Yttrium is een zilverachtig metaal uit de reeks van de zeldzame aarden (samen met scandium en de lanthaniden). Het is één van de vier elementen die vernoemd zijn naar het Zweedse plaatsje Ytterby (naast ytterbium, erbium en terbium). Het is te vinden in mineralen die daar in de buurt worden aangetroffen. Yttrium is ook één van de vier elementen in het eerste keramische materiaal dat bij relatief hoge temperaturen supergeleidend wordt, zodat koeling met vloeibaar stikstof (in plaats van vloeibaar helium) voldoende is om de elektrische weerstand te minimaliseren. 

Symbool

Y

Protonen/elektronen

39

Groep

3

Isotopen

89Y

Periode

5

Elektronenconfiguratie

[Kr] 5s2 4d1

Blok

d

Elektronencofiguratie Bohr

2,8,18,9,2

Bij kamertemperatuur

vast

Elektronegativiteit

1,1 (Pauling)

Dichtheid

4500 kg m-3

Atoomstraal

180 . 10-12 m

Smeltpunt

1526 oC (1799 K)

Relatieve atoommassa

88.905

Kookpunt

3336 oC (3609 K)

Soortelijke warmte

298 J kg-1K-1

Warmtegeleidingscoëfficiënt

-

Selecteer

Toepassingen
Naam & ontdekking
Voorkomen
Bereiding
Beeld en audio
Toepassingen

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Turbinemotor

Legeringen van aluminium met magnesium en yttrium hebben een hoge mechanische weerstand. Ze worden gebruikt bij onderdelen van turbinemotoren van vliegtuigen. Keramische coatings met yttrium en zirkonium vergroten de temperatuurbestendigheid.

Laser

YAG-lasers zijn een bekend type vastestoflasers. Ze bevatten Yttrium-Aluminium-Granaat, dat zijn kristallen Y3Al5­O12. Deze zijn voorzien van kleine hoeveelheden (doteringen) van een andere zeldzame aarde. Neodymium is het meest gebruikt. De Nd:YAG laser (foto) geeft infrarood licht (golflengte 1,064 mm) en kan een hoge sterkte bereiken. De toepassingen zijn enorm gevarieerd: van het graveren, snijden en lassen van materialen tot aan onderzoek naar kernfusie.

Radar/ microgolf (filter)

In radarapparatuur worden YIG (Yttrium-Iron-Garnet; Y3Fe5O12) – kristallen gebruikt als microgolffilter. Dit keramische materiaal heeft bijzonder goede, blijvende magnetische eigenschappen. Het wordt eveneens toegepast in (tv-)zenders voor satellieten en is uitermate geschikt voor het overbrengen van akoestische energie.

Cameralens

Yttriumoxide (Y2O3) verhoogt de brekingsindex van glas en vermindert de aberratie (vervaging). Dit glas is zeer geschikt voor lenzen van camera’s en andere optische apparatuur.

Supergeleider

In 1986 ontdekten Georg Bednorz en Karl Müller in het laboratorium van IBM in Zürich dat bepaalde keramische materialen bij relatief hoge temperaturen supergeleiding vertoonden. De bekendste is yttrium-barium-koper-oxide, kortweg YBCO, met de chemische formule YBa2Cu3O7-x. De ‘oude’ metallische supergeleidende materialen moesten met vloeibaar helium afgekoeld worden tot vlak bij het absolute nulpunt (273 graden Celsius onder nul) voordat zij supergeleidend werden. Bij de nieuwe keramische materialen is afkoeling met vloeibaar stikstof (196 graden onder nul) voldoende. Bednorz en Müller kregen al in 1987 de Nobelprijs voor de Natuurkunde toegekend.

Vuurvaste steen

Yttriumoxide (Y2O3) is zeer hittebestendig en stabiliseert de structuur van keramische materialen in combinatie met met andere oxides (bv. aluminium- en silicium­oxide).

