Quimica Inorgânica - Itrio (Y)

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UNESA – CAMPUS MACAÉ
ENGENHARIA AMBIENTAL E SANITÁRIA
JÉSSICA SANDRE PEREIRA – 201601443374
Química inorgânica
Elemento Químico Ítrio
Macaé - RJ
Outubro/2019
Nome do elemento: Yttrium. ítrio
Origem do nome: Nome derivado da vila sueca Ytterby.
Descobridor: Foi descoberto pelo químico finlandês Johan Gadolin (1760-1852) e isolado pelo químico alemão Friedrich Wõhler (1800-1882), em 1828.
Ano de descoberta: 1794
Número atômico (Z): 39
Massa atômica (A): 88,9058
Família: 3
Período: 5
Configuração eletrônica: [Kr]4d15s2
Raio atômico: 180 pm
Estado de agregação da substância simples (CNTP): sólido
TE (substância simples): 3 336 °C
TF (substância simples): 1 526 °C
OCORRÊNCIA
A história do elemento ítrio inicia-se no final do século XVIII, no ano de 1787. Em viagem pela região do condado de Ytterby, Karl Arrhenius deparou-se com um mineral de cor escura, com aspecto metálico, bastante incomum e deveras semelhante a outros minerais do elemento tungstênio. Denominando inicialmente o mineral como iterbita, e por conta desta semelhança entre os minerais, Karl decidiu enviar o mineral ao mineralogista finlandês Johan Gadolin, para que fosse realizado testes mais concisos e precisos, visando à determinação de suas propriedades básicas e composição. Em 1794, Johan Gadolin anunciou que as amostras enviadas por Arrhenius continham uma nova “terra”. Por se tratar de um óxido metálico que não pôde ser reduzido com os procedimentos normais de aquecimento com carvão. A “terra” em questão apresenta-se como uma mistura contendo aproximadamente 38% de óxido de ítrio (Y2O3) em massa. Gadolin concluiu então que este novo minério possuía um elemento novo, ao qual Anders Gustav Ekeberg denominou ítrio.
O ítrio ficou como um metal pertencente ao conjunto de elementos denominados terras raras, relativamente instáveis no ar, porém quando finamente dividido podem se tornar instáveis é quimicamente semelhante aos lantanídeos. Fragmentos do metal podem inflamar-se quando a temperatura é superior a 400ºC, tais metais têm uma seção transversal baixa para a captação nuclear e seu estado de oxidação mais comum é +3. O ítrio está sendo estudado como uso para a produção de ferro fundido nodular, potencialmente pode ser utilizado na composição de cerâmicas e vidros, devido ao fato de seu óxido apresentar elevado ponto de fusão, alta resistência mecânica e baixas características de expansão.
Este elemento não é encontrado livre na natureza, é encontrado em quase todos os minerais de terras raras e minerais de urânio, ele é recuperado comercialmente de areias monazíticas, e da bastnasita. Pode ser produzido a partir da redução do fluoreto de ítrio com cálcio. Este metal também pode ser obtido utilizando outras técnicas. É difícil separá-lo de outras terras raras, e quando extraído, apresenta-se como um pó cinza escuro.
PROPRIEDADES QUÍMICAS
O ítrio tem potencial padrão de eletrodo moderadamente elevado, pode ser bastante reativo, e a reatividade cresce com o aumento do tamanho. Ele perde o brilho quando exposto ao ar e queima na presença de oxigênio, formando Y2O3. Porém quando exposto ao ar, uma camada protetora de óxido é formada sobre a superfície do Y, tornando-o não reativo.
2Y + O2→ 2Y2O3
O ítrio reage lentamente com água fria, e mais rapidamente com água quente, liberando hidrogênio e formando óxido básico ou o hidróxido correspondente.
2Y + 6H2O → 2Y(OH)3 + 3H2
Y(OH)3 → Y(OH) + H2O
     óxido básico
O caráter básico dos óxidos e hidróxidos aumenta quando se desce pelo grupo. Os óxidos e hidróxidos formam sais quando reagem com ácidos. O Y(OH)3 reage com dióxido de carbono, CO2.
Y(OH)3 + CO2 → Y2(CO3)3 +3H2O
Como os óxidos (e hidróxidos) são anfóteros ou bases fracas, seus oxossais podem se decompor a óxidos por aquecimento.Esse comportamento é análogo ao observado nos elementos do Grupo 2, mas a decomposição é mais fácil, isto é, ocorre em temperaturas menores.
