تبلیغات
دختر زمین شناس
قالب وبلاگ

دختر زمین شناس
تنها جایی که برای زندگی کردن داریم زمین است...مواظبش باشیم 
معرفی عناصر کمیاب و منابع آنها در روی زمین
 (بخش اول)

 
عناصر کمیاب زمین، عنصرهای 58 تا 71جدول تناوبی را تشکیل میدهند و جزو عناصر واسطه داخلی می باشند. وجه تسمیه لانتانیدها از عنصر 57 جدول یعنی لانتان(La)گرفته شده است. باید توجه داشت که خواص شیمیایی این دسته از عناصر مشابه خواص لانتان می باشد. در واقع اطلاق نام عناصر نادر یا کمیاب، از آنجائیکه این عناصر نه کمیابند و نه به آن دسته از اکسیدهای خاکی مانند(اکسیدهای)آلومینیوم،زیرکونیوم و ایتریوم تعلق دارند، غلط مصطلح است.
زمانی که نخستین اعضای این گروه برای اولین بار کشف شد، بصورت اکسید مجتمع گردیده بودند و از آنجایی که این اکسیدها تا اندازهای به اکسیدهای کلسیم، منیزیم و آلومینیوم که بعدها به آنها عنوان اکسیدهای خاکی اطلاق گردید شباهت دارند، لذا این عناصر به نام عناصر کمیاب معروف گردیدند. در هر صورت باید توجه داشت که سریوم در پوسته زمین بسیار فراوان تر از سرببوده و نیز ایتریم از قلع بسیار فراوانتر است و حتی بایداذعان نمود که کمیاب ترینخاکهای کمیاب، به استثنای پرومتیم، بسیار از عناصر گروه پلاتین فراوانترند.
    مهمترین کانی های عناصر کمیاب عبارتند ازمونازیت، زنوتیم، بستناسیت. معمولا این مواد بوسیله اعمال مکانیکی مانند شناورسازی و یا استفاده از روشهای مغناطیسی تغلیظ میشوند. سپس لانتانیدها در حالتی که بصورت کانیهای فسفات یا سیلیکات می باشند، بوسیله اسید مورد شستشو قرار می گیرند. برخی از کانیها مانندکولومبوتانتالات ها با کربن حرارت داده شده و یا تحت تاثیر کاستیک قوی قبل از سنگ شویی قرار داده میشوند.
    ----------------------------------------------------------------
    تربیوم(Terbium)
    تربیوم، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Tb وعدد اتمی 65 می باشد.
    تاریخچه
     Carl Gustaf Mosanderشیمیدان درسال 1843 تربیوم را کشف نمود و آنرا بر اساس نام دهکده Ytterby واقع در سوئدنامگذاری نمود. او این عنصر را به شکل ناخالصیهای موجود در اکسید ایتریم(Y2O3)شناسایی کرد. تربیوم تا قبل از پیدایش فن آوریهای اخیر جابجائی یونی، به شکل خالص جداسازی نشده بود.

    پیدایش
    تربیوم هرگز بصورت عنصر آزاد در طبیعت وجود ندارد، اما در کانیهای زیادی از جمله سیریت، گادولینیت و مونازیتC , La ,(Th , Nd , Y(PO4 که دارای بیش از 03/0% تربیوم ، زنوتایم( YPO4)و اوکسنیت( Y,Ca,Er,La,Ce,U,Th(Nb,Ta,Ti2O6که دارای 1% یا بیشتر تربیوم می باشند، وجوددارد.

    خصوصیات قابل توجه
    تربیوم عنصر کمیاب و خاکستری رنگی استکه قابل انعطاف و چکش خوار بوده و به قدری نرم است که با چاقو بریده می شود، تا حدقابل قبولی در هوا پایدار است و دارای دو دگرگونی بلورین و درجه تغییر شکل 1289درجه سانتی گراد می باشد.

    کاربردها
    تربیوم به فلورید کلسیم،تنگستیت کلسیم و مولیبدیت استرانسیم افزوده می شود که در ابزار حالت جامد و به عنوانتثبیت کننده های بلورین پیلهای سوختی در دماهای بالا و به همراه ZrO2 عمل میکنند. به علاوه تربیوم در آلیاژها و ساخت وسایل برقی بکار میرود و اکسید آن، دارای توانایی جهت فعال نمودن فسفر سبز موجود در لامپ مهتابی و لامپ تصویر تلویزیونهایرنگی می باشد. بورات تربیوم سدیم بهعنوان ماده لیزری که در 5460 آنگستروم، نورهمنوسان ساطع می کند، بکار می رود.

    ترکیبات
    ترکیبات تربیوم عبارتند از:
    فلوئوریدها TbF2- TbF3TbF4
    کلریدها TbCl3
    برمیدها TbBr3
    یدیدها TbI3
    اکسیدها TbO2 - Tb2O3
    سولفیدها Tb2S3
    سلنیدها Tb2Se3
    نیتریدها TbN

    ایزوتوپها
    تربیوم بطور طبیعی دارای یک ایزوتوپ پایدار Tb-159 و 33 رادیوایزوتوپ است که فراوانترین آنها تربیوم 158 با نیمه عمر 180 سال، تربیوم 157 با نیمه عمر 71 سالو تربیوم 160 با نیمه عمر3/73 روز می باشد. مابقی ایزوتوپهای رادیواکتیو آن داراینیمه عمرهایی کمتر از 6,907 روز هستند که اکثر آنها نیز نیمه عمری کمتر از24 ثانیه دارند. تربیوم همچنین 18 حالت متا دارد. حالت فروپاشی اولیه قبل از فراوانترین ایزوتوپ پایدار(تربیوم 159)جذب الکترون و حالت اولیه پس از آن فروپاشی منفی بتااست. محصول فروپاشی اولیه قبل از تربیوم 159 ایزوتوپهای عنصر Gd گادولینیم و محصولاولیه پس از آن ایزوتوپ های عنصر Dy دیسپروزیم هستند.
    ----------------------------------------------------------------
    دیسپروزیوم( Dysprosium)
    دیسپروزیم، عنصر شیمیایی است که با نشان Dy و عدد اتمی66 در جدول تناوبی قرار دارد.

