Lur arraroen elementu magikoa: iterbioa

Itterbioa: 70 zenbaki atomikoa, 173,04 pisu atomikoa, aurkikuntzaren kokapenetik eratorritako elementuaren izena. Lurrazaleko itterbioaren edukia % 0,000266koa da, batez ere fosforita eta urre beltz arraroen gordailuak. Monazitearen edukia % 0,03 da, eta 7 isotopo natural daude

Deskubritu

Egilea: Marinak

Garaia: 1878

Lekua: Suitza

1878an, Jean Charles eta G Marignac kimikari suitzarrek lur arraroen elementu berri bat aurkitu zuten "erbioan". 1907an, Ulban eta Weils-ek adierazi zuten Marignac-ek lutezio oxidoaren eta iterbio oxidoaren nahasketa bat bereizi zuela. Yteerby izeneko herrixka txikiaren oroimenez, Yteerby izeneko herrixka txikiaren oroimenez, Yteerby izeneko herrixka txikiaren oroimenez, ytrio minerala aurkitu zuten, Yb ikurrarekin Ytterbium izena jarri zioten elementu berri honi.

Konfigurazio elektronikoa

Konfigurazio elektronikoa
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14

Metala

Itterbio metalikoa zilar grisa da, harikorra eta ehundura leuna du. Giro-tenperaturan, itterbioa poliki-poliki oxidatu daiteke aireak eta urak.

Bi kristal-egitura daude: α- Mota aurpegia zentratutako kristal kubiko sistema bat da (giro-tenperatura -798 ℃); β- Mota gorputz zentratutako sare kubiko bat da (798 ℃-tik gora). Urtze-puntua 824 ℃, irakite-puntua 1427 ℃, dentsitate erlatiboa 6.977（ α- Mota), 6.54（ β- Mota).

Ur hotzetan disolbaezina, azidoetan eta amoniako likidoetan disolbagarria. Nahiko egonkorra da airean. Samarioaren eta europioaren antzera, itterbioa balentzia aldakorreko lur arraroari dagokio, eta normalean tribalente izateaz gain egoera dibalente positiboan ere egon daiteke.

Balentzia-ezaugarri aldakor hori dela eta, itterbio metalikoaren prestaketa ez da elektrolisiaren bidez egin behar, prestatzeko eta arazteko erredukzio-destilazio-metodoaren bidez baizik. Normalean, lantano metala murrizteko destilaziorako agente erreduktore gisa erabiltzen da, ytterbio metalaren lurrun-presio altuaren eta lantano metalaren lurrun-presio baxuaren arteko aldea erabiliz. Bestela,tulioa, itterbioa, etaluteziokontzentratuak lehengai gisa erabil daitezke, etametalezko lantanoaerreduzitzaile gisa erabil daiteke. Tenperatura altuko huts-baldintzetan > 1100 ℃ eta < 0,133 Pa, metal-itterbioa zuzenean atera daiteke erredukzio-destilazio bidez. Samarioa eta europioa bezala, itterbioa ere bereizi eta araztu daiteke hezearen murrizketaren bidez. Normalean, tulio, itterbio eta lutezio kontzentratuak lehengai gisa erabiltzen dira. Disolbatu ondoren, itterbioa egoera dibalente batera murrizten da, propietateetan desberdintasun handiak eraginez, eta, ondoren, beste lur arraro tribalenteetatik bereizten da. Garbitasun handiko ekoizpenaiterbio oxidoaErauzketa kromatografia edo ioi-truke metodoaren bidez egiten da normalean.

Aplikazioa

Aleazio bereziak fabrikatzeko erabiltzen da. Itterbio aleazioak hortz medikuntzan aplikatu dira esperimentu metalurgiko eta kimikoetarako.

Azken urteotan, itterbioa sortu eta azkar garatu da zuntz optikoaren komunikazioaren eta laser teknologiaren alorretan.