Hersenonderzoek

Voor hersenonderzoek is apparatuur ontwikkeld waarin extreem gevoelige magnetometers de magnetische velden registeren die gepaard gaan met de microstroompjes in de hersenen. Deze magnetometers bevatten een zeer dunne laag yttrium op een keramisch substraat van strontiumtitanaat.

Bestraling

Het radioactieve isotoop yttrium-90 wordt gebruikt in kankertherapie met monoklonale antilichamen. De antilichamen binden aan kankercellen die vervolgens bestraald worden met de bètastraling van het yttriumisotoop.

Meer toepassingen

Als element en in legeringen

  • Metallurgie (toevoeging aan diverse metalen om de hardheid te verhogen)
  • Permanente magneten (YCo5, Y2Co17)
  • Elektrodemateriaal van bougies

In verbindingen

ImitatiediamantY3Al5O12
Imitatie-edelsteenY2O3
Keramisch materiaal, o.a. voor laboratoriumkroezenY2O3
Magneten, o.a. voor computergeheugensY3Fe5O12, Y3Al5O12
Verbeteren van de eigenschappen van keramiekY2O3

Naam

De naam yttrium is, evenals ytterbium, erbium en terbium, afkomstig van de plaats waar het mineraal, waarin dit element voor het eerst werd aange­toond, is gevonden: Ytterby in Zweden.

Ontdekking

De Zweedse chemicus Carl Axel Arrhenius ontdekte in 1787 een nieuw mineraal in een wingebied voor veldspaat bij Ytterby (in de buurt van Stockholm). Het werd ytteriet genoemd, maar kreeg later de naam gadoliniet.

In 1794 ontdekte de Finse chemicus Johan Gadolin een nieuw oxide in ytteriet, een vinding die drie jaar later werd bevestigd door de Zweed Anders Gustaf Ekeberg. Het oxide kreeg de naam yttria. Het werd destijds beschouwd als het oxide van één enkel element: yttrium (Y), maar in later jaren werd duidelijk dat er meer oxiden aanwezig waren. Zo vond de Zweed Carl Gustav Mosander in 1843 ook de oxiden van erbium en terbium. Hij was de eerste die yttriumoxide in tamelijk zuivere toestand heeft geïsoleerd.

In 1824 wist de Duitse chemicus Friedrich Wöhler (foto) als eerste (onzuiver) metallisch yttrium te bereiden, door reductie van het chloride met kalium.

Toelichting: Zeldzame aardmetalen

Yttrium behoort tot de zeldzame aardmetalen. De groep omvat de elementen scandium (21) en yttrium (39) en de elementen 57 tot en met 71. Die laatste reeks is ook bekend als de lanthaniden (naar het eerste element uit de reeks: lanthaan).

Zeldzaam wil niet zeggen dat de betreffende elementen weinig op aarde voorkomen. Het gaat hier om een groep elementen die allemaal ontdekt zijn via de isolatie van hun oxide. De term ‘zeldzaam’ vindt zijn oorsprong in het feit dat deze oxiden (aarden) bijzonder moeilijk te herkennen en scheiden zijn. Het duurde meer dan een eeuw voordat ze allemaal ontdekt waren. In dezelfde periode werd bijna honderd keer de ontdekking van andere nieuwe elementen geclaimd.

Na verloop van tijd kwam de term ‘zeldzaam’ ook in zwang als aanduiding van de elementen zelf. Ze werden vaak pas vele jaren na hun ontdekking in zuivere vorm geïsoleerd.

De nieuwe oxiden vinden hun oorsprong voor het grootste deel in twee mineralen: gadoliniet en ceriet. Daaruit werden respectievelijk de oxidenmengsels yttria en ceria ontsloten.