    تاریخچه
    Paul Emile Lecoq de Boisbaudranشیمیدان فرانسوی، در سال 1886 در پاریس برای اولین بار دیسپروزیم راشناسایی نمود، اما تا قبل ازابداع روشهای تبادل یونی و کاهش فلزنگاری در دهه 60،این عنصر به شکل نسبتا خالص بدست نیامده بود. نام دیسپوزیم از واژه یونانی dysprositos به معنی مشکل بدست آمدن گرفته شده است.

    پیدایش
    دیسپوزیم هرگز بصورت عنصری آزاد دیده نشده است، اما اغلب به همراه اربیوم و هولمیومیا سایر عناصر خاکی کمیاب در بسیاری از کانیها از جمله xenotime, fergusonite gadolinite, euxenite polycrase, blomstrandine, monazite, bastnasite یافتمی شود.

    خصوصیات قابل توجه
    دیسپروزیم، عنصر کمیابی است که دارایرنگ نقرهای درخشان و در حرارت اطاق نسبتا پایدار است، اما به سرعت در اسیدهای معدنیرقیق یا غلیظ حل شده، هیدروژن آزاد می کند. این عنصر به قدری نرم است که با چاقوبریده می شود و اگر زیاد گرم نشود، بدون جرقه تراشیده می شود. ویژگیهای دیسپروزیم حتیبا مقادیر بسیار کمی ناخالصی تحت تاثیر قرار می گیرد.

    کاربردها
    از دیسپروزیم به همراه وانادیم و عناصر دیگر در ساخت مواد لیزر استفاده می شود،قابلیت جذب بالای نوترون حرارتی و نیز نقطه ذوبش، موجب کاربرد آن در میله های کنترلاتمی شده است. ازاکسید دیسپروزیم( نام دیگر آن dysprosia است)، به همراه ترکیباتچسبناک نیکل که در بمباران طولانی مدت نوترون بی هیچ افزایش یا کاهشی به آسانینوترون جذب میکنند، درمیله های خنک کننده موجود در رآکتورهای اتمی استفاده می شود. علاوه بر آن از دیسپروزیم در تولید لوحهای فشرده(CD)استفاده میگردد.

    ترکیبات
    فلورایدها DyF3
    کلریدهــا DyCl2
    برومیدها DyBr2 - DyBr3
    یدیدها DyI3 – DyI2
    اکسیدهـا Dy2O3
    سولفیدها Dy2S3
    نیتریدها DyN

    ایزوتوپ ها
    دیسپروزیوم بصورت طبیعی دارای 7 ایزوتوپ پایدار164-Dy،160-Dy ،158-Dy ،156-Dy
    Dy –164 می باشدکه فراوان ترین آنها Dy-164 است( فراوانی طبیعی 18/28%). برای این عنصر 28رادیوایزوتوپ شناخته شده که پایدارترین آنها Dy-154 بانیمه عمر E+6 3/0 سال ,Dy-159 با نیمه عمر 4/144 روز وDy-166با نیمه عمر 6/81ساعت می باشد. بقیه ایزوتوپهای رادیواکتیو این عنصر ، نیمه عمری کمتر از 10 ساعت دارند که نیمه عمر اکثر آنها کمتراز 30 ثانیه است. همچنین دیسپوزیم دارای 5 حالت برانگیخته است که پایدارترینشان165m-Dy با نیمه عمر257/1 دقیقه، 147m-Dy با نیمه عمر7/55 ثانیه و 145m-Dy با نیمهعمر 6/13 ثانیه می باشد. حالت فروپاشی اصلی قبل از فراوانترین ایزوتوپپایدار164-Dyجذب الکترون و روش اولیه بعد از آن فروپاشی کاهش بتا می باشد. محصولاتفروپاشی اولیه قبل از Dy-164 ایزوتوپ های عنصر Tb تربیوم و محصول اولیه بعد،ایزوتوپ های عنصر Ho هولمیوم هستند
    ----------------------------------------------------------------
    هولمیوم( Holmium)
    هولمیوم، عنصر شیمیایی است که با نشان Ho و عدد اتمی 67 درجدول تناوبی وجود دارد. هولمیوم در گروه لانتانیدها قرار داشته، عنصری فلزی، تاحدودی نرم وچکش خوار و به رنگ سفید خاکستری است. هولمیوم در هوای خشک و در دما یاطاق، عنصری پایدار می باشد. این فلز خاکی کمیاب درکانیهای مونازیت و گادولینیت وجوددارد

    تاریخچه
    هولمیوم( از واژه لاتین Holmia به معنیاستکهلم)در سال 1878 تـوسط Marc Delafontaine و Jacques Louis Soret کشف شد. آنهانوارهای جذب طیف نمایی خاص این عنصر را که در آن زمان ناشناخته بود، شناسایی کردندو آنرا عنصر X نامیدند. بعد از آنها Per Theodor Cleve در سال 1878 مستقلا وهنگامیکه مشغول کار بر روی اکسید اربیوم بود، این عنصر را کشف کرد.Cleve با بهرهگیری از روشی که Carl Gustaf Mosander ابداع کرده بود، ابتدا تمامی ناخالصی های شناخته شده را از erbia خارج نمود. نتیجه این کار، دو ماده معدنی جدید یکی قهوه ای و دیگری سبز بود. او ماده قهوه ای را holmia برگرفته از نام زادگاه Cleve یعنی استکهلمو ماده سبز رنگ را thulia نامگذاری کرد. بعدا مشخص شد Holmia اکسید هولمیوم و thulia اکسید تالیوم هستند.