"Informazio autobidearen" eraikuntza eta garapenarekin, sare informatikoek eta distantzia luzeko zuntz optikoko transmisio-sistemek gero eta eskakizun handiagoak dituzte komunikazio optikoetan erabiltzen diren zuntz optikoko materialen errendimendurako. Iterbio ioiak, propietate espektral bikainak direla eta, zuntz anplifikatzeko material gisa erabil daitezke komunikazio optikorako, erbioa eta tulioa bezala. Lur arraroen elementuen erbioa oraindik ere zuntz anplifikadoreen prestaketan eragile nagusia bada ere, erbioz dopatutako kuartzo-zuntzek irabazien banda-zabalera txikia dute (30 nm), abiadura handiko eta gaitasun handiko informazioaren transmisioaren eskakizunak betetzea zailduz. Yb3+ioiek 980nm inguruan Er3+ioiek baino xurgapen-sekzio askoz handiagoa dute. Yb3+-ren sentsibilizazio-efektuaren eta erbioaren eta itterbioaren energia-transferentziaren bidez, 1530nm-ko argia asko hobetu daiteke, eta horrela argiaren anplifikazio-eraginkortasuna asko hobetzen da.

Azken urteotan, erbio-itterbio-ko dopatutako fosfatozko beira gero eta faboratuagoa izan da ikertzaileek. Fosfato eta fluorofosfatozko betaurrekoek egonkortasun kimiko eta termiko ona dute, baita infragorrien transmisio zabala eta zabaltze-ezaugarri ez-uniforme handiak ere, banda zabalerako eta irabazi handiko erbioz dopatutako beira-zuntz anplifikaziorako material aproposak bihurtuz. Yb3 + dopatutako zuntz anplifikadoreek potentzia anplifikazioa eta seinale txikiaren anplifikazioa lor ditzakete, zuntz optikoko sentsoreetarako, espazio libreko laser komunikaziorako eta pultsu ultralaburreko anplifikaziorako eremuetarako egokiak bihurtuz. Gaur egun Txinak munduko kanal bakarreko ahalmen handiena eta abiadura bizkorreneko transmisio optikoko sistema eraiki ditu, eta munduko informazio-autobiderik zabalena du. Itterbio dopatua eta beste lur arraroen dopatutako zuntz-anplifikadoreek eta laser-materialek zeregin erabakigarria eta esanguratsua dute horietan.

Itterbioaren ezaugarri espektralak kalitate handiko laser material gisa ere erabiltzen dira, bai laser kristalak, laser betaurrekoak eta zuntz laser gisa. Potentzia handiko laser material gisa, itterbio dopatutako laser kristalek serie handi bat osatu dute, itterbioz dopatutako itrio aluminiozko granatea (Yb: YAG), itterbioz dopatutako gadolinio galio granatea (Yb: GGG), itterbioz dopatutako kaltzio fluorofosfatoa (Yb: FAP) barne. , itterbioz dopatutako estrontzio fluorofosfatoa (Yb: S-FAP), itterbioz dopatutako itrio vanadatoa (Yb: YV04), iterbioz dopatutako boratoa eta silikatoa. Laser erdieroalea (LD) egoera solidoko laserrentzako ponpa iturri mota berri bat da. Yb: YAG-k ezaugarri asko ditu potentzia handiko LD ponpaketa egiteko eta potentzia handiko LD ponpatzeko laser-materiala bihurtu da. Yb: S-FAP kristala laser fusio nuklearraren laser material gisa erabil daiteke etorkizunean, eta horrek jendearen arreta erakarri du. Laser kristal sintonizagarrietan, kromo ytterbio holmio itrio aluminio galio granatea dago (Cr, Yb, Ho: YAGG) 2,84 eta 3,05 μ bitarteko uhin-luzerak etengabe erregulagarriak diren m artean. Estatistiken arabera, mundu osoko misiletan erabiltzen diren buru infragorri gehienek 3-5 μ erabiltzen dute. Hori dela eta, Cr, Yb, Ho: YSGG laserrak interferentzia eraginkorrak eman ditzake infragorrien erdialdeko armak gidatutako kontraneurrietarako, eta garrantzi militar garrantzitsua du. Txinak emaitza berritzaile batzuk lortu ditu nazioarteko maila aurreratuarekin ytterbioz dopatutako laser kristalen alorrean (Yb: YAG, Yb: FAP, Yb: SFAP, etab.), funtsezko teknologiak konponduz, hala nola kristalen hazkundea eta laser azkarra, pultsua, irteera jarraitua eta erregulagarria. Ikerketaren emaitzak defentsa nazionalean, industrian eta ingeniaritza zientifikoan aplikatu dira, eta itterbioz dopatutako kristalezko produktuak hainbat herrialde eta eskualdetara esportatu dira, hala nola Estatu Batuetara eta Japoniara.

