasificado como un elemento de tierras raras . [ 9 ] El itrio casi siempre se encuentra combinado con elementos lantánidos en minerales de tierras raras y nunca se encuentra en la naturaleza como elemento libre. 89 Y es el único isótopo estable y el único isótopo que se encuentra en la corteza terrestre .

El uso más importante del itrio en la actualidad es como componente de fósforos , especialmente los utilizados en LED . Históricamente, se usó ampliamente en los fósforos rojos de las pantallas de tubo de rayos catódicos de los televisores . [ 10 ] El itrio también se utiliza en la producción de electrodos , electrolitos , filtros electrónicos , láseres , superconductores , diversas aplicaciones médicas y para el trazado de diversos materiales con el fin de mejorar sus propiedades.

El itrio no tiene ninguna función biológica conocida . La exposición a compuestos de itrio puede causar enfermedades pulmonares en humanos. [ 11 ]

Etimología

El elemento recibe su nombre de la iterbita , un mineral identificado por primera vez en 1787 por el químico Carl Axel Arrhenius . [ 12 ] Le dio el nombre del pueblo de Ytterby , en Suecia , donde fue descubierto. Cuando posteriormente se descubrió que uno de los componentes químicos de la iterbita era un elemento previamente desconocido, se le dio el nombre de itrio, en honor al mineral.

Características

Propiedades

El itrio es un metal de transición blando, plateado-metálico, brillante y altamente cristalino en el grupo 3. Como se espera por las tendencias periódicas , es menos electronegativo que su predecesor en el grupo, el escandio , y menos electronegativo que el siguiente miembro del período 5 , el zirconio . [ 13 ] Sin embargo, debido a la contracción lantánida , también es menos electronegativo que su sucesor en el grupo, el lutecio . [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] El itrio es el primer elemento del bloque d en el quinto período.

El elemento puro es relativamente estable en el aire en forma masiva, debido a la pasivación de un óxido protector ( Y2 O3 ) película que se forma en la superficie. Esta película puede alcanzar un espesor de 10μmcuando el itrio se calienta a 750°Cenvapor de agua. [ 17 ] Sin embargo, cuando está finamente dividido, el itrio es muy inestable en el aire; las virutas oastillasdel metal pueden incendiarse en el aire a temperaturas superiores a 400°C. [ 18 ] El nitruro de itrio(YN) se forma cuando el metal se calienta a 1000°C ennitrógeno. [ 17 ]    

Similitud con los lantánidos

Las similitudes del itrio con los lantánidos son tan fuertes que el elemento se ha agrupado con ellos como un elemento de tierras raras , [ 9 ] y siempre se encuentra en la naturaleza junto con ellos en minerales de tierras raras . [ 19 ] Químicamente, el itrio se asemeja más a esos elementos que su vecino en la tabla periódica, el escandio , [ 20 ] y si se graficaran las propiedades físicas en función del número atómico , tendría un número aparente de 64,5 a 67,5, lo que lo ubicaría entre los lantánidos gadolinio y erbio . [ 21 ]

A menudo también se encuentra en el mismo rango para el orden de reacción, [ 17 ] asemejándose al terbio y al disprosio en su reactividad química. [ 10 ] El itrio es tan cercano en tamaño al llamado "grupo del itrio" de iones lantánidos pesados ​​que en solución, se comporta como si fuera uno de ellos. [ 17 ] [ 22 ] Aunque los lantánidos están una fila más abajo en la tabla periódica que el itrio, la similitud en el radio atómico puede atribuirse a la contracción lantánida . [ 23 ]

Una de las pocas diferencias notables entre la química del itrio y la de los lantánidos es que el itrio es casi exclusivamente trivalente , mientras que aproximadamente la mitad de los lantánidos pueden tener valencias distintas de tres; sin embargo, solo para cuatro de los quince lantánidos estas otras valencias son importantes en solución acuosa ( Ce IV , Sm II , Eu II y Yb II ). [ 17 ]

Compuestos y reacciones

Izquierda: Las sales de itrio solubles reaccionan con el carbonato, formando un precipitado blanco de carbonato de itrio. Derecha: El carbonato de itrio es soluble en una solución de carbonato de metal alcalino en exceso.

