Úvod
Ytterbium (Yb) je chemický prvek, který se řadí mezi měkké, kujné a tažné kovy stříbřitě bílého lesku. Jakožto lathanoid s protonovým číslem 70 patří do skupiny prvků označovaných jako kovy vzácných zemin. Tento kov je na vzduchu poměrně stálý, avšak pomalu reaguje s vodou. V přírodě se nikdy nevyskytuje samostatně, ale je přimísen v malých množstvích v minerálech jako monazit, xenotim a gadolinit. Získává se složitými chemickými procesy, například iontovou výměnou, z rud, které se těží především v Číně. Využívá se ke zlepšení vlastností nerezových ocelí.
Vlastnosti
Ytterbium (Yb), prvek s protonovým číslem 70, je měkký, kujný a tažný kov stříbřitě lesklého vzhledu, patřící do skupiny lantanoidů. Na vzduchu je poměrně stálý, ale pomalu se pokrývá ochrannou vrstvou oxidu. Reaguje s vodou, a to pomaleji se studenou a rychleji s horkou, a snadno se rozpouští v minerálních kyselinách za uvolňování vodíku. Chemicky je pro něj typický oxidační stav +3, ale výjimečně stabilní je i stav +2, což je dáno zcela zaplněnou elektronovou slupkou f. Existuje ve třech krystalových modifikacích, jejichž vlastnosti se mění s teplotou a tlakem.
Vznik názvu
Název prvku je odvozen od švédské vesnice Ytterby, která leží nedaleko Stockholmu. V místním dole byl objeven unikátní minerál, z něhož bylo postupně izolováno několik nových prvků, včetně ytterbia, yttria, terbia a erbia. Tato lokalita se tak stala „kmotrem“ hned čtyř chemických prvků.
Objev
Historie ytterbia je úzce spjata s lomem Ytterby ve Švédsku, který dal jméno několika prvkům. V roce 1878 švýcarský chemik Jean Charles Galissard de Marignac izoloval z tehdy známého minerálu erbia novou složku, kterou pojmenoval ytterbium v domnění, že jde o čistý prvek. Skutečný objev však přišel až v roce 1907, kdy francouzský chemik Georges Urbain prokázal, že Marignacovo ytterbium je ve skutečnosti směsí dvou prvků. Ten původní si ponechal název ytterbium a nově objevený byl pojmenován lutecium, čímž byla završena identifikace tohoto prvku.
Výskyt v přírodě
Ytterbium se v přírodě nevyskytuje v ryzí formě, ale je rozptýleno v zemské kůře jako součást minerálů vzácných zemin. Mezi jeho hlavní zdroje patří monazitové písky, xenotim a euxenit, kde se vždy nachází ve společnosti ostatních lantanoidů. Získávání čistého ytterbia je složitý a vícestupňový proces. Po vytěžení a úpravě rudy se lantanoidy oddělují od ostatních prvků a následně od sebe navzájem pomocí metod, jako je iontová výměna nebo kapalinová extrakce. Kovové ytterbium se finálně vyrábí vysokoteplotní redukcí jeho oxidu nebo fluoridu reaktivnějším kovem, například lanthanem.
Využití
Ytterbium nachází široké uplatnění v moderních technologiích. Jeho ionty jsou klíčovou součástí aktivního prostředí vysoce výkonných a účinných pevnolátkových a vláknových laserů, které se využívají v průmyslu pro precizní řezání, svařování a v medicíně. Jako přísada v nerezové oceli zjemňuje její zrnitou strukturu a výrazně zlepšuje mechanické vlastnosti. Radioizotop Yb-169 slouží jako přenosný zdroj gama záření pro radiografii bez nutnosti elektrické energie. V přírodě nemá žádnou známou biologickou roli, je rozptýlen v zemské kůře a nachází se v minerálech jako monazit, euxenit a xenotim.
Sloučeniny
Nejvýznamnější uměle vytvořenou sloučeninou je oxid ytterbitý (Yb₂O₃), stabilní bílý prášek, který slouží jako dopant v aktivních médiích laserů a optických vláken. Využívá se také při výrobě speciálních keramických materiálů a skel s vysokým indexem lomu. Dalšími důležitými laboratorními chemikáliemi jsou halogenidy, například chlorid ytterbitý (YbCl₃) a fluorid ytterbitý (YbF₃), které jsou výchozími látkami pro syntézu jiných sloučenin a výrobu čistého kovu. V přírodě se ytterbium nevyskytuje jako samostatný minerál, ale jeho trojmocné ionty jsou přimíseny v krystalových mřížkách minerálů jako gadolinit, xenotim či monazit.
Zajímavosti
Ytterbium je jedním z mála prvků, které vykazují výrazné zvýšení elektrického odporu při stlačení; při velmi vysokých tlacích se jeho vlastnosti začínají podobat polovodiči. Tento kov je také pozoruhodný existencí tří různých krystalových modifikací (alotropů), které se mění s teplotou. Navzdory své příslušnosti k lanthanoidům je za normálních podmínek pouze slabě paramagnetický. Jeho atomy jsou využívány v konstrukci nejpřesnějších atomových hodin na světě, takzvaných optických mřížkových hodin. Tyto hodiny jsou tak stabilní, že by se jejich odchylka jedné sekundy projevila až za dobu delší než je stáří vesmíru.
