基本介紹
- 中文名：鐿
- 英文名：YTTERBIUM
- 分子量：173.04
- CAS登錄號：7440-64-4
- EINECS登錄號：231-173-2
- 熔點：824℃(lit.)
- 沸點：1196℃(lit.)
- 密度：6.54 g/mL at 25 ℃(lit.)
- 外觀：銀白色軟金屬，有光澤
- 危險品運輸編號：UN 3089 4.1/PG 2
- 元素符號：Yb
介紹,理化性質,發現簡史,礦藏分布,套用領域,
介紹
元素符號Yb。原子量173.04(3)。原 子序數70。鑭系元素。銀白色金屬。有延性，質較軟。有 兩種晶體結構：α-型為面心立方晶系(室溫-798℃);β-型 為體心立方(高於798℃)晶格。熔點824℃，沸點1427℃， 相對密度6.977(α-型)、6.54(β-型)。不溶於冷水，可溶於 酸、液氨。在空氣中相當穩定。其氧化態有+2、+3。
在地 殼中的含量為2.66×10%。主要存在於磷釔礦和黑稀 金礦中，獨居石中的含量為0.03%。製法：工業上常用溶 劑萃取法和離子交換法從獨居石中分離和提純，或用金 屬鑭還原氧化鐿，再經真空蒸餾而得。用途：用作雷射材 料，手提式X射線源，Yb離子是重要的發光材料敏化 劑，Yb可用於醫療診斷。
理化性質
銀白色軟金屬，有光澤，易氧化，在空氣中緩慢地被腐蝕，溶於稀酸和液氨。能與水緩慢作用，二價鹽為綠色，可溶於水，並與水反應，緩慢地釋放出氫氣；三價鹽無色。氧化物呈白色。有延展性的銀白色金屬，富於光澤。
元素周期表 鐿
元素周期表 鐿金屬鐿為銀灰色，有延展性，質地較軟，室溫下鐿能被空氣和水緩慢氧化。與釤和銪相類似樣，鐿屬於變價稀土，除通常呈正三價外，也可以呈正二價狀態。由於這種變價特性，製備金屬鐿不宜用電解法，而採用還原蒸餾法進行製備和提純。通常以金屬鑭為還原劑，利用鐿金屬高蒸汽壓和鑭金屬低蒸氣壓的差別進行還原蒸餾。也可以採用銩鐿鑥富集物為原料，以金屬鑭為還原劑，在>1100℃和<0.133Pa的高溫真空條件下，通過還原-蒸餾的方法直接提取金屬鐿。象釤和銪一樣，鐿也可採用濕法還原進行分離和提純。通常採用銩鐿鑥富集物為原料，溶解後將鐿還原成二價狀態，造成顯著的性質差異後將其與其它三價稀土進行分離。製取高純氧化鐿通常採用萃取色層法或離子交換法。
鐿在自然界中地同位素有：168Yb、170Yb~175Yb。
◎ ytterbium
元素名稱：元素周期表 鐿
元素原子量：173.0
元素類型：金屬
CAS號：7440-64-4
體積彈性模量：GPa
30.5
原子化焓：kJ /mol @25℃
180
熱容：J /（mol· K）
26.74
導電性：10^6/(cm ·Ω )
0.0351
導熱係數：W/（m·K）
38.5
7.660
汽化熱：(千焦/摩爾)
128.90
原子體積：(立方厘米/摩爾)
24.79
元素在宇宙中的含量：(ppm)
0.002
元素在太陽中的含量：(ppm)
0.001
元素在海水中的含量：(ppm)
大西洋表面 0.0000005
地殼中含量：（ppm）
3.3
原子序數：70
元素符號：Yb
元素中文名稱：鐿
元素英文名稱：Ytterbium
相對原子質量：173.0
核內質子數：70
核外電子數：70
核電荷數：70
質子質量：1.1711E-25
質子相對質量：70.49
所屬周期：6
所屬族數：IIIB
摩爾質量：173
氫化物：-
氧化物：YbO,Yb2O3
最高價氧化物：
密度：6.98
熔點：824.0
沸點：1466.0
外圍電子層排布：4f14 6s2
氧化態：
Main Yb+2,Yb+3
Other
電子層：K-L-M-N-O-P
晶胞參數：a = 548.47 pm； b = 548.47 pm ；c = 548.47 pm；α = 90°；β = 90°；γ = 90°
