Úvod
Yterbium (Yb) je chemický prvok, ktorý patrí medzi kovy vzácnych zemín. V čistom stave je to mäkký, kujný a ťažný kov so žiarivým striebristým leskom. Jeho protónové číslo je 70 a v periodickej tabuľke sa zaraďuje do skupiny lantanoidov. V prírode sa nikdy nenachádza voľne, pretože je pomerne reaktívny a na vzduchu pomaly oxiduje. Získava sa predovšetkým z minerálov ako monazit, xenotím a euxenit, kde sa vyskytuje spolu s inými lantanoidmi. Izolácia z týchto rúd je náročný a viacstupňový chemický proces.
Vlastnosti
Yterbium je mäkký, kujný a ťažný kov so striebrobielym leskom, patriaci do skupiny lantanoidov. Je chemicky reaktívny, pomaly reaguje so studenou vodou a rýchlejšie s horúcou, pričom uvoľňuje vodík. Na vzduchu sa postupne pokrýva tenkou vrstvou ochranného oxidu, ktorá ho chráni pred ďalšou koróziou. Rozpúšťa sa v zriedených kyselinách. V zlúčeninách sa najčastejšie vyskytuje v oxidačnom stave +3, no na rozdiel od väčšiny lantanoidov je preň stabilný aj oxidačný stav +2. Existuje v troch alotropických modifikáciách s odlišnými kryštálovými štruktúrami v závislosti od teploty a tlaku.
Pôvod názvu
Názov yterbium je odvodený od švédskej dediny Ytterby, neďaleko ktorej sa nachádza lom. Z minerálov objavených v tomto lome bolo izolovaných niekoľko nových prvkov vzácnych zemín. Okrem yterbia sú po tomto jedinečnom mieste pomenované aj prvky ytrium (Y), terbium (Tb) a erbium (Er).
Objav
Objav yterbia je spojený s dedinou Ytterby vo Švédsku, ktorá dala meno štyrom chemickým prvkom. V roku 1878 švajčiarsky chemik Jean Charles Galissard de Marignac analyzoval minerál gadolinit a izoloval z neho novú zeminu, ktorú pomenoval ytterbia. Predpokladal, že ide o oxid jediného prvku. Až v roku 1907 francúzsky chemik Georges Urbain dokázal, že Marignacova ytterbia je v skutočnosti zmesou oxidov dvoch rôznych prvkov. Jeden si ponechal názov yterbium (pôvodne neoyterbium) a druhý pomenoval lutécium. Čistý kovový prvok sa podarilo izolovať až v roku 1953.
Výskyt v prírode
Yterbium sa v prírode nevyskytuje v rýdzej forme, ale je rozptýlené v zemskej kôre ako súčasť rôznych minerálov vzácnych zemín. Medzi jeho najdôležitejšie zdroje patria monazit, xenotím a euxenit, kde sa nachádza v malých koncentráciách spolu s ostatnými lantanoidmi. Získavanie čistého yterbia je technologicky náročný proces. Najprv sa ruda spracuje na koncentrát oxidov vzácnych zemín. Následne sa jednotlivé lantanoidy oddeľujú zložitými metódami, ako je iónomeničová chromatografia alebo extrakcia rozpúšťadlom. Finálnym krokom je redukcia jeho oxidu, najčastejšie kovovým lantanom vo vákuu pri vysokých teplotách.
Využitie
Yterbium má významné priemyselné využitie. Jeho ióny sa používajú ako aktívne médium v pevnolátkových laseroch, ktoré sú kľúčové pre rezanie kovov, zváranie a medicínske aplikácie. Pridáva sa do nehrdzavejúcej ocele na zlepšenie jej mechanických vlastností, ako je pevnosť a zrnitosť. Izotop yterbium-169 slúži ako zdroj gama žiarenia v prenosných röntgenových zariadeniach na nedeštruktívne testovanie materiálov. Veda ho využíva v extrémne presných atómových hodinách, ktoré môžu redefinovať štandard sekundy. V prírode sa yterbium nevyskytuje v čistej forme, ale je rozptýlené v mineráloch ako monazit a nemá žiadnu biologickú funkciu.
Zlúčeniny
Ľuďmi najčastejšie vyrábanou zlúčeninou je oxid yterbitý (Yb₂O₃). Používa sa ako farbivo v sklách a glazúrach, ktorým dodáva špeciálne odtiene, a je základom pre výrobu laserových kryštálov. Fluorid yterbitý nachádza uplatnenie v uhlíkových oblúkových lampách pre intenzívnejšie svetlo. Soli yterbia slúžia ako katalyzátory v organickej syntéze. V prírode yterbium netvorí samostatné zlúčeniny, ale je prítomné v oxidačnom stave +3 ako súčasť komplexných minerálov. V nich nahrádza iné lantanoidy v štruktúrach minerálov ako xenotím a gadolinit, viazané na fosfátové alebo silikátové skupiny.
Zaujímavosti
Yterbium je mäkký a kujný striebrolesklý kov s neobvyklými fyzikálnymi vlastnosťami v porovnaní so susednými lantanoidmi. Má výrazne nižšiu hustotu, teplotu topenia aj varu. Dôvodom je jeho unikátna elektrónová konfigurácia, vďaka ktorej je na rozdiel od väčšiny magnetických lantanoidov len paramagnetické alebo až diamagnetické. Okrem typického oxidačného stavu +3 môže existovať aj v stabilnom stave +2, čo je zriedkavé. Atómové hodiny založené na yterbiu sú tak presné, že by za celú dobu existencie vesmíru stratili alebo získali menej ako jednu sekundu.