Como metal de transición trivalente, el itrio forma varios compuestos inorgánicos , generalmente en estado de oxidación +3, al ceder sus tres electrones de valencia . [ 24 ] Un buen ejemplo es el óxido de itrio(III) ( Y2 O3 ), también conocida como itria, unsólido blancocoordenadas . [ 25 ]

El itrio forma fluoruro , hidróxido y oxalato insolubles en agua , pero su bromuro , cloruro , yoduro , nitrato y sulfato son solubles en agua. [ 17 ] El ion Y³⁺ es incoloro en solución debido a la ausencia de electrones en las capas electrónicas d y f . [ 17 ]

El agua reacciona fácilmente con el itrio y sus compuestos para formar Y2 O3. [ 19 ] Los ácidos nítricoefluorhídricoconcentradosno atacan rápidamente al itrio, pero otros ácidos fuertes sí lo hacen. [ 17 ]

Con los halógenos , el itrio forma trihaluros como el fluoruro de itrio(III) ( YF3 ),cloruro de itrio (III)(YCl3 ), ybromuro de itrio(III)(YBr3 ) a temperaturas superiores a aproximadamente 200 °C. [ 11 ] De manera similar,el carbono,el fósforo,el selenio,el silicioyel azufreformancompuestos binarioscon el itrio a temperaturas elevadas. [ 17 ]

La química de los organoitrios es el estudio de compuestos que contienen enlaces carbono-itrio. Se sabe que algunos de estos tienen itrio en estado de oxidación 0. [ 4 ] [ 26 ] (El estado +2 se ha observado en fundidos de cloruro, [ 27 ] y +1 en cúmulos de óxido en fase gaseosa. [ 28 ] ) Algunas reacciones de trimerización se generaron con compuestos de organoitrio como catalizadores. [ 26 ] Estas síntesis utilizan YCl3 como material de partida, obtenido deY2 O3 y ácido clorhídricoconcentradoycloruro de amonio. [ 29 ] [ 30 ]

La hapticidad es un término que describe la coordinación de un grupo de átomos contiguos de un ligando unido al átomo central; se indica con la letra griega eta, η. Los complejos de itrio fueron los primeros ejemplos de complejos donde los ligandos carboranilo se unieron a un centro metálico 0 mediante una hapticidad η 7. [ 26 ] Vaporización de los compuestos de intercalación de grafito grafito–Y o grafito– Y2 O3 conduce a la formación defullerenos endoédricoscomo Y@C82. [ 10 ] Los estudios de resonancia de espín electrónicoindicaron la formación depares de iones3+y (C82)3− . [ 10 ] LoscarburosY3C, Y2C y YC2pueden hidrolizarse para formarhidrocarburos. [ 17 ]

Isótopos y nucleosíntesis

El itrio en el Sistema Solar se creó mediante nucleosíntesis estelar , principalmente por el proceso s (≈72%), pero también por el proceso r (≈28%). [ 31 ] El proceso r consiste en la captura rápida de neutrones por elementos más ligeros durante las explosiones de supernovas . El proceso s es una captura lenta de neutrones por elementos más ligeros dentro de estrellas gigantes rojas pulsantes . [ 32 ]

Mancha amarilla granulada de forma irregular con borde rojo sobre fondo negro
Mira es un ejemplo del tipo de estrella gigante roja en la que se creó la mayor parte del itrio del sistema solar.

Los isótopos de itrio se encuentran entre los productos más comunes de la fisión nuclear del uranio en explosiones nucleares y reactores nucleares. [ 33 ] En el contexto de la gestión de residuos nucleares , los isótopos más importantes del itrio son el 91Y y el 90Y , con vidas medias de 58,51  días y 64  horas, respectivamente. [ 34 ] Aunque el 90Y tiene una vida media corta, existe en equilibrio secular con su isótopo progenitor de larga vida, el estroncio-90 ( 90 Sr) (vida media de 29  años). [ 18 ]