維氏硬度：206MPa
聲音在其中的傳播速率：（m/S） 1590
電離能 (kJ /mol) M - M+ 603.4；M+ - M2+ 1176；M2+ - M3+ 2415
M3+ - M4+ 4220
顏色和狀態：金屬
原子半徑：2.4
常見化合價+2,+3
元素符號：Yb 英文名：Ytterbium 中文名：鐿
同位素及放射線：Yb-168 Yb-169[32.03d] Yb-170 Yb-171 Yb-172 Yb-173 *Yb-174 Yb-175[4.19d] Yb-176
電子親合和能：0 KJ·mol-1
單質密度：6.98 g/cm3 單質熔點：824.0 ℃ 單質沸點：1466.0 ℃
發現簡史
發現人：馬里納克 時間：1878 地點：瑞士
高純級-氟化鐿
高純級-氟化鐿得名於瑞典村莊Ytterby。
1878年，由馬里納克（J.C.G.Marignac）首先分離出鐿的化合物；1907年由烏爾班（G.Urbain）指出馬里納克分離出的鐿是由鑥和已知的鐿兩個元素組成的。
鐿塊1878年瑞士化學家馬里納克從餌土中分離出一個新元素的氧化物，把這個新元素成為ytterbium，符號為Yb，我們翻譯為鐿。這一名稱和釔、鉺、鋱的命名一樣，都是來自首先發現了釔礦的瑞典的乙特比（Ytterby）小鎮。
隨著鐿以及其他一些稀土元素的發現，完成了發現稀土元素第三階段的另一半。
1878年，瑞士化學家查爾斯（Jean Charles）和馬利格納克（G Marignac）在“鉺”中發現了一種新的稀土元素，為了紀念釔礦石發現地——斯德哥爾摩附近那個名叫伊特比（Yteerby）的小村，把這個新元素命名為Ytterbium，元素符號為Yb,漢譯名稱為“鐿”—是該元素的專用漢字。
鐿作為重稀土元素，由於可利用的資源有限，產品價格昂貴，限制了其用途研究。隨著光纖通訊和雷射等高新技術的出現，鐿才逐漸找到大顯身手的套用舞台。
礦藏分布
醋酸鐿鐿在鑭系元素中雖然排在銩之後，但其地殼豐度達卻到3.3ppm，不但高於鋱鈥銩鑥等其它中重稀土，甚至高於銪（2.2 ppm）。鐿主要存在於離子型稀土礦、磷釔礦和黑稀金礦等中重稀土礦物中，有7種天然同位素。在江西尋烏中釔富銪離子型礦中，鐿在稀土中的配分高於銪，在龍南高釔離子型礦中，鐿的配分約是銪的10倍。在某些礦石中與釔及其他有關元素共存(如磷釔礦、矽鈹釔礦),二價鐿形成綠色鹽，三價鐿為無色鹽。
套用領域
鐿光纖雷射打標機用於製造特種合金。用於冶金和化學實驗，鐿合金已在牙科醫學中得到套用。
近幾年來，鐿在光纖通訊和雷射技術兩大領域嶄露頭角並得到迅速發展。
隨著“信息高速公路”的建設發展，計算機網路和長距離光纖傳輸系統對光通訊用的光纖材料性能要求越來越高。鐿離子由於擁有優異的光譜特性，可以象鉺和銩一樣，被用作光通訊的光纖放大材料。儘管稀土元素鉺至今仍是製備光纖放大器的主角，但傳統的摻鉺石英光纖增益頻寬較小（30nm），已難以滿足高速大容量信息傳輸的要求。而Yb3+離子在980nm附近具有遠大於Er3+離子的吸收截面，通過Yb3+的敏化作用和鉺鐿的能量傳遞，可使1530nm光得到大大加強，從而大大提高光的放大效率。
摻鐿雷射晶體作為高功率雷射材料已形成一個龐大的系列，包括有摻鐿釔鋁石榴石（Yb：YAG）、摻鐿釓鎵石榴石（Yb：GGG）、摻鐿氟磷酸鈣（Yb：FAP）、摻鐿氟磷酸鍶（Yb：S-FAP）、摻鐿釩酸釔（Yb：YV04）、摻鐿硼酸鹽和矽酸鹽等。