    پیدایش
    هولمیوم مانند تمامی عناصرکمیاب بصورت آزاد در طبیعت وجود ندارد، بلکه بصورت ترکیب با عناصر دیگر در کانیهای گادولینیت و مونازیت و سایر کانیهای خاکی کمیاب یافت می شود. هولمیوم را بصورت تجاریبا روش جابجائی یونی از شن مونازیت جدا میکنند 05/0% هولمیوم. اما هنوز هم جداسازیآن از سایر کانیهای خاکی کمیاب دشوار است. این عنصر با روش کاهش کلرید و فلورید آنبوسیله کلسیم فلزی تهیه شده است. مقدار موجود آن در پوسته زمین3/1 میلیگرم در هرکیلو برآورد شده است.

    خصوصیات قابل توجه
    هلیم، عنصر فلزی خاکی سه ظرفیتی است که در بین تمامی عناصر طبیعی، دارای بیشترین گشتاورمغناطیسی(B6/10)بوده، خصوصیات مغناطیسی غیرعادی دیگری نیز دارد. در صورت ترکیب با ایتریوم،ترکیباتی به شدت مغناطیسی تولید می کند. هولمیوم، عنصری نسبتا نرم و چکش خواراست کهدر هوای خشک و در فشار و دمای معمولی، تاحدودی پایدار و در برابر فرسایش مقاوم است،اما در هوای مرطوب و در دمای زیاد به سرعت اکسید می شود اکسیدی به رنگ زرد کمرنگ تولید می کند. هلیم در حالت خالص خود، دارای درخشش نقرهای رنگ فلزی می باشد.

    کاربردها
    » بخاطر خصوصیات مغناطیسی که هولمیوم دارد، اگر آنرا بعنوانیک قطب مغناطیسی درآهنرباهای بسیار قوی قرار دهیم، قویترین میدانهای مغناطیسی مصنوعی ساخته می شود متمرکز کننده شار مغناطیسی هم نامیده می شود.
    » چون اینعنصر می تواند نوترونهای fission-bred اتمی را جذب کند، از آن در میله های کنترلاتمی نیز استفاده می شود.
    » از گشتاور مغناطیسی بالای آن در لیزرهای حــالتجامد ایتریم - آهن - گارنت(YIG)و ایتریم – لانتانیم – فلوریـد(YLF)که درتجهیزات مایکروویو بکار میرود، استفاده می شود( که بترتیب در محیطهای مختلف پزشکی ودندان پزشکی کاربرد دارد).
    » از اکسید هولمیوم برای زرد کردن رنگ شیشهاستفاده می شود.
    ----------------------------------------------------------------
    اربیوم( Erbium)
    اربیوم، در جدول تناوبی با نشان Er مشخص می شود، دارای عدداتمی 68 می باشد. اربیوم، فلز کمیاب خاکی لانتانید و نقرهای رنگی است که به همراهچندین عنصر کمیاب دیگر در گادولینیت معدنی در Ytterby واقع در سوئد وجوددارد

    تاریخچه
    اربیوم(Ytterbyیک شهردرسوئد)در سال1843، توسط Carl Gustaf Mosander کشف گردید. او ایتریا را از گادولینیت معدنی و بهسه صورت، به نامهای ایتریا، اربیا و تربیا جدا نمود. او نام این عنصر را از نام شهر Ytterby که مقادیر زیادی ایتریا و اربیوم در آن وجود دارد، اقتباس کرد. اما در آنزمان، اربیا و تربیا را با هم اشتنباه کردند. بعد از 1860 آنچه که تربیامی شناختند،اربیا نامگذاری کرده و بعد از 1877 آنچه که اربیا میدانستند تربیا نامیدند. سرانجامGeorge Urban و Charles James در سال 1905 مستقلا Er2O3 نسبتا خالص را جدانمودند. تا قبل از سال 1934 زمانیکه، کلرید بدون آب را با بخار پتاسیم کاهش دادند،فلز خالص اربیوم بصورت قابل قبول تهیه نشده بود.

    پیدایش
    این عنصر، همانند سایر عناصر خاکی کمیاب هرگز در طبیعت بصورت عنصر آزاد وجود ندارد، اماهمراه سنگ معدنهای شن مونازیت یافت میشوند. از نظر تاریخی، قبلا جداسازی عناصر خاکیکمیاب از یکدیگر بسیار مشکل و گران بود، اما روش تولید تبادل یونی که اواخر قرنبیستم ابداع گشت، به میزان زیادی هزینه تولید کلیه فلزات عناصر کمیاب و ترکیبات شیمیایی آنها را کاهش داد. منابع تجاری اصلی اربیوم از معادن xenotime و euxenite می باشند. اربیوم، فلزی به شکل گرد است و خطر آتشزایی و انفجار دارد.

    خصوصیات توجه قابل
    فلزاربیوم خالص، عنصری سه ظرفیتی ،چکش خوار، نرم و در هواتا حدی مقاوم است، بطوریکه به سرعت سایر فلزات کمیاب اکسیده نمی شود. نمک آن به رنگسرخ بوده، طیفهای جذب مشخص و خاصی را در نور مرئی، فرابنفش و نزدیک مادون قرمزبوجود می آورد.
    بجز این موارد، اربیوم بیشترهمانند سایر فلزات خاکی کمیاب است. سسکوئی، اکسید آنerbiaنامیده می شود.خصوصیات اربیوم تا حدی توسط نوع و مقادیرناخالصی موجود تعیین میگردد.این عنصر فاقد هرگونه نقش بیولوژیکی شناخته شده ای است،اما برخی بر این باورند که اربیوم موجب فعال شدن متابولیسم می شود.

