Úvod
Yttrium (Y) je stříbřitě bílý, poměrně měkký kovový prvek, který na vzduchu pokrývá tenká ochranná vrstva oxidu bránící další korozi. Jeho protonové číslo je 39 a v periodické tabulce se řadí do 3. skupiny mezi přechodné kovy. Svými vlastnostmi se velmi podobá prvkům vzácných zemin (lanthanoidům), se kterými se také v přírodě běžně vyskytuje. Nikdy se nenachází v čisté formě, získává se především z minerálů jako monazit a xenotim. Největší světové zásoby a produkce tohoto prvku jsou soustředěny v Číně, ale významná ložiska se nachází i jinde.
Vlastnosti
Yttrium, s chemickou značkou Y a protonovým číslem 39, je stříbřitě bílý, měkký a kujný přechodný kov. Svými vlastnostmi se natolik podobá lanthanoidům, že je často řazen mezi prvky vzácných zemin. Na vzduchu je relativně stálé, jelikož se pokrývá tenkou, ale pevnou pasivační vrstvou oxidu ytritého. Při vyšších teplotách však ochotně reaguje s kyslíkem a hoří za vzniku oslnivého plamene. S vodou a zředěnými kyselinami reaguje za uvolňování vodíku. Vykazuje téměř výhradně oxidační stav +3. V přírodě se vyskytuje pouze jako jediný stabilní izotop ⁸⁹Y.
Vznik názvu
Název yttrium je odvozen od švédské vesnice Ytterby. Právě v místním lomu byl koncem 18. století nalezen neznámý černý minerál, ze kterého byl tento prvek poprvé izolován. Na počest tohoto unikátního naleziště byly pojmenovány celkem čtyři prvky, přičemž yttrium bylo prvním z nich.
Objev
Historie yttria je neoddělitelně spjata s malou švédskou vesnicí Ytterby, která dala jméno hned čtyřem prvkům. Vše začalo v roce 1787, kdy amatérský mineralog Carl Axel Arrhenius nalezl v místním lomu neobvyklý černý nerost. Vzorek analyzoval finský chemik Johan Gadolin, který v něm roku 1794 objevil oxid dosud neznámého prvku, a pojmenoval jej yttria. První, avšak velmi nečistý, kovový vzorek yttria připravil až v roce 1828 Friedrich Wöhler. Později se ukázalo, že původní „yttria“ byla směsí oxidů několika velmi podobných prvků vzácných zemin.
Výskyt v přírodě
Yttrium se v přírodě nikdy nevyskytuje v ryzí, kovové formě. Je rozptýleno v zemské kůře a nachází se především v minerálech vzácných zemin, jako jsou monazit, xenotim, bastnäsit a gadolinit, kde často doprovází těžší lanthanoidy. Přestože je řazeno mezi vzácné zeminy, jeho zastoupení v kůře je vyšší než u stříbra či olova. Průmyslové získávání je technologicky náročné kvůli chemické podobnosti s ostatními prvky této skupiny. Po obohacení rudy následuje složitý separační proces, typicky iontová výměna nebo vícefázová rozpouštědlová extrakce. Finální kov se připravuje redukcí fluoridu ytritého vápníkem.
Využití
Yttrium je klíčové pro moderní technologie, nejznámější je jeho využití v pevnolátkových YAG laserech, které se uplatňují v průmyslu pro řezání, svařování, ale i v medicíně, například při operacích očí. V elektronice bylo nepostradatelné jako červený fosfor v obrazovkách starých televizorů a dnes se využívá v bílých LED diodách. Zlepšuje vlastnosti slitin hliníku a hořčíku, čímž zvyšuje jejich pevnost a odolnost. Je také součástí vysokoteplotních supravodičů. V přírodě yttrium nemá žádnou známou biologickou funkci, nachází se rozptýlené v zemské kůře v minerálech jako monazit, xenotim a gadolinit.
Sloučeniny
Člověkem vyrobené sloučeniny yttria mají široké uplatnění. Klíčový je oxid ytritý (Y₂O₃), bílý prášek sloužící jako výchozí materiál pro výrobu fosforů a speciální keramiky, jako je yttriem stabilizovaný zirkon (YSZ), extrémně pevný materiál pro zubní implantáty či tepelné bariéry. Syntetický granát YAG (yttrium-hliníkový granát) je základem pro lasery a používá se i jako umělý drahokam. Komplexní oxid YBCO je zase slavný vysokoteplotní supravodič. V přírodě se yttrium vyskytuje výhradně ve sloučeninách, typicky jako součást minerálů. Hlavními zdroji jsou fosforečnan ytritý v minerálu xenotim a komplexní silikáty jako gadolinit.
Zajímavosti
Ačkoliv yttrium nepatří mezi lanthanoidy, jeho chemické vlastnosti jsou natolik podobné těžkým prvkům této skupiny, že je s nimi téměř vždy nacházeno a klasifikováno jako prvek vzácných zemin. Má pouze jediný stabilní a v přírodě se vyskytující izotop, ⁸⁹Y, všechny ostatní jsou radioaktivní. Jeho sloučenina YBCO byla prvním objeveným materiálem, který vykazoval supravodivost nad bodem varu kapalného dusíku, což znamenalo revoluci ve fyzice. Analýzy měsíčních hornin z misí Apollo navíc ukázaly překvapivě vysokou koncentraci yttria oproti pozemským horninám, což napomáhá teoriím o vzniku Měsíce.
