맨위로가기 타임라인 바로가기

이트륨

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
타임라인 바로가기
목차

1. 개요

이트륨은 1787년 발견된 화학 원소로, 원소 기호는 Y이며, 란타넘족 원소와 유사한 성질을 가진다. 자연계에서는 희토류 광물에 포함되어 다른 란타넘족 원소와 함께 발견되며, 주로 +3의 산화수를 갖는다. 이트륨은 다양한 무기 화합물을 형성하며, 특히 산화이트륨(III) (Y₂O₃)은 중요한 화합물이다. 태양계의 이트륨은 s-과정과 r-과정을 통해 생성되었으며, 핵분열 생성물로도 나타난다. 이트륨은 준강자성 이트륨 철 가넷(YIG)과 이트륨 알루미늄 가넷(YAG)과 같은 합금, 레이저, 형광체, 초전도체, 의료용 방사성 동위원소 등 다양한 분야에서 활용된다.

더 읽어볼만한 페이지

  • 이트륨 - 이트륨 동위 원소
    이트륨 동위 원소는 원자 번호 39번인 이트륨의 다양한 핵종을 지칭하며, 자연계에서 100%를 차지하는 안정 동위 원소 이트륨-89와 의학 및 산업 분야에서 활용되는 이트륨-90, 원자력 발전소 사고 시 방출될 수 있는 이트륨-91을 포함한 방사성 동위 원소 및 이성질핵이 존재한다.
  • 장소 이름이 포함된 화학 원소 - 루테튬
    루테튬은 원소 기호 Lu, 원자 번호 71을 갖는 희토류 원소로, 란타넘족 중 밀도, 녹는점, 경도가 가장 높고, 주로 +3의 산화 상태를 가지며, 안정 동위원소와 방사성 동위원소 형태로 존재하고, 제한적인 상업적 용도에도 불구하고 촉매, LED, PET, 연대 측정, 암 치료 등에 사용된다.
  • 장소 이름이 포함된 화학 원소 - 레늄
    레늄은 텅스텐과 탄소 다음으로 녹는점이 높고 끓는점이 가장 높은 은백색 금속 원소이며, 몰리브데넘 광석에서 주로 추출되어 제트 엔진, 촉매, 고옥탄가 휘발유 생산 등에 사용된다.
  • 전이 금속 - 아연
    아연은 청회색 금속으로, 적당한 반응성을 지닌 환원제이며, 내식성이 뛰어나 도금에 사용되고, 합금의 주요 성분이며, 인체 필수 미량 원소이지만 과다 섭취 시 독성을 나타낸다.
  • 전이 금속 - 백금
    백금은 은백색의 귀금속으로, 화학적으로 안정적이고 다양한 용도로 사용되며, 촉매, 전기 접점 재료, 장신구, 자동차 배기가스 제어 장치 등에 사용되고, 남아프리카 공화국과 러시아에서 주로 생산된다.
이트륨

2. 명칭

이 원소는 1787년 화학자 칼 악셀 아레니우스(Carl Axel Arrhenius)가 처음 확인한 광물인 이터바이트(ytterbite)의 이름을 따서 명명되었다. 아레니우스는 이 광물을 발견된 스웨덴 이터비(Ytterby) 마을의 이름을 따서 이터바이트라고 명명했다. 이후 이터바이트 내의 화학 물질 중 하나가 이전에 알려지지 않은 원소로 밝혀지자, 이 원소는 광물의 이름을 따서 이트륨(yttrium)으로 명명되었다.

원소 기호는 1920년대 초까지 '''Yt'''가 사용되었으나, 나중에 '''Y'''로 바뀌었다.

3. 특징

이트륨은 부드럽고 은백색 광택을 지닌 전이 금속이다. 5주기와 3족에 속하며, 주기율에서 예상되는 대로 같은 족에서 4주기의 스칸듐보다 전기 음성도가 작고, 6주기의 란타넘보다 전기 음성도가 크다. 또한, 5주기의 지르코늄보다 전기 음성도가 작다.[3][4][5] 이트륨은 5주기 원소의 d-블록 원소 중에서 원자 번호가 가장 작다.

순수한 이트륨은 공기 중에서 비교적 안정적이지만, 이는 산화이트륨(III) (Y₂O₃) 막이 금속 표면을 덮어 부동태화하기 때문이다. 수증기 중에서 750 ℃ 부근까지 가열하면 막의 두께가 10 µm에 달할 수 있다. 이트륨을 잘게 부수면 공기 중에서 불안정해지며, 깎은 형태의 이트륨은 400 ℃ 이상에서 자연 발화할 수 있다. 질소 중에서 이트륨을 1,000 ℃로 가열하면 질화이트륨 (YN)이 생성된다.