    کاربردها
    » این عنصر، بیشتر بصورت فیلتر عکاسی بکار میرود
    » به علتانعطاف پذیری آن، بعنوان ماده ای افزودنی در متالوژی مفید است.
    » بعنوان جذبکننده نوترون در فناوری هسته ای بکار میرود.
    » در تقویت کننده های فیبری،بعنوان یک نا خالص کننده مورد استفاده است.
    » در صورت اضافه شدن به وانادیم بصورت آلیاژ، موجب کاهش سختی و بهبود کارکرد آن میگردد.
    » اکسید اربیوم صورتی رنگ است، بنابراین گاهی اوقات بعنوان رنگ دهنده شیشه و پوشش لعاب چینی کاربرد داردکه اغلب از این شیشه ها در ساخت عینکهای آفتابی و جواهرات ارزان استفادهمیکنند.

    ایزوتوپ ها
    اربیوم بصورت طبیعی متشکل از 6 ایزوتوپ پایدارEr-170، Er-168، Er-166، Er-164
    Er-162، Er167 می باشد که فراوانترین آنها Er-166 فراوانی طبیعی6/36% است .



    تولیوم( Thulium)
    تولیوم، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Tm وعدد اتمی 69 می باشد. تولیوم، عنصری لانتانیدو دارای حداقل فراوانی در بین عناصرخاکی کمیاب است؛ با فلز آن که دارای درخشش نقرهای رنگی است، می توان به راحتی کارکرد و با چاقو بریده می شود. همچنین دربرابر فرسایش در هوای خشک تا حدی مقاوم بوده،از خاصیت انعطاف پذیری خوبی برخوردار است. تولیوم بصورت طبیعی کلا از ایزوتوپ پایدار Tm-169 ساخته می شود

    تاریخچه
    تولیوم را Per Teodor Cleve شیمیدان سوئدی درسال 1879 هنگام جستجو برای ناخالصیهای موجود دراکسیدهای سایر عناصر کمیاب کشف نمود.( این همان روشی بود که پیشتر Carl Gustaf Mosanderبرای کشف سایر عناصر کمیاب بکار برده بود). Cleve کار را با از بین بردنتمامی ناخالصیهای شناخته شده اِربیا( Er2O3)آغاز کرد و با فرآیندهای دیگری دوماده جدید بدست آورد
    یکی قهوهای و دیگری سبز.
    ماده قهوه ای اکسید هولمیومبود که Cleve آنرا holmia نامید و ماده سبز، اکسید عنصری ناشناس بود. Cleve ایناکسید را thulia نامگذاری کرد و نام عنصر آن تولیوم، از کلمه Thule که نام باستانیرومی برای سرزمینی افسانه ای در نقطه ای دور دست در شمال( شاید اسکاندیناوی)بود،گرفته شده است.

    پیدایش
    این عنصر هرگز در طبیعت به شکل خالص وجودندارد، اما در مواد معدنی و همراه سایر عناصر کمیاب به مقدار کم یافت می شود. عمدتابوسیله جابجایی یونی از کانیهای مونازیت( 0,007% تولیوم)که در شن رودخانه هاوجود دارد.
    فن آوریهای استخراج و جابجایی یونی جدیدتر، موجب جداسازی آسانترعناصر خاکی کمیاب شده که هزینه تولید تولیوم را کاهش داده است. این فلز را میتوانباروش کاهش اکسید آن بوسیله فلز لانتانیم یا بوسیله کاهش کلسیم در ظروف در بستهتهیه کرد. هیچکدام از ترکیبات تولیوم از نظر تجاری مهم نیستند.

    کاربردها
    از تولیوم برای تولید لیزر استفاده میشده است، اما هزینه های بسیارزیاد تولید، مانع از گسترش سایر کاربردهای تجاری آن شده است. کاربردهای بالقوه آن،عبارتند از:
    » وقتی تولیوم پایدار( Tm-169)در رآکتور اتمی بمباران می شود،از آن به بعد می تواند بعنوان یک منبع تابشی در وسایل قابل حمل اشعه ایکس بکاررود.
    » احتمالا ایزوتوپ ناپایدار Tm-171 میتواند بعنوان یک منبع انرژی مورداستفاده قرار گیرد.
    » Tm-169 دارای کاربرد بالقوه در مواد مغناطیسی سرامیکی به نام فریت است که در وسایل مایکرو ویو بکــار میروند.

    ایزوتوپها
    تولیوم بطور طبیعی دارای یک ایزوتوپ پایدار Tm-169( فراوانی طبیعی 100%)و 31 رادیوایزوتوپ است که پایدارترین آنها تولیوم 171 با نیمه عمر192 سال، تولیوم170 با نیمه عمر6/128 روز، تولیوم 168 با نیمه عمر 1/93 روز و تولیوم 167 با نیمهعمر 25/9 روز می باشند. مابقی ایزوتوپ های رادیواکیو نیمه عمری کمتر از 64 ساعتدارند و نیمه عمر اکثر آنها نیز کمتر از 2 دقیقه است. حالت فروپاشی اولیه قبل ازفراوانترین ایزوتوپ پایدار Tm-169 جذب الکترون و حالت اولیه پس از آن، ارسال بتامی باشد. محصول فروپاشی اولیه قبل از Tm-169ایزوتوپهای عنصر 68( اربیوم)و محصولااولیه پس از آن ایزوتوپ های عنصر 70( ایتربیوم)هستند.
    ----------------------------------------------------------------
    ایتربیوم( Ytterbium)
    ایتربیوم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نمادآن Yb و عدد اتمی آن 70 می باشد. فلزی سبک و براق است که از عناصر کمیاب زمین بوده ودر گروه لانتانیدها قرار دارد و در معادن Monazite Gadolinite وxenotime یافتمی شود. گاهی اوقات از این عنصر با ایترویم و دیگر عناصر هم خانواده اش در فلزاتخاصی استفاده می شود. ایتربیوم مخلوطی از هفت ایزوتوپ پایدار است

