Химическая энциклопедия

ИТТЕРБИЙ (от назв. селения Иттербю, Ytterby в Швеции; лат. Ytterbium) Yb, хим. элемент III гр. периодич. системы, ат. н. 70, ат. м. 173,04; относится к редкоземельным элементам (иттриевая подгруппа). Прир. И. состоит из 7 стабильных изотопов ¹⁶⁸Yb (0,14%), ^l70Yb (3,03%), ¹⁷¹Yb (14,31%), ¹⁷²Yb (21,82%), ^l73Yb (16,13%), ¹⁷⁴Yb (31,84%) и ⁱ⁷⁶Yb (12,73%). Конфигурация внеш. электронных оболочек 4f ^l45s²5p⁶6s²; степени окисления +3 и +2; энергия ионизации при последоват. переходе от Yb⁰ к Yb³⁺ соотв. 6,2539, 12,17 и 25,50 эВ; атомный радиус 0,193 нм, ионный радиус (в скобках указаны координац. числа) Yb³⁺ 0,101 нм (6), 0,107 нм (7), 0,113 нм (8), 0,118 нм (9), Yb²⁺ 0,116 нм (6), 0,122 нм (7), 0,128 нм (8). И. - один из наименее распространенных РЗЭ, его содержание в земной коре составляет 3,3.10^-5% по массе, в морской воде - 5,2.10^-7 мг/л. Вместе с др. РЗЭ содержится в минералах бастнезите, монаците, фергюсоните, ксенотиме, гадолините, талените, эвксените и др. И. - металл светло-серого цвета. До 792°С устойчива a-форма: решетка кубическая типа Сu, а = 0,54862 нм, z = 4, пространств. группа Fm3m; измеренная плотн. 7,02 г/см³, рентгеновская - 6,958 г/см³. Выше 792 °С устойчива b-форма: решетка кубическая типа a-Fe, а = 0,444 нм, z = 2, пространств. группа Im3m, рентгеновская плотн. 6,56 г/см³ (798 °С); DH⁰ перехода a : b 1,75 кДж/молъ. Т. пл. 824 °С, т. кип. 1211°С; С⁰_p 26,7 кДж/(моль.К); DH⁰_пл 7,66 кДж/моль, DH⁰_исп 130 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 59,8 Дж/(моль.К); давление пара 524 Па (727 °C); температурный коэф. линейного расширения 2,99.10^-5 К^-1; r 2,7.10^-7 Ом.м; парамагнитен, магн. восприимчивость + 639.10^-6 (90 К). Легко поддается мех. обработке; твердость по Бринеллю 343 МПа. И. слабо окисляется на воздухе, быстро - выше 400 °С, превращаясь в смесь оксида и карбоната. Реагирует с минер. к-тами при комнатной т-ре. В кипящей воде на воздухе окисляется медленно. При нагревании взаимод. с галогенами. В присут. восстановителей (амальгама щелочного металла, Mg в среде соляной к-ты), а также при электролизе Yb³⁺ переходит в Yb²⁺. Соед. Yb(II) в водных средах быстро окисляются. Ниже приводятся сведения о наиб. важных соед. И. Оксид (сесквиоксид) Yb₂О₃ - бесцв. кристаллы с кубич. решеткой типа Fe₂O₃ (а = 1,0435 нм, z = 16, пространств. группа Ia3; плотн. 9,213 г/см³); переходит в моноклинную модификацию типа Sm₂O₃ (a = 1,373 нм, b = 0,3410 нм, с = 0,8452 нм, b = 100,17°, z = 6, пространств. группа С2/m, плотн. 10,00 г/см³) при 823 К и давлении 5000 МПа; т.пл. 2430°С; С⁰_p 115,4 Дж/(моль.К); DH⁰_обр -1814,6 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 133,1 Дж/(моль.К). Получают разложением оксалата, нитрата или др. солей на воздухе обычно при 800-1000° С. М. б. использован как компонент керамики, люминофоров. Трифторид YbF₃ существует в двух кристаллич. модификациях: с орторомбич. решеткой типа Fe₃C (a = 0,6216 нм, b = 0,6786 нм, с = 0,4434 нм, z = 4, пространств. группа Рпта, плотн. 8,168 г/см³) и с тригональной типа a-UO₃ (а = 0,4036 нм, с = 0,4160 нм. z = 6, пространств. группа C3ml); т. пл. 1162°С; C⁰_p 98 Дж/(моль.К); DH⁰_обр -1657 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 111,3 Дж/(моль.К); плохо раств. в воде. Образует кристаллогидраты. Получают гидраты осаждением из водных р-ров солей Yb(III) при действии фтористоводородной к-ты, безводную соль - взаимод. Yb₂O₃ с газообразным HF или F₂, дегидратацией гидрата, разложением фтораммонийных комплексов при 400-500 °С и др. Применяют для получения И. Трихлорид YbСl₃ - бесцв. гигроскопичные кристаллы с моноклинной типа АlСl₃ решеткой (а = 0,673 нм, b = 1,165 нм, с = 0,638 нм, b = 110,4°, z = 4, пространств. группа С2/m); т. пл. 875 °С (кипит с разл.); DH⁰_обр -961,1 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 125,5 Дж/(моль.К). Получают взаимод. смеси Сl₂ и ССl₄ с Y₂O₃ или Yb₂(C₂O₄)₃ выше 200 °С, хлорированием Yb выше 100°С и др. Гидроксид Yb(OH)₃ образуется при действии щелочей на водорастворимые соли Yb(III); в момент образования аморфен, при длит. хранении под маточным р-ром кристаллизуется; плохо раств. в воде. Используют для получения соед. Yb(III), а также при разделении смесей РЗЭ фракционным осаждением гидроксидов [гидролиз солей Yb(III) и осаждение Yb(OH)₃ происходит при рН 6,0-6,5, гидроксиды остальных РЗЭ, за исключением Sc и Lu, осаждаются при более высоких рН]. Для количеств. выделения И. из р-ров чаще всего используют плохо растворимый оксалат; его осаждают добавлением к водному р-ру соли Yb(III) р-ра Н₂С₂О₄ или (NH₂)₂C₂O₄; разлагается при 800-900°С с образованием Yb₂O₃. Комплексные соед. Yb(III) в ряду РЗЭ относительно устойчивы благодаря небольшому ионному радиусу Yb³⁺. Наиб. важны комплексные нитраты, сульфаты, фториды, комплексонаты, b-дикетонаты и нек-рые др. Соединения И. с этилендиаминтетрауксусной к-той используют при получении чистых препаратов И. методом ионообменной хроматографии и экстракцией трибутилфосфатом. При разделении природных смесей РЗЭ И. концентрируется вместе с Y и самыми тяжелыми лантаноидами - Еr, Tm, Lu. Соед. И., свободные от примесей др. РЗЭ, выделяют ионообменной хроматографией или избирательным восстановлением на ртутном катоде в щелочной среде (LiOH, NaOH) и в присут. комплексообразующего агента - цитрата щелочного металла. Металлич. И. получают восстановлением Yb₂O₃ лантаном, углеродом или электролизом расплава его хлорида. Очищают перегонкой в вакууме. И. в смеси с др. РЗЭ действует как раскислитель и модификатор сталей. И. открыл в 1878 Ж. Мариньяк в виде иттербиевой "земли" - Yb₂O₃. Лит.: см. при ст. Редкоземельные элементы . Л. И. Мартыненко, С. Д. Моисеев, Ю. М. Киселев.