Het relatief ‘zware’ mineraal gadoliniet was in 1787 door de Zweedse chemicus Carl Axel Arrhenius ontdekt in een wingebied voor veldspaat bij Ytterby (in de buurt van Stockholm). Het heette eerst ytteriet, vandaar dat het verwerkingsproduct in 1794 yttria werd genoemd. Men beschouwde Yttria aanvankelijk als het oxide van één enkel element; het latere yttrium (Y). Uiteindelijk bleek het een mengsel van zowel yttriumoxide als de oxiden van de zwaardere lanthaniden: gadolinium, terbium, erbium, dysprosium, holmium, thulium, ytterbium en lutetium.

Ceria werd in 1803 voor het eerst bereid uit ceriet, dat in 1751 was gevonden door de Zweedse chemicus/mineraloog Axel Fredrik Cronstedt. Het leverde de oxiden op van lanthaan en de lichtere lanthaniden: cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium.

Tot het einde van de 19e eeuw waren er geen toepassingen voor (verbindingen van) de zeldzame aarden. De Oostenrijkse wetenschapper Carl Auer Freiherr von Welsbach bracht daar verandering in. Hij gebruikte thorium en cesium ter verhoging van de lichtopbrengst van een gasvlam. De gaspitten werden daartoe in een mengsel van thorium- en ceriumnitraat gedompeld. Bij de verbranding ontstaan dan de oxiden. Ceriumoxide katalyseert de verbranding en door de zeer slechte geleidbaarheid van het thoriumoxide werden de deeltjes zeer heet en geven ze een helder licht.

Met de vinding van Von Welsbach kwam zowel het grootschaliger speuren naar de zeldzame aarden als het zoeken naar toepassingen in een stroomversnelling. Inmiddels zijn meer dan 100 mineralen bekend met zeldzame aardmetalen. Deze metalen kennen specialistische toepassingen in allerlei hoogtechnologische (elektronische) apparatuur. China is verreweg de belangrijkste producent van deze elementen.

Voorkomen

Yttrium is nummer 29 op de lijst van meest voorkomende elementen in de aardkorst. Het gewichtsaandeel is 3,3.10-3%.

Ook maansteen bevat relatief veel yttrium.

Op aarde komt yttrium voor in een groot aantal mineralen, waaronder

Allaniet-Y(Y,Ce,­Ca)2(Al,Fe+33(Si­O4)3OH
Bastnaesiet-Y(Y,La)CO­3F
Betafiet (foto)(Ca,Na,U)2(Ti,Nb,Ta)2O6OH
Euxe­niet-Y(Y,Ca,Ce,U,­Th)­(Nb,Ti,Ta)2O6
Ferguso­niet-YYNbO4
Gadoliniet-YY,Fe2+Be2Si­2O10
Samars­kiet(Y,Ce,U,Fe+3)3(Nb,Ta,Ti)5O16
Xenotiem-Y of yttri­um­spaatYPO4

Winning

De belangrijkste wingebieden liggen in Austra­lië, China, Mongolië, India, Brazi­lië, de Verenigde Staten van Amerika, Malei­sië, Rusland, Tanzania, Burundi, Zambia, Madagaskar, Noorwegen, Zweden, Canada, Japan, Duitsland, Oostenrijk en Zuid-Afrika.

Bereiding

Vroeger

Zeldzame aarden werden oorspronkelijk gescheiden op grond van de uiterst kleine verschillen in oplosbaarheid van de metaalhydroxiden en -oxiden in loog. Ook bleek het mogelijk te scheiden op basis van de oplosbaarheid van hun zouten, voornamelijk de oxalaten en sulfaten (met name Ln2(SO4)3.Na2SO4.xH2O, met Ln als symbool voor de lantaniden). De oplosbaarheid neemt licht toe naarmate de atoommassa van het lanthanide toeneemt.

De verschillen zijn echter zo klein dat voor een redelijke scheiding vele malen herkristalliseren nodig is. Duizend maal is daarbij geen uitzondering. Om een geringe hoeveelheid zuiver thulium bromaat te verkrijgen werd zelfs tot vijftienduizend keer geherkristalliseerd.