    تاریخچه
    ایتربیوم از کلمه Ytterby گرفته شده که شهری در سوئد بوده استو توسط شیمیدان سوئدی به نام Jean de Margnac در سال 1878 کشف شد.Marignac ترکیب جدیدی در زمین پیدا کرد و آنرا به عنوان Erbia شناخت و نامش را Ytterbia گذاشت. اوتصور میکرد که Ytterbia جزئی از عنصر جدیدی است کهYtterbiumنام دارد که در واقعاولین عنصر کمیابی بود که کشف شده بود. در سال1907 شیمیدان فرانسوی به نام Georges Urbain Ytterbia که Marignac را کشف کرده بود، آن را به دوقسمتNeoytterbiaوluteciaتقسیم کرد. Neoytterbia بعدا به عنوان عنصر Yetterbium و lutecia به عنوان عنصر Lutetium شناخته شدند. در همان زمانAuer von Welsbach این عناصر را از Ytterbia جدا کرده و آنها را Aldebaranium و Cassiopeium نامید. خصوصیات شمیایی و فیزیکی Ytterbium تا سال 1953 که ایتربیوم خالص تولید شد، مشخص نشده بود.

    پیدایش
    ایتربیوم به همراه عناصر کمیاب دیگر در زمین ودر معادن کمیاب یافت می شود. این عنصر به صورت اقتصادی از خاک monazite که حاویایتربیوم است، استخراج می شود. این عنصر همچنین در Euxenite و Xenotime پیدا می شود. جدا کردن ایتربیوم از دیگر عناصر کمیاب بسیار دشوار است، اما روشهای تبادل یونی واستخراج حلالها که در قرن 20سازماندهی شده، این جدا سازی را آسان کرده است. ترکیبات ایتربیوم بسیار کمیابند.

    خصوصیات قابل توجه
    ایتریبیوم عنصری سبکو چکش خوار و شکل پذیر هادی است که بسیار پُرجلوه و براق است. این عنصر کمیاب بسیارضربه پذیر بوده و به راحتی در اسیدهای معدنی حل می شود و به آرامی با آب واکنش دادهو در هوا اکسید می شود. ایتربیوم دارای سه گونه آلفا ، بتا و گاما بوده و در دمای 13- و 759+ درجه تغییر شکل می دهد. حالت بتا در دمای اطاق بوجود میآید که ساختارکریستالی Face-Centered دارد و این در حالی است که گاما که در دمای بالا شکل می گیرد، دارای ساختار کریستالی Body-Centeredمی باشد.بطور معمول حالت بتاشبیه به فلزی است که رسانای جریان الکتریسیته است که وقتی در فشار 1600 اتمسفر قرارمی گیرد، نیمه رسانا می شود. در فشار 39000 اتمسفر ، مقاومت الکتریکی آن ده برابرمی شود، اما در فشار 40000 اتمسفر ناگهان به 10% مقاومت الکتریکی آن در دمای اتاقافت می کند.

    کاربردها
    در زمانی که الکتریسیته در دسترس نبود، یکی از ایزوتوپ های ایتربیوم به عنوان جانشین منبع رادیو اکتیو برای ماشینهای دستی کهبا اشعه x کار می کند، استفاده میشد. این فلز میتواند برای اصلاح پالودگی مقاوم کردنو خصوصیات مکانیکی دیگر مثل ضد زنگ بکاربرده شود. برخی از آلیاژهای ایتربیوم دردندانپزشکی استفاده میشوند. این عنصر استفاده های دیگری نیز دارد.

    ایزوتوپ ها
    ایتربیوم طبیعی از هفت ایزوتوپ پایدار تشکیل شده است که عبارتنداز
    Yb-168,Yb-170, Yb-171, Yb-172, Yb-173, Yb-174وYb-176 که Yb-174 فراوانترین ایزوتوپ 8/31% می باشد. برای این عنصر 22 ایزوتوپ رادیو اکتیو شناسای شده استکه پایدارترین آنها Yb-169 با نیمه عمر 32.026 روز و Yb-175 با نیمه عمر 4.185 روزو Yb-166 با نیمه عمر 56.7 ساعت می باشند. بقیه ایزوتوپ های رادیو اکتیوی آن نیمهعمری کمتر از 2 ساعت داشته که نیمه عمر بیشتر آنها کمتر از 20 دقیقه است. این عنصرهمچنین 6 حالت متا دارد که پایدارترین آن Yb-169m t46 Seconds.
    ایزوتوپ هایایتربیوم به صورت وزن اتمی از(Yb177)150.955 تا(Yb-780)179.952 مرتب شده اند.حالت decay اولیه بعد از فراوانترین ایزوتوپ Yb-174 الکترون گیری و حالت اولیه بعداز آن حذف بتا می باشد. محصولات decay اولیه قبل از Yb-174 ایزوتوپ های عنصر 69یعنی تالیوم محصول اولیه بعد از آن ایزوتوپ های عنصر 71 لوتتیوممی باشد.
    ----------------------------------------------------------------
    لوتتیوم(Lutetium)
    لوتتیوم، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Lu و عدد اتمی 71 می باشد. لوتتیوم که عنصر فلزی گروه عناصر خاکی کمیاب است، درطبیعت معمولا به همرا ه ایتریم یافت می شود و گاهی اوقات در آلیاژهای فلزی بکار رفتهو در فرآیندهای مختلف، نقش کاتالیزور دارد