Todos los elementos del grupo 3 tienen un número atómico impar y, por lo tanto, pocos isótopos estables . [ 14 ] El escandio tiene un isótopo estable , y el itrio mismo tiene solo un isótopo estable, 89 Y, que también es el único isótopo que se encuentra en la naturaleza. Sin embargo, las tierras raras lantánidas contienen elementos de número atómico par y muchos isótopos estables. Se cree que el itrio-89 es más abundante de lo que sería de otro modo, debido en parte al proceso s, que permite tiempo suficiente para que los isótopos creados por otros procesos se desintegren por emisión de electrones (neutrón → protón). [ 32 ] [ b ]

Un proceso tan lento tiende a favorecer los isótopos con números de masa atómica (A = protones + neutrones) alrededor de 90, 138 y 208, que tienen núcleos atómicos inusualmente estables con 50, 82 y 126 neutrones, respectivamente. [ 32 ] [ c ] Se cree que esta estabilidad resulta de su sección transversal de captura de neutrones muy baja . [ 32 ] La emisión de electrones de los isótopos con esos números de masa es simplemente menos frecuente debido a esta estabilidad, lo que resulta en que tengan una mayor abundancia. [ 18 ] 89 Y tiene un número de masa cercano a 90 y tiene 50 neutrones en su núcleo.

Se han observado al menos 32 isótopos sintéticos de itrio, con números de masa atómica que van desde 76 hasta 108. [ 34 ] El menos estable es el 109Y , con una vida media de 25 ms , y el más estable es el 88Y , con una vida media de 106,629 días. [ 35 ] Excepto el 91Y , el 87Y y el 90Y , con vidas medias de 58,51 días, 79,8 horas y 64 horas, respectivamente, todos los demás isótopos tienen vidas medias inferiores a un día, y la mayoría inferiores a una hora. [ 34 ]     

Los isótopos de itrio con números másicos iguales o inferiores a 88 se desintegran principalmente por emisión de positrones (protón → neutrón) para formar isótopos de estroncio ( Z = 38). [ 34 ] Los isótopos de itrio con números másicos iguales o superiores a 90 se desintegran principalmente por emisión de electrones (neutrón → protón) para formar isótopos de circonio (Z = 40). [ 34 ] También se sabe que los isótopos con números másicos iguales o superiores a 97 tienen vías de desintegración menores de emisión de neutrones retardados β− . [ 36 ]

El itrio tiene al menos 20 isómeros metaestables ("excitados") con números de masa que van de 78 a 102. [ 34 ] [ d ] Se han observado múltiples estados de excitación para 80 Y y 97 Y. [ 34 ] Si bien se espera que la mayoría de los isómeros de itrio sean menos estables que su estado fundamental , 78m, 84m, 85m, 96m, 98m1, 100m, 102m Y tienen vidas medias más largas que sus estados fundamentales, ya que estos isómeros se desintegran por desintegración beta en lugar de transición isomérica . [ 36 ]

Historia

En 1787, el químico a tiempo parcial Carl Axel Arrhenius encontró una roca negra y pesada en una antigua cantera cerca del pueblo sueco de Ytterby (ahora parte del archipiélago de Estocolmo ). [ 37 ] Pensando que se trataba de un mineral desconocido que contenía el elemento tungsteno , recientemente descubierto , [ 38 ] lo denominó iterbita [ e ] y envió muestras a varios químicos para su análisis. [ 37 ]

Retrato en blanco y negro de un joven con pañuelo al cuello y abrigo. El cabello está pintado de forma tenue y parece gris.
Johan Gadolin descubrió el óxido de itrio.

Johan Gadolin, de la Real Academia de Åbo (Turku), identificó un nuevo óxido (o " tierra ") en la muestra de Arrhenius en 1789 y publicó su análisis completo en 1794. [ 39 ] [ f ] Anders Gustaf Ekeberg confirmó la identificación en 1797 y denominó al nuevo óxido itria . [ 40 ] En las décadas posteriores a que Antoine Lavoisier desarrollara la primera definición moderna de elementos químicos , se creía que las tierras podían reducirse a sus elementos, lo que significaba que el descubrimiento de una nueva tierra era equivalente al descubrimiento del elemento que contenía, que en este caso habría sido el itrio . [ g ] [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]