Ytterbio laser materialen beste kategoria garrantzitsu bat laser beira da. Igorpen handiko ebakidura handiko laser betaurreko desberdinak garatu dira, germanio teluritoa, silizio niobatoa, boratoa eta fosfatoa barne. Beira moldatzeko erraztasuna dela eta, tamaina handietan egin daiteke eta argi-transmisio handia eta uniformitate handia bezalako ezaugarriak ditu, potentzia handiko laserrak ekoiztea posible eginez. Lur arraroen laser beira ezaguna izan ohi zen, batez ere, neodimiozko beira, 40 urte baino gehiagoko garapen historia eta produkzio eta aplikazio teknologia heldua duena. Beti izan da potentzia handiko laser gailuetarako material hobetsia eta fusio nuklearreko gailu esperimentaletan eta laser-armetan erabili izan da. Txinan eraikitako potentzia handiko laser gailuak, laser bidezko neodimiozko beiraz osatua, laser bitarteko nagusi gisa, munduko maila aurreratuera iritsi dira. Baina laser neodimiozko beirak laser itterbiozko beiraren erronka indartsuari aurre egiten dio orain.

Azken urteotan, ikerketa ugarik frogatu dute laser itterbiozko beiraren propietate askok neodimiozko beirarenak gainditzen dituztela. Iterbioz dopatutako lumineszentzia bi energia-maila baino ez dituenez, energia biltegiratzeko eraginkortasuna handia da. Irabazi berean, itterbiozko beira neodimiozko beira baino 16 aldiz handiagoa da energia biltegiratzeko eraginkortasuna, eta fluoreszentziaren iraupena neodimioarena baino 3 aldiz handiagoa. Gainera, abantailak ditu, hala nola, dopin-kontzentrazio handia, xurgapen-banda zabalera eta erdieroaleek zuzenean ponpatu daitezke, potentzia handiko laserretarako oso egokia da. Hala ere, itterbiozko laser beiraren aplikazio praktikoa neodimioaren laguntzan oinarritzen da sarritan, esate baterako, Nd3+ sentsibilizatzaile gisa erabiltzea itterbiozko laser beira giro-tenperaturan funtzionatzeko eta μ Laser igorpena m uhin-luzeran lortzen da. Beraz, itterbioa eta neodimioa laser beiraren alorrean lehiakideak eta lankidetza-bazkideak dira.

Beira-konposizioa egokituz, itterbiozko laser beiraren propietate luminiszente asko hobetu daitezke. Norabide nagusi gisa potentzia handiko laserrak garatzearekin batera, itterbiozko laser beiraz egindako laserrak gero eta gehiago erabiltzen dira industria modernoan, nekazaritzan, medikuntzan, ikerketa zientifikoan eta aplikazio militarretan.

Erabilera militarra: Fusio nuklearrak sortutako energia energia gisa erabiltzea beti izan da espero den helburua, eta kontrolatutako fusio nuklearra lortzea baliabide garrantzitsua izango da gizateriak energia arazoak konpontzeko. Ytterbioz dopatutako laser-beira XXI. mendean konfinamendu inertzialaren fusioa (ICF) hobekuntzak lortzeko material hobetsia bihurtzen ari da, laserren errendimendu bikaina dela eta.

Laser-armek laser izpi baten energia izugarria erabiltzen dute helburuak jo eta suntsitzeko, milaka milioi gradu Celsius-ko tenperaturak sortuz eta argiaren abiaduran zuzenean erasotuz. Nadana deitzen zaie eta hilkortasun handia dute, bereziki egokiak gerrako aire-defentsarako arma-sistema modernoetarako. Itterbiozko dopatutako laser beiraren errendimendu bikainak oinarrizko material garrantzitsua bihurtu du potentzia handiko eta errendimendu handiko laser armak fabrikatzeko.