Tegenwoordig

Na 1950 maakten moderne scheidingsmethoden het makkelijker de zouten van de zeldzame aarden in redelijke hoeveelheden te scheiden. Continue vloeistofextractie bijvoorbeeld, waarbij de waterige oplossing van de zouten wordt geëxtraheerd met tri-n-butylfosfaat. Een andere methode is ionenwisseling, die zouten met een hoge zuiverheid oplevert en doorgaans op wat kleinere schaal wordt toegepast

De nieuwe scheidingstechnieken dienden in de eerste plaats voor de productie van goede splijtstof voor kernreactoren. Daarbij is het van belang uraan- en thoriumertsen te ontdoen van alle sterk neutronen remmende elementen, zoals de lanthaniden. Dit stimuleerde vervolgens ook het zoeken naar toepassingen en daarmee kwam ook een bredere zoektocht naar zeldzame aarden op gang.

Winning uit erts

Het mineraal monaziet bevat (naast 5 – 10 % thoriumoxide, ThO2) enkele procenten van de oxiden uit de zogenaamde yttria-groep (zie tabblad Naam & ontdekking); andere lanthaniden komen in veel mindere mate voor. Bastnaesiet en allaniet bevatten enkele procenten van – voornamelijk – de oxiden van cerium, lanthaan, neodymium en praseodymium.

Om de zeldzame aarden te verkrijgen behandelt men het erts, bijvoorbeeld monaziet, met geconcentreerd zwavelzuur bij 200 °C. Daarbij ontstaat een oplossing van de sulfaten van lanthaan, thorium en de aanwezige lanthaniden. Na toevoegen van ammonia slaat eerst het thoriumzout neer. Na toevoegen van natriumsulfaat slaan vervolgens de zouten van de lichtere lanthaniden neer. Na scheiding van de diverse zouten volgt zuivering.

De bereiding van de elementen in zuivere vorm verloopt meestal via elektrolyse van gesmolten zouten. Een andere mogelijkheid is de reductie van oxiden met lanthaan of calcium, of van fluoriden en chloriden met calcium, kalium of natrium. Daarbij wordt het zout gesmolten in een tantalen kroes, gevolgd door reductie (in vacuüm of in een argonatmosfeer) met bijvoorbeeld calciumdamp.

Yttrium wordt bereid door reductie van het fluoride of oxide met calcium en door elektrolyse van het gesmolten chloride.

Bekijk foto’s en filmpjes
filmpje icoon Yttrium - Periodic Videos
Filmpje
Yttrium - Periodic Videos
Bekijk het filmpje
afbeelding icoon Elektronenschillen yttrium
Afbeelding
Elektronenschillen yttrium
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Yttrium
Afbeelding
Yttrium
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Yttrium
Afbeelding
Yttrium
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Yttrium
Afbeelding
Yttrium
Bekijk de afbeelding
Beluister podcasts (Engels)
podcast icoon Yttrium - Royal Society of Chemistry
Podcast
Yttrium - Royal Society of Chemistry
Luister de podcast

Scheikunde studeren

Wat vinden zij van de studies en het werk?

