№70 Иттербий

История открытия:

В 1787 году в окрестностях шведского городка Иттербю был найден необычно тяжелый минерал, который содержал в себе неизвестные науке химические элементы. Более чем столетнее исследование этого и аналогичных минералов привело к многочисленным открытиям. Так В 1878 г. Мариньяк выделил индивидуальную землю (оксид элемента), которую спектроскопически подтвердил Лекок де Буабодран. Ее назвали иттербия, а соответствующий элемент иттербием. И хотя впоследствии и этот оксид оказался смесью оксидов нескольких элементов, но 1878 год признан годом открытия иттербия.
Металлический иттербий был получен спустя 50 лет.

Нахождение в природе, получение:

Кларк иттербия в земной коре (по Тэйлору) 0,33 г/т, содержание в воде океанов 2*10^-6. Иттербий входит в состав таких минералов, как ксенотим, бастнезит, монацит, эвксенит, лопарит, причем на иттербий часто приходится максимум РЗЭ.
При извлечении лантаноидов из природного сырья и их разделении иттербий концентрируется вместе с другими тяжёлыми лантаноидами. Основные методы получения иттербия — это восстановление оксида иттербия (III) в вакууме углеродом или лантаном, а также электролизом расплава хлорида YbF₃.

Физические свойства:

Природный иттербий состоит из семи стабильных изотопов, с массовыми числами от 168 до 176. Иттербий - металл светло-серого цвета. Существует в двух кристаллических модификациях, с кубической решёткой типа меди и с кубической объёмноцентрированной решёткой (c температурой перехода 792°C). Температура плавления 824°C, температура кипения 1193°C, плотность 6,97 г/см³.

Химические свойства:

На воздухе компактный иттербий окисляется медленно, при нагревании во влажном воздухе несколько быстрее, смесь оксида и карбоната. При нагревании взаимодействует также с галогенами, халькогенами, азотом и водородом, образуя соединения Yb(III). Взаимодействует при комнатной температуре с кислотами.
Соединения Yb(III) в основном имеют белую окраску. В присутствии восстановителей (амальгама щелочного металла, Mg в среде соляной к-ты), а также при электролизе Yb³⁺ переходит в Yb²⁺, но соединения Yb(II) в водных средах быстро окисляются.

Важнейшие соединения:

Сесквиоксид Yb₂О₃, вещество белого цвета, получают разложением Yb(NO₃)₃, Yb₂(SO₄)₃, Yb₂(C₂O₄)₃, или других солей на воздухе обычно при 800-1000 °С. Обладает основными свойствами.
Гидроксид иттербия Yb(OH)₃ не растворяется в воде, получается по обменной реакции между NaOH и водными растворами солей иттербия (III). По свойствам основание средней силы.
Трифторид иттербия YbF₃, плохо растворим получают взаимодействием Yb₂О₃ с HF-газом при 500 °С, термическим разложением фтораммониевых солей, напр. (NH₄)₃YbF₆, при 400-500°С в атмосфере аргона или азота; применяют для получения чистого металлического иттербия металлотермическим способом, в качестве компонента твердых электролитов.
Трихлорид иттербия YbCl₃ (бесцветный) сильно гигроскопичен; получают взаимодействием смеси Сl₂ и ССl₄ с оксидом или оксалатом иттербия выше 200°С, хлорированием иттербия и др.; применяют для получения металлоорганических соединений иттербия и металлического иттербия металлотермически или электрохимически.
Трибромид иттербия YbBr₃ (tпл 950°C) и трийодид YbI₃ (tпл 1015°C) - весьма гигроскопичные, хорошо растворяются в воде, кристаллизуются из растворов в виде окта- и нонагидратов соответственно.
Сульфат иттербия(III) Yb₂(SO₄)₃ - бесцветные кристаллы, растворимые в воде, со слабым гидролизом по катиону, образует кристаллогидрат состава Yb₂(SO₄)₃•8H₂O.
Сульфат иттербия(II) YbSO₄ - желто-зеленые кристаллы, нерастворимые в воде, получают взаимодействием раствора сульфата иттербия(III) с амальгамой натрия: Yb₂(SO₄)₃+2Na = 2YbSO₄ + Na₂SO₄
Растворяется в кислотах с выделением водорода: 2YbSO₄ + H₂SO₄ = Yb₂(SO₄)₃ + H₂
Карбонат иттербия Yb₂(CO₃)₃ - бесцветное малорастворимое вещество. Интересен способ его получения:
пропусканием углекислого газа (под давлением 15-20 атм) через раствор хлорида иттербия и анилина: 2YbCl₃ + 3CO₂ + 6C₆H₅NH₂ + 3H₂O => Yb₂(CO₃)₃ + 6C₆H₅NH₂*HCl

Применение:

В виде оксида иттербий используются для производства мощных волоконных лазеров. Монокристаллический сплав фторид бария — фторид иттербия, легированный ионами гольмия, применяется как мощный и технологичный лазерный материал. Иттербий используют также для получения магнитных сплавов.
Биологической роли не играет, малотоксичен.