3. 1. 성질

이트륨은 무르고 은백색 광택과 높은 결정성을 가지는 금속으로 3족 전이 금속에 속해 있다. 주기율표에서 나타나는 원소의 주기적 성질로 예측할 수 있듯, 이트륨은 바로 위에 위치한 원소인 스칸듐(Sc)과 주기율표상 바로 오른쪽에 위치한 원소인 지르코늄(Zr)보다 전기음성도가 낮다. 덧붙이자면, 이트륨은 바로 밑의 3족 6주기(란타넘족 원소들이 위치한)에 속하는 란타넘(La)보다 전기음성도가 높다. 또한 이트륨은 5주기에서 첫 번째 전이금속 원소이다.

순수한 원소 상태로는 표면에 더 이상의 산화를 막는 산화피막(산화이트륨 Y2O3로 이루어진)을 생성하기 때문에 비교적 안정한 편이다. 이 산화피막은 이트륨 금속이 수증기 안에서 750 °C 로 가열될 때 1 μm의 두께를 가질 수 있다.[12] 잘게 나눠졌을 때, 이트륨은 공기 중에서 불안정하다. 작은 이트륨 조각은 400 °C 이상의 온도에서 불이 붙을 수 있다.[23] 질화 이트륨(YN)은 이트륨이 질소(N) 기체 안에서 1000 °C 로 가열될 때 생성된다.[12] 이트륨에는 두 가지 동소체(α, β)가 있는데, 각각의 결정 구조는 육방 최밀 충진 구조와 체심 입방 격자이다.

3. 2. 란타넘족 원소와의 유사성

이트륨은 란타넘족 원소들과 성질이 매우 비슷하여 역사적으로 이들과 같이 희토류 원소로 분류되었으며, 자연적으로 항상 다른 란타넘족 원소들과 함께 희토류 광물에 포함되어 있다.[6] 화학적으로 이트륨은 주기율표상 위에 있는 원소인 스칸듐보다 란타넘족과 유사한 성질을 보인다.[8] 만약 물리적 성질을 원자 번호에 따라 그래프로 나타낸다면, 명목상의 원자 번호는 64.5~67.5가 되어 가돌리늄과 에르븀 사이에 위치하게 된다.[9]

화학적 반응성으로 보면 이트륨은 터븀과 디스프로슘과 비슷하다.[44] 란타넘족 후반에 위치한 몇몇 원소들을 '이트륨족'이라고 할 만큼 이트륨 이온은 용액 상태에서 크기가 이 란타넘족 원소들의 이온들과 비슷하며 마치 그 이온 중 하나처럼 행동한다.[10][12]

이트륨 원자의 크기가 란타넘족 원소들과 비슷한 이유는 란타넘족 수축이라는 현상 때문이다. 란타넘족 원소들은 전자가 안쪽의 4f 전자껍질에 채워지기 때문에 가리움 효과가 크게 나타나지 않아 유효 핵전하를 증가시키면서 원자 반지름이 예상 값보다 작아진다. 이는 이트륨의 원자 반지름이 가돌리늄 이후 나오는 란타넘족 원소들보다 큰 값을 가지도록 한다.[11]

이트륨과 란타넘족 원소들의 몇 안 되는 차이점 중 하나는 이트륨은 무조건 +3의 산화수를 갖는 데 반면 란타넘족 원소 일부는 +3을 제외한 다른 산화수 역시 가질 수 있다는 것이다. 그렇지만 란타넘족 원소들도 주요 산화수는 +3이고, 15종의 란타넘족 원소 중 네 원소(Ce, Sm, Eu, Yb)만이 화합물 내에서 다른 산화수를 보인다.[12]

3. 3. 화합물과 반응

이트륨은 다양한 무기 화합물을 생성하며, 일반적인 산화수는 +3이다. 이트륨은 세 개의 원자가 전자를 모두 결합에 사용하여 산화이트륨(III)(Y₂O₃)과 같은 화합물을 만든다. 산화이트륨(III)은 이트륨 원자가 6개의 산소 원자와 결합한 흰색 고체이다.[14]

이트륨은 물에 녹지 않는 플루오린화물, 수산화물, 옥살산염을 생성하지만, 브롬화물, 염화물, 아이오딘화물, 질산염, 황산염은 물에 녹는다.[12] Y³⁺ 이온은 5d 궤도와 4f 궤도에 전자가 없어 전자 전이에 의한 가시광선 흡수가 일어나지 않으므로 수용액은 무색이다.[12]

물은 이트륨 및 그 화합물과 쉽게 반응하여 Y₂O₃를 생성한다.[7] 진한 질산이나 플루오르화 수소산과의 반응성은 높지 않지만, 다른 강산과는 쉽게 반응한다.[12]

200 ℃ 이상에서 할로젠과 반응하여 플루오르화이트륨(III)(YF₃), 염화이트륨(III)(YCl₃), 브롬화이트륨(III)(YBr₃) 등의 할로젠화물을 생성한다.[85] 고온에서 탄소, 인, 셀레늄, 규소, 황 등과 반응하여 이원 화합물을 생성한다.[12]

왼쪽: 수용성 이트륨 염은 탄산염과 반응하여 흰색 침전물인 탄산이트륨을 형성한다. 오른쪽: 탄산이트륨은 과량의 알칼리 금속 탄산염 용액에 용해된다.