    تاریخچه
    لوتتیوم( از واژه لاتین Lutetia به معنی پاریس)در سال 1907 توسط Georges Urbain شیمیدان فرانسوی و Baron Carol Auer von Welsbach کانیشناس اتریشی مستقلا کشف شد. هر دوی آنها این عنصر را در ناخالصی موجود در ایتریم معدنی کشف نمودند که بهعقیدهJean Charles Galissard deMarignacشیمیدان سوئیسی( و بیشتر شیمیدانان دیگر)تماما متشکل از ایتربیوم بود.
    جداسازی لوتتیوم ایتربیوم Marignac برای اولینبار توسط Urbain توصیف شد و و افتخار نامگذاری این عنصر نصیب او گشت. او نامهای neoytterbium ایتربیوم جدید و lutecium را برای این عنصر جدید انتخاب کرد، امابالاخره نام neoytterbium بصورت ytterbium برگشت نمود و در سال 1949، نگارش عنصر107 به شکل lutetium لوتتیوم تغییر نمود. Welsbach نامهای cassiopium را برای عنصر71 برگرفته از نام نجومی Cassiopeia و albebaranium را برای نام جدید ایتربیوم پیشنهاد کرد، اما این اسامی مورد تایید قرار نگرفت؛( گرچه بسیاری از دانشمندان آلمانی هنوز عنصر 71 را cassiopium مینامند.)

    پیدایش
    لوتتیوم که اغلب نه به تنهایی بلکه با فلزات خاکی دیگر یافت می شود، بسیار سخت از سایر عناصرجدا می شود و کمترین فراوانی را در میان تمامی عناصر طبیعی دارد. کانی تجاری اصلیلوتتیوم، سنگ معدن مانزونیت Ce,La,PO و ... است که حاوی 0,003% این عنصر می باشد. فلز لوتتیوم خالص فقط تاحدی در سالهای اخیر جداسازی شده و تهیه آن بسیار دشوار استبنابراین یکی از نادرترین و گرانترین فلزات خاکی کمیاب است لوتتیوم را با روشجابجایی یونی از عناصر خاکی کمیاب دیگر بدست میآورند( کاهش LuCl3 یــــا LuF3 بوسیله یک فلز قلیایی و یا یک فلز قلیایی خاکی انجام می شود).

    خصوصیات قابل توجه و کاربردها
    لوتتیوم، فلزی سیم گون، سه ظرفیتی و مقاوم در برابرفرسودگی است که نسبتا در هوا پایدار و سنگین ترین و سخت ترین عنصر خاکی کمیاب بهشمار میرود. چون تهیه این فلز بصورت مقادیر مفید بسیار گران می باشد، بنابراینکاربردهای تجاری بسیار کمی دارد اما لوتتیوم پایدار را میتوان در پالایشگاهها وبعنوان کاتالیزور در کراکینگ بنزین مورد استفاده قرار داد. موارد استفاده دیگر آن،در آلکیلاسیون، هیدروژناسیون و پلیمریزاسیون می باشد. حالت فروپاشی اولیه قبل ازفراوانترین ایزوتوپ پایدار،(لوتتیوم 175)جذب الکترون( با مقداری ارسال الکترون مثبـت و آلفا)است و اولین حالت بعد از آن ارسال بتا می باشد. محصولات فروپاشیاولیه قبل از لوتتیوم 175 ایزوتوپ های عنصر 70( ایتربیوم)و محصولات اولیه بعد ازآن ایزوتوپ های عنصر 72 هافنیوم هستند.

    ترکیبات
    فلوریدها
    LuF3
    کلریدها LuCl3
    برمیدها LuBr3
    یدیدها Lu2I3
    اکسیدها Lu2O3
    سولفیدها Lu2S3
    نیتریدها LuN
    ----------------------------------------------------------------
    ایتریوم(Yttrium)
    ایتریوم یکی از عناصر شیمایی جدول تناوبی است که نماد آن Y و عدد اتمی آن 39 می باشد. این عنصر، فلز انتقالی براق و سفید است. ایتریبیومدرکانیهای عناصر کمیاب خاکی یافت می شود که دو نوع از ترکیبات آن در ساخت رنگ قرمزبرای تلویزیونهای رنگی مصرف می شود

    خصوصیات قابل توجه
    ایتریوم، فلزی براق، پُرجلوه و فروزنده و کمیاب است که نسبتا در هوا مقاوم بوده وازنظر شیمیایی شبیه به لانتانیدها می باشد. خردههای این فلز در دمای بالاتر از 400درجه در هوا مشتعل می شود . اگر ایترویم به ذرات بسیار ریز تقسیم شود، مقاومت خود رادر مقابل هوا از دست می دهد. حالت متداول اکسیداسیون این عنصر +3 می باشد.

