yttrium

Yttrium, (etter Ytterby, Sverige), metallisk grunnstoff i gruppe 3 i grunnstoffenes periodesystem. Metallet har en sølvaktig glans. I høyren form er det duktilt, men forurensninger av oksygen løst i metallet øker hardheten.

Yttrium antas å utgjøre 3,3·10⁻³ (tall på standardform) vektprosent av jordskorpen. Det utgjør hovedbestanddelen i ytterjordartene og forekommer i mineraler som xenotim, YPO₄, gadolinitt, Y₂Fe(SiBeO₅)₂, monazitt, bastnäsitt og i mange andre oksidiske mineraler sammen med titan, niob og uran, f.eks. i fergusonitt, euxenitt, samarskitt, aeschynitt og prioritt. Mineraler på Månen som ble brakt tilbake med Apollo 11, inneholdt også relativt store mengder yttrium.

Yttrium eksisterer i to allotrope former. Omvandling fra heksagonal tetteste kulepakning til romsentrert kubisk struktur skjer ved 1479 °C. Metallet er bestandig i tørr luft ved vanlige temperaturer, men korroderer merkbart i fuktig luft. Under reaksjonen dannes et oksidskall av yttrium(III)oksid, Y₂O₃, samtidig som oksygen løses i metallet. I sine kjemiske forbindelser er yttrium treverdig.

Yttriumholdige mineraler opparbeides ved forskjellige prosesser avhengig av deres sammensetning. Ved en av metodene blir mineralene, f.eks. euxenitt, smeltet med kaliumhydrogensulfat. Smelten blir så lutet ut med vann, og fra denne løsningen felles yttrium sammen med lantanoidene som oksalater. Ved en annen metode blir euxenitt behandlet med flussyre. Det dannes da tungt løselige fluorider som filtreres fra og som deretter løses i konsentrert svovelsyre. Gadolinitt løses opp med saltsyre eller salpetersyre, hvoretter yttrium og lantanoidene felles som oksalater. Yttrium skilles fra lantanoidene ved fellingsreaksjoner, ionebyttingsteknikker og væskeekstraksjon.

Yttrium metall fremstilles ved å redusere yttriumfluorid, YF₃, med kalsium i argonatmosfære ved 1550 °C. Det kan også fremstilles elektrolytisk fra en smelte av litiumfluorid og yttriumfluorid i forholdet 1:1 tilsatt yttriumoksid. Elektrolysen utføres ved en temperatur på nesten 1700 °C, hvilket stiller store krav til materialene i elektrolysekaret. Yttrium kan videre raffineres ved destillasjon i høyvakuum.

Høyrent metall har ingen viktige anvendelser. Små tilsetninger av yttrium (ca. 0,1–1 %) tjener som kornforfiner av metaller og bidrar samtidig til økt korrosjonsbestandighet av høytemperaturlegeringer (superlegeringer). Med kobolt danner yttrium intermetalliske forbindelser, f.eks. YCo₅ og Y₂Co₁₇, med interessante magnetiske egenskaper.

Yttriumoksid og andre oksidiske yttriumforbindelser har en rekke viktige anvendelser innen elektronikk. Yttriumoksid, Y₂O₃, brukes til krystaller i lasere og filtre i ultralydutstyr. Yttriumaluminiumoksid, Y₃Al₅O₁₂, benyttes for å fremstille kunstige «diamanter», og yttriumjernoksid, Y₃Fe₅O₁₂, brukes for å generere mikrobølger i mikrobølgeovner og radarudstyr. Særlig viktig er anvendelsen av yttriumforbindelser i fargefjernsynsskjermer der den røde fargen blir fremkalt av fosforer som inneholder yttriumvanadat eller yttriumoksid med europiumoksid. Yttrium inngår også i superledere, og det var i en yttriumforbindelse, forskere første gang (1986) fant superledning ved forholdsvis høye temperaturer (−180 °C).

I Norge ble det frem til 1990 produsert yttriumoksid av meget høy renhet (opp til 99,999 %) av A/S Megon i et anlegg på Kjeller, og senere er yttriumoksid produsert i Glomfjord sammen med andre sjeldne jordartoksider.

Utgangspunktet for oppdagelsen av yttrium var et oksid (egentlig en blanding) som den finske kjemiker J. Gadolin i 1794 hadde isolert fra mineralet ytteritt fra Ytterby i Stockholms skjærgård. Den svenske kjemikeren A. G. Ekeberg kalte i 1797 mineralet gadolinitt, et navn det senere har beholdt, og gav oksidet navnet yttria eller ytterjord etter mineralets finnested. I 1843 påviste den svenske kjemikeren C. G. Mosander at yttria bestod av tre oksidiske fraksjoner, hvorav den ene var yttriumoksid, Y₂O₃. De to andre fraksjonene viste seg å være blandinger av lantanoideoksider (se ytterjord). Metallisk yttrium ble første gang fremstilt av F. Wöhler ved å redusere yttriumklorid med kalium.

Yttrium og yttriumforbindelser regnes for å være giftige. Grenseverdi for yttriumforurensning i arbeidsatmosfæren er satt til 1 mg/m³.