Iterbio
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Iterbio. Elemento químico de la tabla periódica que tiene el símbolo Yb y el número atómico 70. El iterbio es un elemento metálico plateado blando, una tierra rara de la serie de los lantánidos que se halla en la gadolinita, la monazita y el xenotimo. El iterbio se asocia a veces con el itrio u otros elementos relacionados y se usa en algunos aceros. El iterbio natural es una mezcla de siete isótopos estables.
Sumario
Descubrimiento
Se descubrió en 1878 en Ginebra, Suiza por el químico Jean Charles de Marignac que le puso el nombre de Iterbio. Este elemento debe su nombre a la ciudad sueca de Ytterby.
En 1907 y 1908, sin embargo, el francés Georges Urbain y el químico austríaco Carl Auer von Welsbach, independientemente, separaron el iterbio de Marignac en dos elementos diferentes, que se llaman ahora iterbio y lutecio y que originalmente se denominaron como aldebariano y casiopeo.
Descripción
El iterbio es un elemento metálico del grupo de las tierras raras. Existen siete isótopos estables en la naturaleza.
El óxido más común, Yb2O3, es incoloro y se disuelve fácilmente en ácidos para formar soluciones incoloras de sales trivalentes, que son paramagnéticas. El iterbio produce también una serie de compuestos divalentes; las sales divalentes son solubles en agua pero reaccionan muy lentamente liberando hidrógeno.
El metal se prepara mejor por destilación. Es un metal suave plateado que se corroe lentamente en el aire y se asemeja más a la serie del calcio, el estroncio y el bario que a la serie de las tierras raras.
Abundancia y estado natural
Figura en la 44ª posición en la clasificación de los elementos por su abundancia en la corteza terrestre.
Se encuentra en combinación con otras tierras raras en minerales como la euxenita, monacita y gadolinita.
El iterbio natural es una mezcla de siete isótopos estables.
Propiedades
El iterbio es un metal blando, maleable y dúctil, de color blanco plateado y brillante. Se presenta en tres formas alotrópicas con puntos de transición a -13ºC y 795ºC. La forma beta es, a temperatura ambiente, cúbica centrada en las caras mientras que la forma gamma, a alta temperatura, es cúbica centrada en el cuerpo. Otra estructura cúbica centrada en el cuerpo ha sido encontrada recientemente a temperatura ambiente y alta presión.
El iterbio, en su forma beta, presenta una conductividad similar a la de los metales, pero a altas presiones (sobre 16.000 atm) llega a ser semiconductor.
Su resistencia eléctrica se hace diez veces mayor a la presión de 39.000 atm y su resistividad se reduce un 10% sobre la que presenta en condiciones estándar cuando se alcanza una presión de 40.000 atm.
El iterbio es un elemento metálico del grupo de las tierras raras. Existen siete isótopos estables en la naturaleza. El óxido más común, Yb2O3, es incoloro y se disuelve fácilmente en ácidos para formar soluciones incoloras de sales trivalentes, que son paramagnéticas. El iterbio produce también una serie de compuestos divalentes; las sales divalentes son solubles en agua pero reaccionan muy lentamente liberando hidrógeno.
El metal se prepara mejor por destilación. Es un metal suave plateado que se corroe lentamente en el aire y se asemeja más a la serie del calcio, el estroncio y el bario que a la serie de las tierras raras.
El iterbio fue descubierto por el químico suizo Jean de Marignac en 1878. Marignac encontró un nuevo compuesto en La Tierra entonces conocido como erbia y lo llamó iterbia (por Ytterby, la ciudad sueca donde encontró el nuevo componente del erbio). Sospechó que iterbia era un componente de un nuevo elemento al que llamó iterbio (que fue de hecho la primera tierra rara descubierta).
El iterbio es un elemento blando y plateado, una tierra rara de la serie de los lantánidos y se encuentra en los minerales gadolinita, monacita y xenotima. El elemento es a veces asociado con el itrio u otros elementos relacionados y se usa en ciertos aceros. El iterbio natural es una mezcla de siete isótopos estables.
El iterbio es un elemento blando, maleable y bastante dúctil que exhibe un brillante lustre plateado. Siendo una tierra rara, el elemento es fácilmente atacado y disuelto por ácidos minerales, reacciona lentamente con agua, y se oxida en el aire.
El iterbio tiene tres alótropos llamados alfa, beta y gamma y cuyos puntos de transformación son a –13°C y a 795°C. La forma beta existe a temperatura ambiente y tiene una estructura cristalina centrada en las caras mientras que la forma gamma, de elevada temperatura, tiene una estructura cristalina centrada en el cuerpo. Normalmente, la forma beta tiene una conductividad eléctrica parecida a la de los metales, pero se transforma en un semiconductor cuando es expuesta a alrededor de 16.000oC. Su resistencia eléctrica es diez veces mayor a 39.000 atm pero luego cae radicalmente a alrededor del 10 % de su valor de resistividad a temperatura ambiente a 40.000 atm.
Un isótopo del iterbio ha sido usado como fuente de radiación sustituta para una máquina portátil de rayos X cuando la electricidad no estaba disponible. Su metal también puede ser usado para ayudar a mejorar el refinamiento del grano, la fuerza, y otras propiedades mecánicas del acero inoxidable. Algunas aleaciones del iterbio han sido usadas por los dentistas. Existen algunos otros usos de este elemento.
