İtriyum 18. yüzyılın sonlarında keşfedildi, ancak bu yumuşak, gümüşi metal sadece son birkaç on yılda kimya, fizik, bilgisayar teknolojisi, enerji, tıp ve diğer alanlarda yaygın kullanım alanı buldu.
Elementlerin Periyodik Tablosu’nda itriyum, gümüş ve demir gibi daha iyi bilinen bazı elementleri içeren geçiş metalleri arasında yer alır. Geçiş metalleri güçlü ancak esnek olma eğilimindedir, bu nedenle bakır ve nikel gibi bazıları teller için yaygın olarak kullanılmaktadır. İtriyum telleri ve çubukları elektronik ve güneş enerjisinde de kullanılır. İtriyum ayrıca lazerlerde, seramiklerde, kamera lenslerinde ve düzinelerce başka maddede de kullanılır.
İtriyum aynı zamanda nadir toprak elementlerinden biridir. Adlarına rağmen, nadir toprak elementleri dünya çapında oldukça bol miktarda bulunur. 17 nadir toprak elementi arasında itriyum, skandiyum ve 15 lantanit (atom numarası 57 ile 71 arasında olan metalik elementler) bulunmaktadır. Cep telefonları ve diğer teknolojilerin üretiminde vazgeçilmez hale gelmişlerdir.
Ancak itriyum nadiren tek başına kullanılır. Bunun yerine araştırmacılar, itriyum baryum bakır oksit (YBCO) gibi bileşikler oluşturmak için kullanırlar. Bu da yüksek sıcaklıkta süper iletkenlik araştırmalarında yeni bir aşamanın başlamasına yardımcı olmuştur. İtriyum ayrıca korozyon ve oksidasyona karşı direnci artırmaya yardımcı olmak için metal alaşımlarına da eklenir.
Uzmanlar, Birçok element gibi, itriyumu da genel kullanımda bir element veya bileşik olarak bulunamayacağını ifade ederler. Daha ziyade, itriyum ve bileşikleri diğer malzemelerin özelliklerini geliştirmek için diğer malzemelere eklenir. Tüm bu durumlarda itriyum, yapıları kararlı hale getirmek için kullanılıyor.
Element Bilgileri
Atom numarası (çekirdekteki proton sayısı): 38
Atomik sembol (Elementlerin Periyodik Tablosunda): Y
Atomik kütle: 88.906
Erime noktası: 2,772 Fahrenheit (1,522 Celsius)
Kaynama noktası: 6,053 F (3,345 C)
Yoğunluk: Santimetreküp başına 4,47 gram
Oda sıcaklığında durum: Katı
Tarihi![İtriyum Nedir?]()
1787 yılında İsveç ordusunda teğmen ve yarı zamanlı kimyager olan Carl Axel Arrhenius, İsveç’in başkenti Stockholm yakınlarındaki küçük bir kasaba olan Ytterby yakınlarındaki bir taş ocağını araştırırken alışılmadık siyah bir kaya keşfetti. Tungsten içeren yeni bir mineral keşfettiğini düşünen Arrhenius, numuneyi analiz etmesi için Finlandiya’da mineralog ve kimyager olan Johan Gadolin’e gönderdi.
Gadolin mineralin içindeki itriyumu izole etti ve bu mineral daha sonra onun onuruna gadolinit olarak adlandırıldı. İtriyum adını Ytterby’den almıştır.
1843 yılında Carl Gustaf Mosander adlı İsveçli bir kimyager itriyum örneklerini inceledi ve üç oksit içerdiklerini keşfetti. O zamanlar bunlara yttria, erbia ve terbia deniyordu. Günümüzde sırasıyla beyaz itriyum oksit, sarı terbiyum oksit ve gül renkli erbiyum oksit olarak bilinmektedirler. Dördüncü bir oksit olan iterbiyum oksit 1878 yılında tanımlanmıştır.
İtriyum Kaynakları
İtriyum İskandinavya’da keşfedilmiş olsa da, diğer ülkelerde çok daha bol miktarda bulunmaktadır. Çin, Rusya, Hindistan, Malezya ve Avustralya önde gelen itriyum üreticileridir. Nisan 2018’de bilim insanları Minamitori Adası adı verilen küçük bir Japon adasında itriyum da dâhil olmak üzere nadir toprak metallerinden oluşan büyük bir yatak keşfettiler. 2022 Temmuz’unda dünyanın en büyük ikinci rezervi olan Eşkişehir’de de itriyum elementi keşfedilmiştir.
İtriyum nadir toprak minerallerinin çoğunda bulunabilir, ancak Dünya’nın kabuğunda bağımsız bir element olarak hiç keşfedilmemiştir. Apollo ay görevleri sırasında toplanan ay kayaları itriyum içerir. İnsan vücudu da genellikle karaciğer, böbrekler ve kemiklerde yoğunlaşan küçük miktarlarda itriyum içerir.
