Ytterbium

Eigenschaften
[Xe]4f146s2 70 Yb Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Ytterbium, Yb, 70
Serie	Lanthanoide
Gruppe, Periode, Block	La, 6, f
Aussehen	silbrig weiß
CAS-Nummer	7440-64-4
Massenanteil an der Erdhülle	3 · 10-3 %
Atomar
Atommasse	173,04 u
Atomradius (berechnet)	175 (222) pm
Elektronenkonfiguration	[Xe]4f146s2
Elektronen pro Energieniveau	2, 8, 18, 32, 8, 2
1. Ionisierungsenergie	603,4 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie	1174,8 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie	2417 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand	fest
Modifikationen	1
Kristallstruktur	Kubisch-flächenzentriert
Dichte	6,965 g/cm3
Schmelzpunkt	1097 K (824 °C)
Siedepunkt	1467 K (1194 °C)
Molares Volumen	24,84 · 10-6 m3/mol
Verdampfungswärme	128,9 kJ/mol
Schmelzwärme	7,66 kJ/mol
Dampfdruck	395 Pa bei 1097 K
Schallgeschwindigkeit	1590 m/s bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität	150 J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit	3,51 · 106 A/(V · m)
Wärmeleitfähigkeit	34,9 W/(m · K)
Chemisch
Oxidationszustände	2, 3
Oxide (Basizität)	(schwach basisch)
Normalpotential	-2,22 V (Yb3+ + 3e- → Yb)
Elektronegativität	1,1 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP 166Yb {syn.} 56,7 h ε 0,304 166Tm 167Yb {syn.} 17,5 min ε 1,954 167Tm 168Yb 0,13 % Stabil 169Yb {syn.} 32,026 d ε 0,909 169Tm 170Yb 3,05 % Stabil 171Yb 14,3 % Stabil 172Yb 21,9 % Stabil 173Yb 16,12 % Stabil 174Yb 31,8 % Stabil 175Yb {syn.} 4,185 d β− 0,470 175Lu 176Yb 12,7 % Stabil 177Yb {syn.} 1,911 h β− 1,399 177Lu 178Yb {syn.} 74 min β− 0,645 178Lu
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung [1] Pulver Leicht- entzündlich Gesundheits- schädlich (F) (Xn) R- und S-Sätze R: 11-20/21/22 S: 16-33-36
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Ytterbium [ʏˈtɛrbiʊm] ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Yb und der Ordnungszahl 70. Das Gruppe 3- und Periode-6-Element gehört zu den Lanthanoiden und wird den Metallen der Seltenen Erden zugeordnet.

Inhaltsverzeichnis 1 Eigenschaften 2 Anwendungen 3 Geschichte 4 Vorkommen 5 Herstellung 6 Verbindungen 7 Vorsichtsmaßnahmen 8 Einzelnachweise 9 Literatur 10 Weblinks

Eigenschaften

Das silberweiß glänzende Metall der Seltenen Erden ist sehr dehnbar und weich. Es bildet drei allotrope Modifikationen mit Umwandlungspunkten bei -13 °C und 795 °C. Bei Raumtemperatur bildet β-Ytterbium ein kubisch-flächenzentriertes Gitter aus, bei höheren Temperaturen ein kubisch-raumzentriertes Gitter. Bei einem Druck von 16000 bar zeigt β-Yb Halbleitereigenschaften bezüglich der elektrischen Leitfähigkeit.

In trockener Luft läuft es grau an. Bei höheren Temperaturen verbrennt es zum Sesquioxid Yb₂O₃. Mit Wasser reagiert es langsam unter Wasserstoffentwicklung zum Hydroxid. In Mineralsäuren löst es sich unter Bildung von Wasserstoff auf. In seinen Verbindungen liegt es meist in der Oxidationszahl +3 vor, die Yb³⁺-Kationen bilden in Wasser farblose Lösungen, Yb²⁺-Kationen grüne Lösungen.