Zuntz laserra azkar garatzen ari den teknologia berri bat da eta laser bidezko beira aplikazioen alorrean ere sartzen da. Fiber laser zuntza laser bitarteko gisa erabiltzen duen laser bat da, hau da, zuntz eta laser teknologiaren konbinazioaren produktua. Erbiozko dopatutako zuntz anplifikadorearen (EDFA) teknologian oinarrituta garatutako laser teknologia berria da. Zuntz laser bat ponpa iturri gisa erdieroale laser diodo batek, zuntz optikoko uhin-gida batek eta irabazi-medio batek eta osagai optikoek osatzen dute, hala nola sare-zuntzak eta akoplatzaileak. Ez du bide optikoaren doikuntza mekanikorik behar, eta mekanismoa trinkoa eta integratzeko erraza da. Egoera solidoko laser tradizionalekin eta erdieroaleen laserrekin alderatuta, abantaila teknologikoak eta errendimenduak ditu, hala nola izpien kalitate handia, egonkortasun ona, ingurumen-interferentziaren aurkako erresistentzia handia, doikuntzarik, mantentze-lanak eta egitura trinkoa. Dopatutako ioiak batez ere Nd+3, Yb+3, Er+3, Tm+3, Ho+3 direla eta, guztiek lur arraroen zuntzak erabiltzen dituzte irabazi-medio gisa, enpresak garatutako zuntz laserrak ere egin dezake. lur arraroen zuntz laser deitzen zaio.

Laser aplikazioa: Estaldura bikoitzeko itterbioz dopatutako potentzia handiko zuntz laserra egoera solidoko laser teknologian nazioartean eremu beroa bihurtu da azken urteotan. Beam-kalitate ona, egitura trinkoa eta bihurtze-eraginkortasun handiko abantailak ditu, eta aplikazio-aukera zabalak ditu industria prozesatzeko eta beste alor batzuetan. Estaldura bikoitzeko iterbiozko dopatutako zuntzak erdieroaleen laser ponpatzeko egokiak dira, akoplamendu eraginkortasun handikoak eta laser irteerako potentzia handikoak, eta itterbiozko dopatutako zuntzen garapen-norabide nagusia dira. Txinako estaldura bikoitzeko ytterbioz dopatutako zuntz teknologia jada ez dago atzerriko herrialdeen maila aurreratuaren parekoa. Txinan garatutako itterbioz dopatutako zuntzak, estaldura bikoitzeko itterbiozko dopatutako zuntzak eta Txinan garatutako atzerriko antzeko produktuen maila aurreratuetara iritsi dira, errendimenduari eta fidagarritasunari dagokionez, kostu abantailak dituzte eta produktu eta metodo anitzeko oinarrizko patentatutako teknologiak dituzte. .

Mundu mailan ospetsua den Alemaniako IPG laser konpainiak duela gutxi iragarri zuen estreinatu berri duten ytterbioz dopatutako zuntz laser sistemak izpien ezaugarri bikainak dituela, 50.000 ordu baino gehiagoko ponpa-bizitza, 1070nm-1080nm-ko igorpen zentrala uhin-luzera eta 20KW arteko irteera-potentzia duela. Soldadura, ebaketa eta arroka zulaketetan aplikatu da.

Laser materialak laser teknologiaren garapenaren oinarria eta oinarria dira. Laser industrian beti egon da esaera bat "materialen belaunaldi bat, gailuen belaunaldi bat". Laser gailu aurreratu eta praktikoak garatzeko, beharrezkoa da lehenik eta behin errendimendu handiko laser materialak edukitzea eta beste teknologia garrantzitsu batzuk integratzea. Ytterbium dopatutako laser kristalak eta laser beira, laser material solidoen indar berri gisa, zuntz optikoko komunikazioaren eta laser teknologiaren garapen berritzailea sustatzen ari dira, batez ere puntako laser teknologietan, hala nola potentzia handiko fusio nuklear laserrak, energia handiko taupada. teila laserrak, eta energia handiko arma laserrak.

Horrez gain, itterbioa hauts fluoreszenteen aktibatzaile gisa ere erabiltzen da, irrati-zeramika, ordenagailu elektronikoen memoriaren osagaietarako gehigarri gisa (burbuila magnetikoak) eta beira optikoko gehigarri gisa. Adierazi behar da itrioa eta itrioa biak lur arraroak diren elementuak direla. Ingelesezko izen eta elementuen sinboloetan desberdintasun handiak dauden arren, txinatar alfabeto fonetikoak silaba berdinak ditu. Txinako itzulpen batzuetan, itrioa batzuetan itrioa deitzen zaio oker. Kasu honetan, jatorrizko testua trazatu eta elementu-ikurrak konbinatu behar ditugu berresteko.