Se atribuye a Friedrich Wöhler el haber aislado por primera vez el metal en 1828 mediante la reacción de un cloruro volátil que él creía que era cloruro de itrio con potasio. [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]

En 1843, Carl Gustaf Mosander descubrió que las muestras de itria contenían tres óxidos: óxido de itrio blanco (itria), óxido de terbio amarillo (curiosamente, en aquel entonces se le llamaba «erbia») y óxido de erbio rosado (también llamado «terbia» en aquel entonces). [ 47 ] [ 48 ] Un cuarto óxido, el óxido de iterbio , fue aislado en 1878 por Jean Charles Galissard de Marignac . [ 49 ] Posteriormente se aislaron nuevos elementos de cada uno de esos óxidos, y cada elemento recibió, de alguna manera, el nombre de Ytterby, el pueblo cercano a la cantera donde se encontraron (véase iterbio , terbio y erbio ). [ 50 ] En las décadas siguientes, se descubrieron otros siete metales nuevos en la «itria de Gadolin». [ 37 ] Dado que se descubrió que la itria era un mineral y no un óxido, Martin Heinrich Klaproth la renombró gadolinita en honor a Gadolin. [ 37 ]

Hasta principios de la década de 1920, se utilizó el símbolo químico Yt para el elemento, después de lo cual Y se generalizó su uso. [ 51 ] [ 52 ]

En 1987, se descubrió que el óxido de itrio, bario y cobre alcanzaba la superconductividad a alta temperatura . [ 53 ] Fue solo el segundo material conocido en exhibir esta propiedad, [ 53 ] y fue el primer material conocido en alcanzar la superconductividad por encima del punto de ebullición (económicamente importante) del nitrógeno. [ h ]

Aparición

Tres cristales marrones en forma de columna sobre un fondo blanco.
Los cristales de xenotime contienen itrio.

Abundancia

El itrio se encuentra en la mayoría de los minerales de tierras raras , [ 15 ] y algunos minerales de uranio , pero nunca en la corteza terrestre como elemento libre. [ 54 ] Alrededor de 31 ppm de la corteza terrestre es itrio, [ 10 ] lo que lo convierte en el 43.º elemento más abundante. [ 55 ] : 615 El itrio se encuentra en el suelo en concentraciones entre 10 y 150 ppm (promedio de peso seco de 23 ppm) y en el agua de mar a 9 ppt . [ 55 ] Las muestras de rocas lunares recolectadas durante el Proyecto Apolo estadounidense tienen un contenido relativamente alto de itrio. [ 50 ]    

El itrio no se considera un elemento que se adhiera a los huesos como el estroncio y el plomo . [ 56 ] Normalmente, se encuentran tan solo 0,5 miligramos (0,0077 gr) en todo el cuerpo humano; la leche materna humana contiene 4 ppm. [ 57 ] El itrio se puede encontrar en plantas comestibles en concentraciones entre 20 ppm y 100 ppm (peso fresco), siendo la col la que presenta la mayor cantidad. [ 57 ] Con hasta 700 ppm, las semillas de plantas leñosas tienen las concentraciones más altas conocidas. [ 57 ]     

A partir de abril de 2018 Existen informes sobre el descubrimiento de grandes reservas de elementos de tierras raras en el lecho marino profundo, a varios cientos de kilómetros de la pequeña isla japonesa de Minami-Torishima , también conocida como Isla Marcus. [ 58 ] Este lugar se describe como poseedor de un "enorme potencial" para elementos de tierras raras e itrio (REY), según un estudio publicado en Scientific Reports . [ 59 ] "Este lodo rico en REY tiene un gran potencial como recurso de metales de tierras raras debido a la enorme cantidad disponible y sus ventajosas características mineralógicas", se lee en el estudio. El estudio muestra que más de 16 millones de toneladas cortas (15 mil millones de kilogramos) de elementos de tierras raras podrían ser "explotados en un futuro próximo". Además del itrio (Y), que se utiliza en productos como lentes de cámaras y pantallas de teléfonos móviles, los elementos de tierras raras encontrados son europio (Eu), terbio (Tb) y disprosio (Dy). [ 60 ]  