2Y(OH)3 →Y2O3 + 3H2O
Y2(CO3)3 → Y2O3 + 3CO2
2Y2(NO3)3→ Y2O3 + 6NO2 + 1/2O2
Y2(SO4)3→ Y2O3 + 3SO2 + 1/2O2
O ítrio reage com os halogênios, formando trihaletos, YX3. Eles lembram os haletos de Ca. Os floretos são insolúveis (como o CaF2), e os demais haletos são deliqüescentes e muito solúveis (como CaCl2). Se os cloretos forem preparados em solução, eles critalizam na forma de sais hidratados, mas o aquecimento dos mesmos não leva aos haletos anidros. Com o aquecimento, o YCl3.(H2O)7 se decompõe ao óxido, ao passo que os demais formam oxo-haletos.
YCl3.(H2O)7 → YOCl + 2HCl + 6H2O
O ítrio reage com hidrogênio mediante aquecimento, com formação de compostos altamente condutores de fórmula YH2. Esses compostos não contêm o íon Y2+, mas provavelmente são constituídos por Y3+ 2H–, e um elétron ocupa a banda de condução. O Y pode absorver mais H2. Mas, nesse caso perde seu caráter condutor, formando compostos não exatamente estequiométricos, mas que se aproximam da composição MH3. A composição exata depende da temperatura e da pressão de hidrogênio. Esses hidretos são iônicos, ou seja, contêm o íon hidreto, H–, e reagem com água liberando hidrogênio.
PROCESSO DE FABRICAÇÃO (OBTENÇÃO)
O descobridor químico alemão Friedrich Wöhler obteve o elemento ítrio em sua forma metálica em 1828, fazendo com que cloreto de ítrio (YCl3) reagisse com potássio metálico. Wöhler o obteve em sua forma metálica, mas com impurezas não removidas pelo processo de purificação. A explicação para este fato foi demonstrada por Carl Mosander, em 1843.
Mosander iniciou uma investigação mais aprofundada sobre as propriedades do óxido de ítrio, descobrindo que as amostras denominadas óxido de ítrio era na verdade uma mistura de óxidos. Os óxidos determinados por ele presentes na mistura de óxido de ítrio primordial, eram três:
1. O próprio óxido de ítrio, de coloração branca;
2. Óxido de térbio, que apresentava coloração amarela;
3. Óxido de érbio, que apresentava uma coloração rósea;
Atualmente extrai-se o ítrio metálico dos minérios monazita (3% de ítrio) e bastnasita (0,2% de ítrio), embora a ocorrência de ítrio seja comum em outras “terras raras”. Estudos indicaram que rochas lunares apresentam teores razoáveis deste metal. A produção comercial se dá pela reação do fluoreto de ítrio (YF3) com cálcio metálico, formando ítrio metálico e fluoreto de cálcio. Esse elemento é o 28º colocado entre os elementos mais abundantes na crosta terrestre e o mineral xenótimo (YPO4) pode conter até 50% de fosfato de ítrio; e é minerado na China e Malásia
APLICAÇÃO
O ítrio é usado na indústria metalúrgica para aumentar a resistência de ligas de alumínio e magnésio e para produzir ferro fundido nodular. É empregado para polimerizar o etileno, atuando como catalisador, e para desoxidar o vanádio e outros metais não-ferrosos. Também é usado em alguns tipos de lasers e pode participar da fabricação de tijolos refratários. Além de ser utilizado na fabricação de vidros e cerâmicas especiais, o óxido e o vanadato de ítrio são usados para produzir a cor vermelha em tubos de televisão e também para fazer dispositivos de micro-ondas.
A combinação de óxido de ítrio com óxido de ferro forma um cristal – garnet -, que é utilizado em radares. A granada de ítrio é muito resistente e pode ser usada como diamante artificial em alguns tipos de polimentos; já a granada de ítrio e ferro serve como transmissora de energia sonora. Pequenas quantidades deste elemento são usadas para reduzir o tamanho de grãos de crômio, de molibdênio, de titânio e de zircônio. Alguns dos seus isótopos radioativos são empregados em radioterapia.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Tabela Periódica Virtual da UNESP. Acessado em 22/10/2019. Site: http://www2.fc.unesp.br/lvq/LVQ_tabela/039_itrio.html
Tabela Periódica Completa Online. Acessado em 22/10/2019.
Site: https://www.tabelaperiodicacompleta.com/elemento-quimico/itrio/
STRATHERN,P. O sonho de Mendeleiev: a verdadeira história da química. (tradução de Maria Luiza X. de A. Borges). Ed. Zahar. 2002.
KEAN, S. A colher que desaparece. (tradução de Cláudio Carina).Ed. Zahar. 2011.