El iterbio se encuentra con otros elementos de tierras raras en unos cuantos minerales raros. Normalmente se recupera comercialmente de la arena de monacita (~0.03% de iterbio). El elemento también se encuentra en la euxenita y xenotima. El iterbio es normalmente difícil de separar de otras tierras raras pero las técnicas de intercambio iónico y de extracción de solventes desarrolladas a finales del siglo XX han simplificado la separación. Los compuestos del iterbio son raros.
El iterbio que se encuentra en la naturaleza está compuesto por 7 isótopos estables, Yb-168, Yb-170, Yb-171, Yb-172, Yb-173, Yb-174, y Yb-176, siendo el Yb-174 el más abundante (31,8 % de abundancia natural). Se han caracterizado 22 isótopos, siendo los más estables el Yb-169 (con una vida media de 32,026 días), el Yb-175 (con una vida media de 4,185 días) y el Yb-166 (con una vida media de 56,7 horas). Todos los restantes isótopos radioactivos tienen vidas medias inferiores a 2 horas, y la mayoría de ellos tienen vidas medias inferiores a los 20 minutos. Este elemento también tiene 6 meta estados, siendo el más estable el Yb-169m (t½ 46 segundos).
Los isótopos del iterbio varían en peso atómico de 150,955 umas (Yb-151) a 179,952 umas (Yb-180).
Valores de las Propiedades
Masa Atómica 173,04 uma
Punto de Fusión 1097 K
Punto de Ebullición 1467 K
Densidad 6965 kg/m³
Potencial Normal de Reducción - 2,22 V Yb3+ | Yb solución ácida
Conductividad Térmica 34,90 J/m s ºC
Conductividad Eléctrica 35,7 (mOhm.cm)-1
Calor Específico 146,30 J/kg ºK
Calor de Fusión 9,2 kJ/mol
Calor de Vaporización 159,0 kJ/mol
Calor de Atomización 152,0 kJ/mol de átomos
Estados de Oxidación +2, +3
1ª Energía de Ionización 603,4 kJ/mol
2ª Energía de Ionización 1176 kJ/mol
3ª Energía de Ionización 2415 kJ/mol
Afinidad Electrónica 50 kJ/mol
Radio Atómico 1,92 Å
Radio Covalente 1,74 Å
Radio Iónico Yb+2 = 1,12 Å Yb+3 = 0,86 Å
Volumen Atómico 24,79 cm³/mol
Polarizabilidad 21 ų
Electronegatividad (Pauling) 1,1
A pesar de ser un elemento bastante estable debe guardarse en recipientes cerrados para protegerlo del aire y de la humedad ya que reacciona lentamente con el aire y con el agua para liberar hidrógeno
Se ataca con los ácidos minerales tanto diluidos como concentrados dando sales son color verdoso o anaranjado.
Resumen de Reactividad
Con aire: Lenta; Tm2O3
Con H2O: Suave; H2 ; Tm(OH)3
Con HCl 6M: Suave; H2; TmCl3
Con HNO3 15M: Suave; Tm(NO3)3
Peso atómico 173,04
Propiedades Electrónicas
Valencia 2,3
Electronegatividad 1,1
Radio covalente 1,70
Radio iónico (estado de oxidación) 1,13 (+2)
Radio atómico 1,92
Estructura atómica [Xe]4f145d06s2
Potencial primero de ionización (eV) 6,24
Propiedades Físicas
Densidad (g/ml) 6,98
Punto de Ebullición ºC 1427
Punto de fusión ºC 824
Preparación
El elemento fue preparado en estado puro por primera vez en 1937 por Klemm y Bommer mediante la reducción del tricloruro de iterbio con potasio aunque el metal obtenido estaba mezclado con KCl.
En 1953 Daane, Dennison y Spedding lo prepararon mucho más puro y ello permitió la determinación de las propiedades físicas y químicas del elemento.
Se recupera comercialmente principalmente a partir de las arenas de monacita, que contienen aproximadamente un 0,03%.
Las recientes técnicas de cambio iónico y extracción solvente han facilitado la separación de las tierras raras entre sí.
Usos
Tiene aplicaciones potenciales en aleaciones, electrónica, y materiales magnéticos. Se han conseguido gemas sintéticas de silicatos de iterbio.
Efectos sobre la salud
El iterbio es uno de los elementos químicos raros, que puede ser encontrado en equipos tales como televisiones en color, lámparas fluorescentes y cristales. Todos los compuestos químicos raros tienen propiedades comparables.
El iterbio raramente se encuentra en la naturaleza, ya que se da en cantidades muy pequeñas. El iterbio normalmente se encuentra solamente en dos tipos distintos de minerales. El uso del iterbio sigue aumentando, debido al hecho de que es útil para producir catalizadores y para pulir cristales.
El iterbio es más peligroso en el ambiente de trabajo, debido al hacho de que las humedades y los gases pueden ser inhalados con el aire. Esto puede causar embolias pulmonares, especialmente durante exposiciones a largo plazo. El iterbio puede ser una amenaza para el hígado cuando se acumula en el cuerpo humano.
Efectos ambientales
El iterbio es vertido al medio ambiente en muchos lugares diferentes, principalmente por industrias productoras de petróleo. También puede entrar en el medio ambiente cuando se tiran los equipos domésticos. El iterbio se acumulará gradualmente en los suelos y en el agua de los suelos y esto llevará finalmente a incrementar la concentración en humanos, animales y partículas del suelo.
En los animales acuáticos provoca daños a las membranas celulares, lo que tiene varias influencias negativas en la reproducción y en las funciones del sistema nervioso.