Producción

Como el itrio es químicamente similar a los lantánidos, se encuentra en los mismos minerales ( minerales de tierras raras ) y se extrae mediante los mismos procesos de refinamiento. [ 61 ] Se reconoce una ligera distinción entre los elementos de tierras raras ligeros (LREE) y pesados ​​(HREE), pero la distinción no es perfecta. El itrio se concentra en el grupo HREE debido al tamaño de su ion, aunque tiene una masa atómica menor . [ 62 ] [ 63 ]

Pieza de metal gris sucio, de forma aproximadamente cúbica y con una estructura superficial irregular.
Un trozo de itrio. El itrio es difícil de separar de otros elementos de tierras raras.

Los elementos de tierras raras (REE) provienen principalmente de cuatro fuentes: [ 64 ]

  • Los minerales que contienen carbonato y fluoruro, como la bastnäsita LREE ((Ce, La, etc.)(CO 3 )F), contienen en promedio 0,1 % [ 18 ] [ 62 ] de itrio en comparación con el 99,9 % de los otros 16 REE. [ 62 ] La principal fuente de bastnäsita desde la década de 1960 hasta la de 1990 fue la mina de tierras raras Mountain Pass en California, lo que convirtió a Estados Unidos en el mayor productor de REE durante ese período. [ 62 ] [ 64 ] El nombre "bastnäsita" es en realidad un nombre de grupo, y el sufijo Levinson se usa en los nombres correctos de los minerales, por ejemplo, bästnasita-(Y) tiene Y como elemento predominante. [ 65 ] [ 66 ] [ 67 ]
  • La monacita (( Ce , La , etc.) PO₄ ), que es principalmente fosfato, es un depósito aluvial de arena creado por el transporte y la separación gravitacional de granito erosionado. La monacita, como mineral de LREE, contiene un 2 % [ 62 ] ( o un 3 %) [ 68 ] de itrio. Los mayores depósitos se encontraron en India y Brasil a principios del siglo XX, lo que convirtió a estos dos países en los mayores productores de itrio en la primera mitad de ese siglo. [ 62 ] [ 64 ] Del grupo de la monacita, el miembro dominante en Ce, la monacita-(Ce), es el más común. [ 69 ]
  • El xenotimo , un fosfato de REE, es el principal mineral de HREE que contiene hasta un 60 % de itrio como fosfato de itrio (YPO₄ ) . [ 62 ] Esto se aplica al xenotimo-(Y). [ 67 ] [ 70 ] [ 66 ] La mina más grande es el yacimiento de Bayan Obo en China, lo que convierte a China en el mayor exportador de HREE desde el cierre de la mina Mountain Pass en la década de 1990. [ 62 ] [ 64 ]
  • Las arcillas de absorción iónica o arcillas de Longnan son productos de la meteorización del granito y contienen solo un 1 % de REE. [ 62 ] El concentrado de mineral final puede contener hasta un 8 % de itrio. Las arcillas de absorción iónica se encuentran principalmente en el sur de China. [ 62 ] [ 64 ] [ 71 ] El itrio también se encuentra en la samarskita y la fergusonita (que también son nombres de grupos). [ 55 ]

Un método para obtener itrio puro a partir de los minerales de óxido mixto es disolver el óxido en ácido sulfúrico y fraccionarlo mediante cromatografía de intercambio iónico . [ 72 ] Con la adición de ácido oxálico , precipita el oxalato de itrio. El oxalato se convierte en óxido calentándolo en presencia de oxígeno. Al hacer reaccionar el óxido de itrio resultante con fluoruro de hidrógeno , se obtiene fluoruro de itrio . [ 73 ] Cuando se utilizan sales de amonio cuaternario como extractantes, la mayor parte del itrio permanecerá en la fase acuosa. Cuando el contraión es nitrato, se eliminan los lantánidos ligeros, y cuando el contraión es tiocianato, se eliminan los lantánidos pesados. De esta manera, se obtienen sales de itrio con una pureza del 99,999%. En la situación habitual, donde el itrio se encuentra en una mezcla que es dos tercios de lantánidos pesados, el itrio debe eliminarse lo antes posible para facilitar la separación de los elementos restantes.