studieorientatie icoon Vicky vond de bètavakken leuk Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Vicky vond de bètavakken leuk
Bij Chemische Technologie zit ze nu op haar plek.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik voelde mij snel thuis in deze studie
Hbo | Chemie
Studie
Ik voelde mij snel thuis in deze studie
Volgens Hylke doorgrond je met de juiste formules elk proces.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Chemie is meer dan alleen maar deeltjes Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Chemie is meer dan alleen maar deeltjes
Ontdek de studie Chemische Technologie samen met Miriam!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik leer ook van dingen naast mijn studie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Ik leer ook van dingen naast mijn studie
Nick studeert Chemie en heeft een top tijd.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik haalde vroeger zesjes voor scheikunde Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Ik haalde vroeger zesjes voor scheikunde
Student Sanne vertelt over de studie Chemie aan de HAN.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemie is alles op kleine schaal Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Chemie is alles op kleine schaal
Adinda neemt je mee naar de hbo-opleiding Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Het mooie aan deze studie zijn de grote labs Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Het mooie aan deze studie zijn de grote labs
Studenten laten je alle ins and outs zien van hbo Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon In het eerste jaar deed ik een project over bier Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
In het eerste jaar deed ik een project over bier
Livai was nog maar 16 jaar toen hij begon met Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Hoe is dat eigenlijk, chemie studeren?
Hbo | Chemie
Studie
Hoe is dat eigenlijk, chemie studeren?
De wereld van chemie is groter dan je denkt.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Medicijnen maken van rotte appels Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Medicijnen maken van rotte appels
Uniek project van studenten Chemische Technologie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon We hebben hier een geweldig lab Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
We hebben hier een geweldig lab
Sanne, Justus en Boyd vertellen waarom zij kozen voor Utrecht.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Je bent bij deze studie geen nummer!
Hbo | Chemie
Studie
Je bent bij deze studie geen nummer!
Lees hoe Marjolein Chemische Technologie vindt.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Bo koos voor Chemische Technologie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Bo koos voor Chemische Technologie
Bo is enthousiast over haar hbo-opleiding. Bekijk de filmpjes.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemische Technologie studeren in Groningen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Chemische Technologie studeren in Groningen
Wenke en Jeroen laten je zien wat de opleiding inhoudt.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Inge studeert nu verder aan de TU Eindhoven Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Techniek & Ontwerp
Studie
Inge studeert nu verder aan de TU Eindhoven
Daarvoor rondde ze met succes de hbo-opleiding Applied Science af.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Positief bijdragen aan het leven van mensen
Hbo | Chemie
Studie
Positief bijdragen aan het leven van mensen
Anna, David en Joeri kijken terug op hun studietijd.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Je hoeft geen nerd of slimbo te zijn Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Je hoeft geen nerd of slimbo te zijn
Proef de sfeer bij de opleiding Chemie in Rotterdam.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Wij studeren Chemische Technologie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Wij studeren Chemische Technologie
Valerie en Roel geven je een rondleiding bij hun opleiding.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Tom loopt stage bij Teijin Aramid Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Stage
Tom loopt stage bij Teijin Aramid
Tom is student Chemische Technologie en laat zijn stagewerkplek zien.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Je bent wel met serieus werk bezig Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Je bent wel met serieus werk bezig
Docenten en studenten vertellen over de hbo-studie Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Werken aan nieuwe technieken voor windenergie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Werken aan nieuwe technieken voor windenergie
Vierdejaars student Mart vindt zijn hbo-opleiding top!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Goed persoonlijk contact met docenten Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Goed persoonlijk contact met docenten
Matthew koos na het mbo voor de opleiding Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Foute keuzes bestaan niet
Hbo | Chemie
Studie
Foute keuzes bestaan niet
Judesha vertelt over haar studiekeuze proces.
Bekijk het artikel
studieorientatie icoon Praktijklessen vind ik leuk om te doen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Praktijklessen vind ik leuk om te doen
Nighel studeert Chemie, bekijk zijn filmpje!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Diploma (bijna) gehaald en nu!?
Hbo | Chemie
Studie
Diploma (bijna) gehaald en nu!?
Lees waarom Femke koos voor het hbo na het vwo.
Bekijk het artikel
studieorientatie icoon Scheikunde ontdek je pas tijdens het studeren Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Chemie
Studie
Scheikunde ontdek je pas tijdens het studeren
De studie scheikunde iets voor jou?
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Jij en chemie? Dat geloof ik niet Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Jij en chemie? Dat geloof ik niet
Elisa is nu vierdejaarsstudent Chemie in Amsterdam.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Risheet doet twee hbo-opleidingen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Risheet doet twee hbo-opleidingen
Hij vertelt hoe hij de hbo-opleidingen BML en Chemie combineert.
Bekijk het filmpje