Y • Ordnungszahl 39
Yttrium
Yttrium ist ein silbrig-glänzendes, relativ weiches und reaktionsfreudiges Metall, das zu den Übergangsmetallen gehört. Yttrium wird als schwere Seltene Erde klassifiziert, obwohl es chemisch nicht zur Lanthanoid-Gruppe gehört. In der Erdkruste ist Yttrium das vierthäufigste Element unter den Seltenerdelementen.
Es verhält sich aber chemisch sehr ähnlich wie die schweren Lanthanoide (insbesondere Dysprosium und Holmium). Daher neigt Yttrium in Erzlagerstätten dazu, sich mit den schweren Seltenen Erden zu vergesellschaften.
Yttrium ist supraleitend, phosphoreszierend und sehr fest.
Seine wichtigste Anwendung ist als Leuchtstoffe (Phosphore) in Bildschirmen.
Yttrium (von Ytterby, Grube in der Nähe der schwedischen Hauptstadt Stockholm) wurde 1794 von Johan Gadolin im Mineral Ytterbit entdeckt. 1824 stellte Friedrich Wöhler verunreinigtes Yttrium durch Reduktion von Yttriumchlorid mit Kalium her. Erst 1842 gelang Carl Gustav Mosander die Trennung des Yttriums von den Begleitelementen Erbium und Terbium.
Es ist nach dem ersten Fundort, der Grube Ytterby bei Stockholm, benannt, so wie auch Ytterbium, Terbium und Erbium.
Das Mineral Xenotim ist die wichtigste Quelle für die Gewinnung von Yttrium.
Australien dominiert die globale Xenotim-Produktion. Das Land verfügt über die größten und wirtschaftlichsten Schwersand-Lagerstätten der Welt.
Das Metall wird durch Elektrolyse und metallothermische Reduktion der Halogenide mit Alkali- oder Erdalkalimetallen hergestellt. Es existiert in vier allotropen (strukturellen) Formen. Die α-Phase ist flächenzentriert kubisch mit a = 4,85 Å bei 77 K (-196 °C, oder -321 °F). Die β-Phase bildet sich knapp unter Raumtemperatur und ist doppelt dicht gepackt hexagonal mit a = 3.6810 Å und c = 11.857 Å. Die γ-Phase ist die Raumtemperaturform und ist kubisch flächenzentriert mit a = 5.1610 Å bei 24 °C (75 °F). Die δ-Phase ist kubisch-körperzentriert mit a = 4,12 Å bei 757 °C (1.395 °F).
Nach einer aufwendigen Abtrennung der Cer-Begleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Cerfluorid umgesetzt. Anschließend wird es mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum Cer reduziert. Die Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgt in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.
Die wichtigste Anwendung von Yttrium ist als Leuchtstoff in Bildschirmen. Yttriumoxidsulfid dotiert mit Europium (Y₂O₂S:Eu³⁺) erzeugt das perfekte, intensive Rot in der Kathodenstrahlröhre (CRT) alter Farbfernseher und Computermonitore. In modernen weißen LEDs wird häufig eine blaue LED mit einem Yttrium-Aluminium-Granat (YAG)-Leuchtstoff kombiniert, der gelbes Licht emittiert. Die Mischung aus blau und gelb ergibt für das menschliche Auge weißes Licht.
Yttrium wird als Kristall in Hochleistungslaser für Medizin, Materialbearbeitung (Schweißen, Gravieren), Messtechnik und in der Verteidigung eingesetzt.
Yttriumoxid wird auch in Superlegierungen verwendet um Hochtemperatur- und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.