La producción mundial anual de óxido de itrio alcanzó las 600 toneladas (660 toneladas cortas ) en 2001; en 2014 había aumentado a 6400 toneladas (7000 toneladas cortas) . [ 55 ] [ 74 ] Las reservas mundiales de óxido de itrio se estimaron en 2014 en más de 450 000 toneladas (500 000 toneladas cortas) . Los principales países con estas reservas fueron Australia, Brasil, China, India y Estados Unidos. [ 74 ] Solo se producen unas pocas toneladas de itrio metálico cada año mediante la reducción de fluoruro de itrio a una esponja metálica con aleación de calcio y magnesio . La temperatura de un horno de arco , superior a 1600  °C, es suficiente para fundir el itrio. [ 55 ] [ 73 ]

Aplicaciones

Fósforo

Cuarenta columnas de puntos ovalados, de 30 puntos de altura. Primero rojo, luego verde, luego azul. Las columnas rojas comienzan con solo cuatro puntos rojos desde abajo, aumentando con cada columna hacia la derecha.
El itrio es uno de los elementos que se utilizaban para producir el color rojo en los televisores CRT .

El componente rojo de los tubos de rayos catódicos de la televisión en color se emite típicamente desde un óxido de itrio ( Y2 O3 ) o sulfuro de óxido de itrio (Y2 O2 S) red anfitrionadopadaconfósforoseuropio(III) (Eu3+). [ 18 ] [ 10 ] [ i ] El color rojo en sí es emitido por el europio mientras que el itrio recoge energía delcañón de electronesy la transfiere al fósforo. [ 75 ] Los compuestos de itrio pueden servir como redes anfitrionas para el dopaje con diferenteslantánidos.El Tb3+puede usarse como agente dopante para producirluminiscencia. Como tales, los compuestos de itrio comoel granate de itrio y aluminio(YAG) son útiles para fósforos y son un componente importante delos LED. [ 76 ]

Granates

Varilla láser Nd:YAG de 0,5 cm (0,20 pulgadas) de diámetro  

El itrio se utiliza en la producción de una gran variedad de granates sintéticos , [ 77 ] y la itria se utiliza para fabricar granates de hierro e itrio ( Y3 Fe5 O12 , "YIG"), que sonfiltrosde microondas muy efectivos [ 18 ] Los granatesde itrio,hierro,aluminioygadolinioY3(Fe,Al)5O12yY3(Fe,Gd)5O12) tienen importantespropiedadesmagnéticas . [ 18 ] [ 78 ] El YIG también es muy eficiente como transmisor y transductor de energía acústica. [ 79 ] Granate de itrio y aluminio(Y3 Al5 OEl 12 o YAG) tiene unadurezade 8,5 y también se utiliza comogemaen joyería (diamante). [ 18 ] Los cristales de granate de itrioy aluminio dopado con cerio (YAG:Ce) se utilizan como fósforos para fabricarLED. [ 80 ] [ 81 ] [ 82 ]

El YAG, la itria, el fluoruro de litio e itrio (LiYF₄ ) y el ortovanadato de itrio (YVO₄ ) se utilizan en combinación con dopantes como el neodimio , el erbio y el iterbio en láseres de infrarrojo cercano . [ 83 ] [ 84 ] Los láseres YAG pueden operar a alta potencia y se utilizan para taladrar y cortar metales. [ 68 ] Los monocristales de YAG dopado se producen normalmente mediante el proceso Czochralski . [ 85 ]

potenciador de materiales

Se han utilizado pequeñas cantidades de itrio (0,1 a 0,2 %) para reducir el tamaño de grano del cromo , molibdeno , titanio y circonio . [ 86 ] El itrio se utiliza para aumentar la resistencia de las aleaciones de aluminio y magnesio . [ 18 ] La adición de itrio a las aleaciones generalmente mejora la trabajabilidad, aumenta la resistencia a la recristalización a alta temperatura y mejora significativamente la resistencia a la oxidación a alta temperatura (véase la discusión sobre los nódulos de grafito más adelante). [ 75 ]

El itrio se puede utilizar para desoxidar el vanadio y otros metales no ferrosos . [ 18 ] La itria estabiliza la forma cúbica de la zirconia en joyería. [ 87 ]