Anwendungen

Ytterbium kann zur Kornfeinung und zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von rostfreien Stählen verwendet werden. Das radioaktive Isotop ¹⁶⁹Yb (Halbwertszeit 32 Tage) wird vereinzelt als γ-Strahlenquelle in der Nuklearmedizin benutzt. Ytterbiumfluorid YbF₃ kann in hochwertigen Kunststofffüllungen und Inlay-Zementen von Zahnfüllungen enthalten sein. Es erzeugt auf Röntgenaufnahmen einen hohen Kontrast und baut durch ständige Fluoridfreisetzung einen Kariesschutz auf.

Ytterbium-Cobalt-Eisen-Mangan-Legierungen sind für besonders hochwertige Dauermagnete geeignet.

Ytterbiumdotierte Kristalle (vornehmlich Yb:YAG) werden als Verstärkungsmaterial in Lasern verwendet.

Geschichte

Ytterbium (abgeleitet von Ytterby, einer Grube auf einer Schäreninsel nördlich von Stockholm, das auch für die Namen der Elemente Yttrium, Terbium und Erbium Pate stand) wurde 1878 von dem schweizerischen Chemiker Jean Charles Galissard de Marignac entdeckt. Marignac fand in der als Erbia bekannten Erde einen neuen Bestandteil und nannte ihn Ytterbia. Er vermutete in der von ihm isolierten Verbindung ein neues Element, das er Ytterbium nannte. 1907 trennte der französische Chemiker Georges Urbain Marignacs Ytterbia in zwei Komponenten, Neoytterbia und Lutetia. Auer von Welsbach arbeitete zur gleichen Zeit ebenfalls mit Ytterbia und nannte die beiden Komponenten Aldebaranium und Cassiopeium. Später verkürzte man die Elementbezeichnung Neoytterbium zu Ytterbium. Das reine Metall wurde 1937 von Klemm und Bonner durch die Reduktion von YbF₃ mit Kalium dargestellt. Die Bestimmung der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Elementes Ytterbium konnte erst 1953 nach Herstellung des reinen Metalls erfolgen.

Vorkommen

Natürlich kommt Ytterbium nur in Verbindungen vor. Ytterbiumhaltige Minerale geringer Konzentration sind:

• Monazit (Ce,La,Th,Nd,Y)PO₄ (Yb-Gehalt ~ 0,03 %)
• Euxenit
• Xenotim

Herstellung

Nach einer aufwändigen Abtrennung der anderen Ytterbiumbegleiter wird das Oxid mit Lanthan zum metallischen Ytterbium reduziert. Anschließend wird das Ytterbium absublimiert.

Verbindungen

Ytterbium tritt vor allem dreiwertig auf. Bekannte Verbindungen sind:

• Ytterbium(III)-oxid Yb₂O₃
• Ytterbium(II)-fluorid YbF₂
• Ytterbium(III)-fluorid YbF₃
• Ytterbium(II)-chlorid YbCl₂
• Ytterbium(III)-chlorid YbCl₃, als Hexahydrat YbCl₃.6H₂O
• Ytterbium(II)-bromid YbBr₂
• Ytterbium(III)-bromid YbBr₃
• Ytterbium(II)-iodid YbI₂
• Ytterbium(III)-iodid YbI₃
• Ytterbium(II)-sulfid Yb₂S₃
• Ytterbium(II)-selenid YbSe
• Ytterbium(III)-selenid Yb₂Se₃
• Ytterbiumtellurid YbTe

Vorsichtsmaßnahmen

Ytterbium ist wenig giftig. Metallstäube sind feuer- und explosionsgefährlich.

Einzelnachweise

1. ↑ Ytterbium bei sigma-aldrich (Pulver)

Literatur

• Guide to the Elements - Revised Edition, Albert Stwertka, (Oxford University Press; 1998) ISBN 0-19-508083-1 (englisch)

Weblinks

• Los Alamos National Laboratory - Ytterbium (englisch)
• It's Elemental - Ytterbium (englisch)
• WebElements.com - Ytterbium (also used as a reference) (englisch)
• EnvironmentalChemistry.com - Ytterbium (also used as a reference) (englisch)