半導體雷射器（LD）是固體雷射器的一種新型泵浦源。Yb：YAG具有許多特點適合高功率LD泵浦，已成為大功率LD泵浦用雷射材料。Yb：S-FAP晶體將來有可能用作實現雷射核聚變的雷射材料，引起人們的關注。在可調諧雷射晶體中，有摻鉻鐿鈥釔鋁鎵石榴石（Cr，Yb，Ho：YAGG），其波長在2.84～3.05μm之間連續可調。據統計，世界上用的飛彈紅外尋彈頭大部分是採用3-5μm的中波紅外探測器，因此研製Cr，Yb，Ho：YSGG雷射器，可對中紅外製導武器對抗提供有效干擾，具有重要的軍事意義。
中國在摻鐿雷射晶體（Yb:YAG、Yb:FAP、Yb:SFAP等）方面，已取得一系列具有國際先進水平的創新性成果，解決了晶體的生長以及雷射快速、脈衝、連續、可調節輸出等多項關鍵技術，研究成果已在國防、工業和科學工程等方面獲得實際套用，摻鐿晶體產品已出口美國、日本等多個國家與地區。
鐿雷射材料的另一個大類是雷射玻璃。已開發出鍺碲酸鹽、矽鈮酸鹽、硼酸鹽和磷酸鹽等多種高發射截面的雷射玻璃。由於玻璃易成型可以製成大尺寸，並具有高光透和高均勻性等特點，可製成大功率雷射器。過去人們熟悉的稀土雷射玻璃主要是釹玻璃，它已有40多年的發展歷史，製作和套用技術成熟，一直是大功率雷射裝置的首選材料，已被用於核聚變實驗裝置和雷射武器等方面。中國建成的由雷射釹玻璃為主要雷射介質的神光1號和神光2號大功率雷射裝置，已達到世界先進水平。但雷射釹玻璃如今卻遇到了雷射鐿玻璃的有力挑戰。
近幾年來的大量研究表明，雷射鐿玻璃的許多性能超過了釹玻璃。由於摻鐿發光只有兩個能級，儲能效率高，在相同增益時鐿玻璃儲能效率比釹玻璃高16倍，螢光壽命也是釹玻璃的3倍，同時還具有摻雜濃度高、吸收頻寬、可直接用半導體泵浦等優點，非常適用於大功率雷射器使用。但鐿雷射玻璃的實用還往往要藉助於釹的協助，如採用Nd3+作為敏化劑才能使鐿雷射玻璃在室溫下運轉，並在1 06μm波長處實現雷射發射。所以說，鐿和釹在雷射玻璃方面既是競爭對手，同時又是相互協作的夥伴。
通過調節玻璃成分，可以提高鐿雷射玻璃的諸多發光性能。以發展高功率雷射器為主要方向，用鐿雷射玻璃製造的雷射器越來越廣泛地套用於現代工業、農業、醫學、科學研究和軍事方面。
雷射武器是利用雷射束的巨大能量，對目標進行打擊破壞，可以產生上億度的高溫，以光的速度直接攻擊，可以指那打那，具有極大的殺傷力，尤其適用於現代戰爭的防空武器系統。摻鐿雷射玻璃的優異性能已使它成為製造高功率和高性能雷射武器的重要基礎材料。
光纖雷射器是當今迅猛發展起來的一項新技術，也屬於雷射玻璃套用範疇。光纖雷射器就是用光纖作雷射介質的雷射器，是光纖與雷射技術相結合的產物，是在摻餌光纖放大器（EDFA）技術基礎上發展起來的雷射新技術。光纖雷射器以半導體雷射二極體作為泵源，以光纖作為波導和增益介質，同時採用光柵光纖、偶合器等光學元件組合而成。它無需光路機械調整，機構緊湊便於集成。與傳統固體雷射器和半導體雷射器相比，具有光束質量高、穩定性好、抗環境干擾性強、免調節、免維護、結構小巧等技術和性能優勢。由於摻雜的離子主要是Nd+3、Yb+3、Er+3、Tm+3、Ho+3，都是以稀土光纖作為增益介質，所以目開發出來的光纖雷射器也可稱作是稀土光纖雷射器。
雷射用途：高功率摻鐿雙包層光纖雷射是近幾年國際上固體雷射技術中的一個熱點領域。它具有光束質量好、結構緊湊、轉換效率高等優點，在工業加工等領域中有廣泛的套用前景。雙包層摻鐿光纖適合於半導體雷射器泵浦，具有耦合效率高和雷射輸出功率高等特點，是摻鐿光纖的主要發展方向。中國的雙包層摻鐿光纖技術與國外先進水平已不相上下。中國研製的摻鐿光纖、雙包層摻鐿光纖以及鉺鐿共摻光纖在性能和可靠性方面均已達到國外同類產品先進水平，具有成本優勢，並擁有多項產品和方法的核心專利技術。
世界著名的德國IPG雷射公司日前宣布，他們新近推出的摻鐿光纖雷射器系統，具有非常優異的光束特性，有大於50,000小時的泵浦壽命，中心發射波長為1070nm-1080nm,輸出功率可高達到20KW，已被套用於精細焊接、切割和岩石鑽探等方面。