El itrio se ha estudiado como agente nodulizante en hierro fundido dúctil , formando el grafito en nódulos compactos en lugar de escamas para aumentar la ductilidad y la resistencia a la fatiga. [ 18 ] Debido a su alto punto de fusión , el óxido de itrio se utiliza en algunas cerámicas y vidrios para conferirles resistencia al impacto y propiedades de baja expansión térmica . [ 18 ] Esas mismas propiedades hacen que dicho vidrio sea útil en lentes de cámara . [ 55 ]

Médico

El radioisótopo itrio-90 ( ⁹⁰Y ) se utiliza para marcar fármacos como edotreótido e ibritumomab tiuxetan para el tratamiento de diversos tipos de cáncer , incluidos linfoma , leucemia , cáncer de hígado, ovario, colorrectal, páncreas y hueso. [ 57 ] Actúa uniéndose a anticuerpos monoclonales , que a su vez se unen a las células cancerosas y las destruyen mediante la intensa radiación β del ⁹⁰Y (véase terapia con anticuerpos monoclonales ). [ 88 ]

La radioembolización es una técnica que se utiliza para tratar el carcinoma hepatocelular y las metástasis hepáticas . [ 89 ] La radioembolización es una terapia dirigida contra el cáncer de hígado de baja toxicidad que utiliza millones de microesferas diminutas de vidrio o resina que contienen 90Y . Estas microesferas radiactivas se administran directamente a los vasos sanguíneos que irrigan tumores, segmentos o lóbulos hepáticos específicos. Es un procedimiento mínimamente invasivo y los pacientes suelen recibir el alta tras unas horas. Este procedimiento puede no eliminar todos los tumores del hígado, sino que actúa sobre un segmento o un lóbulo a la vez y puede requerir varias sesiones. [ 90 ]

Véase también la radioembolización en el caso de cirrosis combinada con carcinoma hepatocelular.

Las agujas hechas de 90Y , que pueden cortar con mayor precisión que los bisturíes, se han utilizado para seccionar los nervios transmisores del dolor en la médula espinal , [ 38 ] y el 90Y también se utiliza para realizar sinovectomía con radionúclidos en el tratamiento de articulaciones inflamadas, especialmente rodillas, en personas con afecciones como la artritis reumatoide . [ 91 ]

Se ha utilizado un láser de granate de itrio y aluminio dopado con neodimio en una prostatectomía radical experimental asistida por robot en perros en un intento de reducir el daño colateral a los nervios y tejidos, [ 92 ] y los láseres dopados con erbio se están empezando a utilizar para el rejuvenecimiento cosmético de la piel. [ 10 ]

superconductores

Pastillas de color gris oscuro sobre un cristal de reloj. Una pieza cúbica del mismo material encima de las pastillas.
Un superconductor YBCO

El itrio es un ingrediente clave en el superconductor de óxido de itrio, bario y cobre ( YBa₂Cu₃O₇ , también conocido como 'YBCO' o '1-2-3'), desarrollado en la Universidad de Alabama en Huntsville y la Universidad de Houston en 1987. [ 53 ] Este superconductor es notable porque la temperatura de superconductividad operativa está por encima del punto de ebullición del nitrógeno líquido (77,1 K). [ 53 ] Dado que el nitrógeno líquido es menos costoso que el helio líquido requerido para los superconductores metálicos, los costos operativos para las aplicaciones serían menores. [ 93 ] 

El material superconductor real se suele escribir como YBa₂Cu₃O₇ – d , donde d debe ser menor que 0,7 para que haya superconductividad. La razón de esto aún no está clara, pero se sabe que las vacantes aparecen solo en ciertos lugares del cristal, los planos y cadenas de óxido de cobre, dando lugar a un estado de oxidación peculiar de los átomos de cobre, que de alguna manera conduce al comportamiento superconductor. [ 94 ]

Otras aplicaciones

En 2009, el profesor Mas Subramanian y sus colaboradores de la Universidad Estatal de Oregón descubrieron que el itrio se puede combinar con indio y manganeso para formar un pigmento azul intenso , no tóxico, inerte y resistente a la decoloración , el azul YInMn , el primer pigmento azul nuevo descubierto en 200 años. [ 95 ]