    کاربردها
    » اکسید ایتریوم از مهمترین ترکیبات ایتریوم است که بیشتر درساخت اروپی Y7O4 و Y2O3 استفاده می شود که رنگ قرمز لامپ تصویر تلویزیون های رنگی راتولید می کند.
    » اکسید ایترویم همچنین در ساخت گارنت آهن-ایتریوم استفادهمی شود که صافیهای مایکروویو بسیار موثری هستند.
    » آهن ایترویم، آلومینیوم وگادولینیوم، خاصیت مغناطیسی جالبی دارند. Yttrium-iron-garnet به عنوان فرستنده وپخش کننده انرژی شنوایی بسیار موثر است. Yttrium Aluminum Garnet دارای سختی 8.5است و همچنین به خاطر شباهت به الماس به عنوان سنگ جواهر استفاده می شود.
    » مقدار کمی از این عنصر(0.2% تا 0.1)برای کم کردن اندازه دانه های کروبیوم ،مولیبدنوم و زیرکنونیوم استفاده می شود و همچنین در افزایش مقاومت آلومینیوم ومنیزیم کاربرد دارد.
    » به عنوان کاتالیزوربرای پلیمرکردن گارنت آلومینیوم -ایتریوم، فلورید لیتیوم ایتریوم و ایتریوم و انادیت در ترکیب دو پنتها مانندنئودیمیوم یا اربیم در لیزرهای مادون قرمز استفاده میشوند.
    » این عنصر برایاحیا کردن وانادیوم و دیگر غیر فلزان استفاده می شود.
    » ایتریوم به عنوانسازنده چدن گره دار شناخته شده که خاصیت رسانایی آن را افزایش می دهد.
    (گرافیت درساخت چدن گره دار گره ها را به هم متراکم می کند تا از پوسته پوسته شدن آن جلوگیری کند.)از آن جا که اکسید ایتریوم، نقطه ذوب بالاتر پایداری بیشتر و از استنباطکمتری نسبت به شیشه برخوردار است میتواند در فرمول ساخت شیشه و یا سرامیک استفادهشود.

    تاریخچه
    Ytterby که توسط Johann Gadolin در سال 1794کشف شدو توسط Friedrich ohler در سال 1828 بهعنوان عصاره ناخالص Yttria از عمل احیاءکلرید YCl3 با پتاسیم بدست آمد. Yttria یعنی(Y2O3)اکسید ایتریوم است و توسط Johan Gadolin در سال 1794 در معدن Gadolinite درYetterby کشف شد. در سال1843Carl Mosander ثابت کرد که Yttria میتواند به اکسید سه عنصر متفاوت تقسیم شودYttria نامیبود که برای مهمترین عنصر استفاده میشد و نام بقیه عناصر Erbia و Terbia بود. معدنسنگی که در نزدیکی دهکده Ytterby واقع شده معادن غیر معمولی زیادی در بردارد کهسنگهای کمیاب زمین و دیگر عناصر در آن یافت می شود. عناصر Erbium وTerbium ,Ytterbium وYttriumهمه از روی نام این معدن نامگذاری شده اند.

    پیدایش
    این عنصر در بیشتر معادن کمیاب زمین و سنگ معدن اورانیوم یافت می شود،اما هرگز به صورت طبیعی به عنوان عنصر آزاد وجود ندارد. ایتریوم بهصورت اقتصادی ازخاک Monazite به مقدار 3% Ce, Po, la و همچنین از Bastnasite به مقدار 0.2% Ce, La بازیافت می شود. این عنصر توسط عمل تقلیل فلوروئید ایتریوم توسط فلز کلسیم بدستمیآید، اما با روشهای دیگر نیز تولید می شود. جدا کردن این فلز از دیگر عناصرکمیاببسیار سخت است، زیرا هنگام استخراج به صورت پودر طوسی تیره رنگ می باشد. نمونه هایصخره های قمری از Apollo program حاوی مقادیر زیادی از این عنصر می باشند.

    ایزوتوپ ها
    ایزوتوپ طبیعی تنها از یک ایزوتوپ Y39 تشکیل شده است. پایدارترین رادیو ایزوتوپ اکتیو Y-88 با نیمه عمر 106.65 روز و Y-91 با نیمه عمر58.51 روز می باشند. تمام ایزوتوپ های دیگر آن نیمه عمری کمتر از یک روز دارند، بجز Y-87 که نیمه عمر آن 79.8 ساعت است. حالت زوال ایزوتوپی در ایزوتوپ هایزیرY-89الکترون گیری و حالت بعد از آن حذف بتا می باشد. برای این عنصر 26 ایزوتوپناپایدار شناخته شده است Y-90 در موازنه با ایزوتوپ هم خانواده استرونیوم 90 کهمحصول انفجار اتمی می باشد، وجود دارد.
    ----------------------------------------------------------------
    ----------------------------------------------------------------
    منابع عناصر کمیاب در روی زمین :
    کربناتیت ها بیشتر با سنگهای آذرین آلکالندر ریفت های داخل قاره ای وبه ندرت جزایر اقیانوسی ونقاط داغ داخل قاره گزارش شدهاند . کربناتیت ها از دوره پر کامبرین تا عهد حاضر گزارش شده اند.مواد معدنی مهمیاز کربناتیت ها بدست می آیند عبارت اند از نیوبیوم، آهن، آپاتیت، عناصر کمیاب،ورمیکولیت، استرانسیوم، باریم، زیرکون، اورانیوم، فلوریت وتیتان
    کربناتیت های حاوی عناصر کمیاب از نوع آهن دار هستند.این کربناتیت ها به ندرت یافتمی شوند. کربناتیت های آپاتیت-مگنتیت اکثرا دارای مقدار کمی عناصر کمیاب هستند. دوکمپلکس کربناتیت کولا(Kola)در روسیه و مانت پاس(Mountain pass)در کالیفرنیا(آمریکا)ذخایر قابل توجهی از عناصر کمیاب دارند.
    کانیهای مهمی که در اینذخایر یافت می شوند عبارتند:
    پیرو کلر(Ca.Na)2(Nb.Ta)2O6(O.OH.F)،بادالیتZrO2، باستانسیت(F.OH)(Ce.La)2CO3, ومونازیتCePO4وپاریزیت(Ca.La)2(CO3)3F2
    حدود 130کانی مختلف تاکنون در کربناتیتها تشخیص داده شده است.
    عناصرکمیاب می تواند از سنگهای آذرین آلکالن حاصل شود(سمینوف وهمکاران 1972).عناصر کمیاب اکثرا در سنگهای آلکالن غنی از سدیم-پتاسیماسیدی یافت می شود. نفلین سیانیت ها حاوی عناصر کمیاب می باشند.
    پگماتیت هایی که در عمق5/ 3تا 7 کیلومتری(عمق متوسط)از سطح زمین تشکیل شده اند به پگماتیت هایحاوی عناصر کمیاب معروفند.بیشتر کانی های حاوی عناصر کمیاب به صورت پلاسریافت می شوند.

