Yttrium
Yttrium ist ein silberweißes, dehnbares, weitgehend luftbeständiges Metall der 3. Nebengruppe. Verbindungen leiten sich von der Oxidationsstufe +III ab. Das Metall dient als Legierungsmetall, seine Verbindungen werden u. a. in Farbbildröhren und Yttriumkeramiken eingesetzt. Gewonnen werden kann das Metall aus YF3 durch Reduktion mit Calcium.
Eigenschaften des Elements
| Einordnung in das Periodensystem der Elemente und Eigenschaften | Atombau |
| Ordnungszahl: 39 | 39 Protonen 39 Elektronen |
| 5. Periode | 5 besetzte Elektronenschale |
| III. Nebengruppe | 3 Außenelektron |
| Elektronenkonfiguration im Grundzustand | Kr 5s24d1 |
| Elektronegativität | 1,3 |
| Ionisierungsenergie in eV | 6,38 |
| häufigste Oxidationszahlen | III |
| Atommasse des Elements in u | 88,91 |
| Atomradius in 10- 1 0m | 1,81 |
| Ionenradius in 10- 1 0m | 1,06 (+3) |
| Aggregatzustand im Normalzustand | fest |
Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur
Dichte in  (bei 0 °C, gasförmig) | 4,5 |
| Härte nach Mohs und nach Brinell | |
Schallgeschwindigkeit in  | 3305 |
| Schmelztemperatur in °C | 1500 |
spezifische Schmelzwärme in  | 129,36 |
| Siedetemperatur in °C | 2930 |
| spezifische Verdampfungswärme in | 4424 |
Standardentropie S0 in  | |
Wärmeleitfähigkeit in  (bei 27 °C) | 17,2 |
spezifische Wärmekapazität in  | 0,298 |
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3  | |
spez. elektrischer Widerstand in  | 0,596 |
| Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre, Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe) | 0,0026 |
Isotope des Elements
Yttrium ist ein anisotopes Element und kommt dementsprechend in der Natur nur in Form eines einzigen stabilen Isotops vor. Daneben sind noch 27 weitere künstliche, radioaktive Isotope bekannt, von denen nur einige exemplarisch in der folgenden Tabelle aufgeführt sind.
| Ordnungszahl Z | Massenzahl A | Atommasse in u | Häufigkeit in % | Art der Strahlung und Energie in MeV | Halbwertszeit |
| 39 | 89 | 89,905 872 | 0,14% | ||
| 90 | 98,907 163 | 3,1% | β  : 2,3 | 64 h | |
| 91 | 90,907 | 14,3% | β : 1,5 | 59 d | |
| 92 | 91,908 | 21,9% | β : 3,6 | 3,6 h | |
| 93 | 92,909 | 16,1% | β : 2,9 | 10 h |
Weitere Eigenschaften
Yttrium ist ein Element der Scandiumgruppe. Es ist ein weiches, silberweißes, gut formbares Leichtmetall. Dadurch kann es leicht zu Blechen gewalzt und zu Röhren gezogen werden. Yttrium ist an der Luft beständig, weil es durch eine Oxidschicht passiviert wird. Es bildet zwei allotrope Modifikation aus: α-Yttrium und β-Yttrium. Das Metall ist paramagnetisch. Supraleitfähigkeit zeigt es in der metallischen Hochdruckphase bei Drücken über 12 GPa und Temperaturen unter -270 °C. In seinen Verbindungen geht Yttrium ausschließlich die Oxidationsstufe +III ein. Yttrium ist ein sehr unedles, stark elektropositives Metall und ein starkes Reduktionsmittel. An feuchter Luft oxidiert es, oberhalb von 500 °C entzündet es sich und verbrennt mit rötlicher Flamme. In Wasser reagiert Yttrium nur langsam, in Mineralsäuren und auch in organischen Säuren löst es sich unter Salzbildung. Mit molekularem Sauerstoff reagiert es unter Bildung von Yttrium(III)-oxid.
Entdeckung
1794 entdeckte der finnische Chemiker JOHAN GADOLIN (1760-1852) Yttrium bei der Untersuchung des Minerals Ytterbit, in Form des Oxids. GADOLIN nannte das Oxid Ytterbia, das darin vermutete Metall entsprechend dem Namen Yttrium. 1824 gewann WÖHLER das Metall, allerdings in stark verunreinigter Form durch Reduktion des Trichlorids mit Kalium. Erst 11 Jahre später wurde das reine Metall durch die Chemiker WEST und HOPKINS gewonnen.
Vorkommen/Herstellung
In der Natur kommt das Element relativ häufig vor und steht an 32. Stelle der Elementhäufigkeit. Yttrium ist Hauptbestandteil der Yttriumerden und Bestandteil der Mineralien Gadolinit, Thalenit, Xenotim, Euxenit, Samarskit, Betafit u. a. Zur Herstellung metallischen Yttriums verwendet man als Ausgangsmaterial das Trifluorid, das im technischen Maßstab aus Xenotimsand und anderen yttriumhaltigen Erzen gewonnen wird. Die Erze werden mit Schwefelsäure aufgeschlossen, das Yttriumsulfat durch Extraktion, Ionenaustausch und Komplexbildung von seinen Begleitelementen getrennt, als Oxalat gefällt, zum Oxid verglüht und schließlich mit Fluorwasserstoff in Yttriumtrifluorid überführt. Das Metall wird durch metallothermische Reduktion des Trifluorids gewonnen.
Verwendung
Yttrium wird hauptsächlich als Legierungsbestandteil zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit von Heizleiterlegierungen und Chrom-Nickel-Stahl verwendet. Yttrium-Cobalt-Verbindungen sind ferromagnetisch und dienen zur Herstellung von Rohren für Brennstäbe und von Kontrollstäben. Yttriumvanadat dient als Farbkörper für rote Fluoreszens in den Bildschirmröhren von Farbfernsehern und in Leuchtstoffröhren. Verbindungen des Typs YAG (Yttrium aluminium garnet) dienen als Lasermaterial. YAG ist sehr hart und wird oft als künstlicher Diamant zur Herstellung von Schmuck verwendet. Keramische Werkstoffe aus Barium, Yttrium und Kupferoxid zeigen bereits bei Temperaturen von -173 °C Supraleitfähigkeit und dienen daher zur Herstellung sogenannter Hochtemperatur-Supraleiter.
Wichtige Verbindungen
Salze des dreiwertigen Yttriums wie Oxide (Y2O3), Halogenide (YX3) und Oxidhalogenide (YOX). Mit einwertigen Metallsulfaten und Nitraten werden Doppelsalze der Zusammensetzung Y2(SO4)3 · 3 M2SO4 · nH2O bzw. Y(NO3)3 · MNO3 · nH2O gebildet.
Bau
Yttrium kristallisiert in einer hexagonal-dichtesten Kugelpackung.