La itria se utiliza como aditivo de sinterización en la producción de nitruro de silicio poroso . [ 96 ]

Los compuestos de itrio se utilizan como catalizador para la polimerización del etileno . [ 18 ] Como metal, el itrio se utiliza en los electrodos de algunas bujías de alto rendimiento . [ 97 ] El itrio se utiliza en las camisas de gas para lámparas de propano como sustituto del torio , que es radiactivo . [ 98 ]

Precauciones

El itrio puede ser altamente tóxico para humanos, animales y plantas. [ 11 ] Los compuestos de itrio solubles en agua se consideran levemente tóxicos, mientras que sus compuestos insolubles no son tóxicos. [ 57 ] En experimentos con animales, el itrio y sus compuestos causaron daño pulmonar y hepático, aunque la toxicidad varía según los diferentes compuestos de itrio. En ratas, la inhalación de citrato de itrio causó edema pulmonar y disnea , mientras que la inhalación de cloruro de itrio causó edema hepático, derrames pleurales e hiperemia pulmonar. [ 11 ]

La exposición a compuestos de itrio en humanos puede causar enfermedad pulmonar. [ 11 ] Los trabajadores expuestos al polvo de vanadato de itrio y europio en el aire experimentaron irritación leve en los ojos, la piel y las vías respiratorias superiores, aunque esto puede ser causado por el contenido de vanadio en lugar del itrio. [ 11 ] La exposición aguda a compuestos de itrio puede causar dificultad para respirar, tos, dolor de pecho y cianosis . [ 11 ] La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) limita la exposición al itrio en el lugar de trabajo a 1 mg/m³ ( 5,8 × 10⁻¹⁰ oz/pulg³ ) durante una jornada laboral de 8 horas. El límite de exposición recomendado (REL) del Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) es de 1 mg / m³ ( 5,8 × 10⁻¹⁰ oz /pulg³ ) durante una jornada laboral de 8 horas. A niveles de 500 mg/m³ ( 2,9 × 10⁻⁷ oz/pulg³ ) , el itrio es inmediatamente peligroso para la vida y la salud . [ 99 ] El polvo de itrio es altamente inflamable. [ 11 ]         

Notas

  1. ↑ La expansión térmica es anisotrópica : los parámetros (a 20 °C) para cada eje cristalino son α a  = 7,42 × 10 −6 /K, α c  = 18,80 × 10 −6 /K, y α promedio =  α V /3 = 11,21 × 10 −6 /K. [ 3 ]
  2. ↑ Básicamente, un neutrón se convierte en un protón mientras que se emitenun electrón y un antineutrino .
  3. ↑ Ver: número mágico
  4. ↑ Los isómeros metaestables poseen estados de energía superiores a los del núcleo no excitado correspondiente, y estos estados persisten hasta que el isómero emite un rayo gamma o un electrón de conversión . Se designan mediante la letra "m" situada junto al número másico del isótopo.
  5. ↑ La iterbita recibió su nombre del pueblo cerca del cual fue descubierta, más la terminación -ita para indicar que era un mineral.
  6. ↑ Stwertka 1998 , p. 115 dice que la identificación ocurrió en 1789 pero no menciona cuándo se hizo el anuncio. Van der Krogt 2005 cita la publicación original, con el año 1794, de Gadolin .
  7. ↑ A las tierras se les dio una terminación -a y a los nuevos elementos normalmente se les da una terminación -ium.
  8. ↑ La temperatura crítica (Tc ) del YBCO es de 93 K y el punto de ebullición del nitrógeno es de 77 K.
  9. ↑ Emsley 2001 , pág. 497 dice que " el oxisulfuro de itrio , dopado con europio (III), se utilizó como componente rojo estándar en los televisores en color", y Jackson y Christiansen (1993) afirman que se requerían de 5 a 10 g de óxido de itrio y de 0,5 a 1 g de óxido de europio para producir una sola pantalla de TV, como se cita en Gupta y Krishnamurthy .

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Bibliografía

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Lecturas adicionales

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