Úvod
Ytrium (Y) je chemický prvok, ktorý sa radí medzi kovy. Jeho protónové číslo je 39 a v periodickej tabuľke patrí do skupiny prechodných kovov, no pre svoje vlastnosti sa často zaraďuje medzi prvky vzácnych zemín. V čistom stave je to striebristo-biely kov s kovovým leskom, ktorý je na vzduchu pomerne stály vďaka ochrannej vrstve oxidu. V prírode sa nikdy nevyskytuje v rýdzej forme, ale nachádza sa v nerastoch ako monazit a xenotim, z ktorých sa získava zložitými chemickými procesmi spoločne s ďalšími lantanoidmi.
Vlastnosti
Ytrium je striebristý, lesklý a relatívne mäkký prechodný kov, ktorý patrí medzi prvky vzácnych zemín. Jeho protónové číslo je 39, chemická značka Y a atómová hmotnosť približne 88,9. Na vzduchu je pomerne stály, pretože sa pokrýva tenkou, ale pevnou vrstvou oxidu, ktorá ho chráni pred ďalšou oxidáciou. Má hustotu 4,47 g/cm³, teplotu topenia 1526 °C a teplotu varu 3336 °C. Chemicky je dosť reaktívne. Pomaly reaguje s vodou, no ľahko sa rozpúšťa v zriedených minerálnych kyselinách. V zlúčeninách vystupuje takmer výlučne v oxidačnom stave +3.
Pôvod názvu
Názov ytrium je odvodený od švédskej dediny Ytterby, neďaleko Štokholmu. V miestnom lome bol objavený minerál, z ktorého bol tento prvok prvýkrát izolovaný. Táto lokalita je unikátna, pretože dala názov aj ďalším prvkom, ako sú terbium, erbium a yterbium, ktoré boli tiež objavené v nerastoch z tohto lomu.
Objav
Príbeh objavu ytria sa začal v roku 1787 neďaleko švédskej dediny Ytterby, kde amatérsky mineralóg Carl Arrhenius našiel neznámy čierny minerál. Tento minerál, neskôr pomenovaný gadolinit, analyzoval v roku 1794 fínsky chemik Johan Gadolin. Zistil, že obsahuje novú, dovtedy neznámu „zeminu“ (oxid), ktorú pomenoval yttria podľa miesta nálezu. Prvýkrát nečistý kov izoloval Friedrich Wöhler v roku 1828. Až v roku 1843 Carl Gustaf Mosander preukázal, že pôvodná yttria je v skutočnosti zmesou oxidov troch prvkov, pričom názov ytrium bol zachovaný pre ten hlavný.
Výskyt v prírode
Ytrium sa v prírode nikdy nevyskytuje ako čistý kov, ale je relatívne hojne rozptýlené v zemskej kôre. Nachádza sa v rôznych mineráloch vzácnych zemín, pričom najdôležitejšími zdrojmi sú monazit, bastnäzit, xenotím a gadolinit, kde vždy sprevádza chemicky podobné lantanoidy. Jeho priemyselná výroba je zložitá a vyžaduje viacstupňové delenie od ostatných prvkov pomocou metód ako iónová výmena alebo kvapalinová extrakcia. Z takto získaného čistého oxidu ytritého (Y₂O₃) sa najprv pripraví fluorid ytritý (YF₃), ktorý sa následne redukuje kovovým vápnikom za vysokých teplôt vo vákuu.
Využitie
Ytrium má široké technologické uplatnenie. Je kľúčovou zložkou YAG laserov, ktoré sa využívajú v priemysle na presné rezanie kovov, v medicíne pri chirurgických zákrokoch či v kozmetike. V minulosti bolo nevyhnutné pre výrobu červeného fosforu v obrazovkách starých televízorov a monitorov. Pridáva sa do zliatin na zvýšenie pevnosti hliníka a horčíka. Rádioaktívny izotop ytria-90 slúži v nukleárnej medicíne na cielenú liečbu niektorých typov rakoviny. V prírode nemá žiadnu známu biologickú úlohu, no je prirodzenou súčasťou zemskej kôry a niektorých minerálov, odkiaľ ho v malých množstvách absorbujú rastliny.
Zlúčeniny
Ľuďmi produkované zlúčeniny ytria sú technologicky kľúčové. Najvýznamnejší je oxid ytritý (Y₂O₃), biely prášok používaný na výrobu odolnej keramiky, tepelných bariér v motoroch a ako základ pre červené fosfory. Syntetický granát ytrio-hlinitý, známy ako YAG, je základom výkonných pevnolátkových laserov a používa sa aj ako imitácia diamantu. Oxid ytrio-bárnato-meďnatý (YBCO) patrí medzi prvé objavené vysokoteplotné supravodiče. V prírode sa ytrium viaže hlavne v mineráloch. Najznámejším je xenotím, chemicky fosforečnan ytritý (YPO₄), a gadolinit, kde sa vyskytuje spolu s inými prvkami vzácnych zemín.
Zaujímavosti
Hoci ytrium nepatrí medzi lantanoidy, jeho chemické vlastnosti sú takmer identické s vlastnosťami ťažkých lantanoidov, ako sú holmium či erbium. Práve táto podobnosť spôsobuje, že sa v rudách vyskytujú spoločne a ich vzájomná separácia je technologicky náročná. Napriek zaradeniu medzi prvky vzácnych zemín nie je v skutočnosti vzácne; v zemskej kôre je ho viac ako striebra či olova. Jeho ióny sú v roztokoch bezfarebné, čo z neho robí ideálnu „kostru“ pre kryštály, do ktorých sa pridávajú iné, opticky aktívne prvky na vytvorenie farby alebo laserového efektu.