İtriyum Kullanım Alanları
Düz ekran televizyonların ortaya çıkmasından önce, TV setlerinde görüntüleri ekrana yansıtan büyük cam tüpler olan büyük katot ışın tüpleri bulunuyordu. Europium elementi ile katkılanmış itriyum oksit, milyonlarca renkli televizyon setinde kırmızı rengi sağlıyordu.
İtriyum oksit (yttria), normalde sıcaklıkla değişen zirkonyanın kristal yapısını stabilize eden bir alaşım yapmak için zirkonyum okside (zirkonya) eklenir. Uzmanlar, yttria zirkonyanın kübik yapısını kilitleyerek çok yüksek sıcaklıklarda kullanıma uygun, olağanüstü yüksek tokluğa sahip bir seramik yarattığını belirtmektedirler. “Bu tür seramik, elektronikten jet motorlarındaki termal bariyer kaplamalara ve tıbbi implantlara kadar çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır.”
İtriyum-alüminyum kompozitiyle yapılan sentetik garnetlerin 1970’lerde yaygın olarak elmas ve diğer değerli taşların simülasyonu olarak satılmış, ancak sonunda yerlerini kübik zirkonyaya bırakmışlardır. Bugünlerde, itriyum alüminyum granatlar (YAG) endüstriyel lazerlerde ışığı yükselten kristaller olarak kullanılıyor. İtriyum demir garnetleri mikrodalga filtrelerin yanı sıra radar ve iletişim teknolojisinde de kullanılıyor.
İtriyum çok sayıda uygulamada bulunmasına rağmen, en büyük nihai kullanım alanları seramik ve fosforlardır. Daha az miktarlarda metalürji, cam parlatma ve katkı maddeleri ile katalizörlerde kullanılmaktadırlar. Ayrıca çok sayıda elektronik uygulama vardır, ancak oksijen sensörleri özellikle önemli bir kullanım alanıdır.
İtriyum, cep telefonları ve daha büyük ekranların yanı sıra genel aydınlatmada kullanılan fosforları üretmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Renkli televizyon tüplerindeki kırmızı fosforlarda bulunan itriyum, 1960’larda ve 70’lerde yaygın kullanıma yol açtı. Floresan tüpler (lineer ve kompakt) watt başına LED ampullerden önemli ölçüde daha fazla itriyum kullanır.
Radyoaktif izotop itriyum-90, karaciğer kanseri ve diğer bazı kanserleri tedavi etmek için radyasyon terapisinde kullanılır.
Güncel Araştırmalar
İtriyum ile çalışmak daha kolaydır ve diğer birçok elementten daha ucuzdur. Örneğin, araştırmacılar yakıt hücreleri geliştirmek için çok daha pahalı olan platin yerine itriyum kullanıyorlar. Chalmers Teknoloji Üniversitesi ve Danimarka Teknik Üniversitesi’ndeki bilim insanları itriyum ve diğer nadir toprak metallerini nanoparçacık formunda kullanarak bir gün fosil yakıtlara olan ihtiyacı ortadan kaldırabilir ve pille çalışan arabaların verimliliğini artırabilir.
İtriyum bazlı süperiletkenlik araştırmaları dünya çapında devam etmektedir. Kaldırma trenlerinde ve sağlık hizmetlerinde manyetik rezonans görüntüleme (MRI) taramalarında çığır açılıyor. 1987 yılında Houston Üniversitesi’ndeki araştırmacılar yüksek sıcaklıklarda süper iletkenliği kolaylaştıracak bir metal ararken itriyuma yöneldiler. Yüksek sıcaklıkta süper iletkenlik eksi 420 derece Fahrenheit (eksi 251 Santigrat) ile sınırlıydı. Fizikçi Paul Chu ve Houston Üniversitesi’ndeki ekibi, itriyum, baryum ve bakır oksitten oluşan bir bileşiğin (Yttrium 123 olarak bilinir) yaklaşık eksi 300 derece F’de (eksi 184,4 derece C) süper iletkenliği kolaylaştırabileceğini keşfetti. Sıvı nitrojenle soğutulabilen bir malzeme yaratmışlardı, bu da gelecekteki süper iletkenlik uygulamalarının maliyetini önemli ölçüde düşürecekti.
YinMn mavisinin kullanım alanını geliştirmek için boya ve plastik şirketleriyle birlikte çalışmalar yapılıyor. Potansiyel kullanım alanları büyük ölçüde itriyumun benzersiz özelliklerinden kaynaklanıyor. Daha hafif bir elementtir, bu nedenle ağırlık eklemeden daha fazla hacme sahip olunabilir. Bu boya için çok yararlıdır ve bu bakımdan itriyum inanılmaz bir elementtir.
Kaynakça:
BBC
Yazar: Tuncay Bayraktar