    کانی های زیر حاوی عناصر کمیاب می باشند:
    مونازیت(Ce,La,Nd,Th)PO4
    زینوتیم YPO4
    آلانیت(Ce,Ca,Y)2(Al+3,Fe+3)3O(SiO4)(Si2O7)(OH)
    سریوپیروکلر(Ce,Ca,Y)2(Nb,Ta)2O6(OH,F)
    ایتروپیرو کلر(Y,Na,Ca,Y)1-2(Nb,Ta,Ti)2(O.OH)7
    لوپاریت(Ca,Na,Ce)(Ti,Nb)O8
    گادولینیت(Gadolinite)2BeO.FeO.Y2O3.2SiO2
    بستنا سیت(Bastanasite)CeFCO3
    سامارسکیت(Samarskite)(Ca,Fe,UO2)3O.Y2O3.3(Nb,Ta)2O5
    فرگوزنیت(fergusonite)Y2O3.3(Nb.Ta)2O5
    اگزنیت(Euxenite)Y2(NbO3)3.Y2(TiO3)3.1 1/2H2O
    ایتروفلوئوریت(Yttrofluorite)2YF33CaF3
    ----------------------------------------------------------------
    زینوتیم( YPO4)
    زینوتیم یکی از کانی های کمیاب ایتریوم می باشد. Wakefielditeو chernovite-(Y)دیگر کانی های ایتریوم هستند هرچند به ترتیب واناداتوارسنات می باشند. اغلب اوقات اورانیوم وبرخی از عناصر کمیاب مانند ایربیوم، تریوم،ایتریوم، زیرکونیوم در این کانی یافت می شود. زینوتیم به مقدار کم رادیواکتیویته میباشد
    ----------------------------------------------------------------
    گادولینیت(Gadolinite)
    فرمول شیمیایی 2BeO.FeO.Y2O3.2SiO2
    نام دیگر آن Yttrium Iron Beryllium Silicateاست. این کانی تاحدی کانی کمیاب است . شکل آن منشوری، مقطع عرضی بلورها بهشکل الماس، ومعمولابه رنگ سبز وبادرخشندگی زیبا می باشد. این کانی حاوی دو عنصرایتریوم(yttrium)وبریلیوم(beryllium)می باشد.اتریوم(yttrium)یک فلز کمیاب زمیناست ودر صنعت مورد استفاده قرار می گیرد
    ----------------------------------------------------------------

    سامارسکیت(Samarskite)
    نام دقیق آن smarskite-yاست این کانی در گرانیت پگماتیتها در سنگهای آذرین درونی که آرام سردشده اند یافت می شود.سامارسکیت همراه کوارتز،فلدسپات، کلومبیت، تانتالیت، وبرخی ازعناصر کمیاب می باشد. رنگ آن مشکی مخملی تاقهوه ای تیره است.وکریستال های آن مات و رادیواکتیویته می باشدواغلب بالیمونیت(Limonit)پوشیده شده است.درکوهای ارال در روسیه، نروژ،سوئد، برزیل، امریکایافت می شود
    ----------------------------------------------------------------
    ایتروفلوئوریت(Yttrofluorite)
    این کانی حاوی فلرورید ومقدار قابل محسوسایتریوم(Ytrium )می باشدویون های(Ca)در ساختار های فلورید جایگزین شده اند . اینکانی در روسیه، امریکا، نروژ، ژاپن، مغولستان یافت می شود

منابع :
1)پایگاه های اینترنتی :
US geological surveyhttp://pubs.usgs.gov/fs/2002/fs087-02
http://www.webelements.com
http://en.wikpedia.org
http://daneshnameh.roshd.ir
http://www.chimicalelements.com
http://beyondchem.com
http://www.galleries.com
http://mindat.org

2)کریم پور، محمدحسین وسعید سعادت(1381)،زمین شناسی اقتصادی کاربردی:انتشارات دانشگاه فردوسیمشهد
3)شهاب پور،جمشید(1384)،زمین شناسی اقتصادی،انتشارات دانشگاه شهید باهنر
4) پایگاه علوم زمین Ngdir.com




طبقه بندی: زمین شناسی اقتصادی،
[ شنبه 31 تیر 1391 ] [ 10:10 قبل از ظهر ] [ راحله مظلومی ] [ نظرات ]
.: Weblog Themes By WeblogSkin :.
درباره وبلاگ

من راحله مظلومی، فارغ التحصیل رشته زمین شناسی محض هستم...زمین را خیلی خیلی دوست دارم...
این وبلاگ برای همه زمینی هاست...

مشاور پایان نامه های تخصصی کارشناسی زمین شناسی
بررسی های زمین شناسی
کار با gps و نرم افزار mapsurce و آموزش آن
رسم نقشه ( زمین شناسی، توپوگرافی، ...)
آموزش نرم افزار های زمین شناسی: ... gis , rockwork, surfer 8 & 9 , dips
rmazloomi.zamin@yahoo.com

نویسندگان
آخرین مطالب
لینک دوستان
نظر سنجی
نظر شما در مورد وبلاگ دختر زمین شناس چیست؟






ابر برچسب ها
آمار سایت
بازدیدهای امروز : نفر
بازدیدهای دیروز : نفر
كل بازدیدها : نفر
بازدید این ماه : نفر
بازدید ماه قبل : نفر
تعداد نویسندگان : عدد
كل مطالب : عدد
آخرین بروز رسانی :
امکانات وب