탄소-이트륨 결합을 가진 화합물을 유기이트륨 화학이라 한다. 그 중에는 산화수가 0인 이트륨을 포함하는 것도 있다.[15] 어떤 삼량체화 반응의 촉매로 유기이트륨 화합물이 사용되는 경우가 있다.[15] 유기 이트륨 화합물은 Y₂O₃와 진한 염산 및 염화암모늄으로부터 얻어지는 YCl₃를 출발 물질로 하여 합성된다.[18][19]

홑전자 수는 인접한 리간드가 중심 원자에 어떻게 결합하고 있는지를 나타내는 것으로, 그리스 문자 에타(η)로 표시된다. 카보란이 d⁰ 금속 원자에 홑전자 수 η⁷로 배위하고 있는 착물로 처음 발견된 것은 이트륨 착체였다.[15]

3. 4. 동위 원소와 원소 합성

태양계의 이트륨은 주로 s-과정(약 72%)을 통해 생성되었지만, r-과정(약 28%)을 통해서도 생성되었다.[20] r-과정은 초신성 폭발 중 가벼운 원소가 빠르게 중성자 포획하는 과정이다. s-과정은 맥동하는 적색 거성 내부에서 가벼운 원소가 느리게 중성자를 포획하는 과정이다.[21]

거친 불규칙한 모양의 노란색 반점이 붉은 테두리를 두르고 검은 배경에 있는 모습
미라는 태양계의 이트륨 대부분이 생성된 적색 거성의 한 예입니다.


이트륨 동위 원소는 핵폭발과 원자로에서 우라늄의 핵분열로 생성되는 가장 흔한 생성물 중 하나이다. 핵폐기물 관리의 맥락에서 가장 중요한 이트륨 동위 원소는 반감기가 각각 58.51일과 64시간인 91Y와 90Y이다.[24] 90Y는 반감기가 짧지만, 반감기가 29년인 장수명 모원소인 스트론튬-90(90Sr)과 세속 평형 상태에 있다.[23]

3족 원소는 모두 홀수 원자 번호를 가지므로 안정한 동위 원소가 거의 없다.[22] 스칸듐은 하나의 안정 동위 원소를 가지고 있으며, 이트륨 자체는 89Y 하나의 안정 동위 원소만 가지고 있으며, 이는 자연적으로 발생하는 유일한 동위 원소이기도 하다. 그러나 란타넘족 희토류에는 짝수 원자 번호를 가진 원소와 많은 안정 동위 원소가 포함되어 있다. 이트륨-89는 부분적으로 s-과정으로 인해 다른 과정에서 생성된 동위 원소가 전자 방출(중성자 → 양성자)에 의해 붕괴될 충분한 시간을 허용하기 때문에 예상보다 더 풍부한 것으로 생각된다.[21] 이러한 느린 과정은 각각 50, 82, 126개의 중성자를 가진 특별히 안정적인 원자핵을 가진 90, 138, 208 근처의 원자 질량수(A = 양성자 + 중성자)를 가진 동위 원소를 선호하는 경향이 있다.[21] 이러한 안정성은 매우 낮은 중성자 포획 단면적으로 인한 것으로 생각된다.[21] 이러한 질량수를 가진 동위 원소의 전자 방출은 이러한 안정성으로 인해 단순히 덜 흔하며, 결과적으로 풍부도가 높아진다.[23] 89Y는 90에 가까운 질량수를 가지며 원자핵에 50개의 중성자를 가지고 있다.

적어도 32개의 합성 이트륨 동위 원소가 관찰되었으며, 이들의 원자 질량수는 76에서 108까지 다양하다.[24] 이 중 가장 불안정한 것은 반감기가 25ms인 109Y이고, 가장 안정적인 것은 반감기가 106.629일인 88Y이다.[25] 반감기가 각각 58.51일, 79.8시간, 64시간인 91Y, 87Y, 90Y를 제외하고 다른 모든 동위 원소의 반감기는 하루 미만이며, 대부분은 한 시간 미만이다.[24]

질량수가 88 이하인 이트륨 동위 원소는 주로 양전자 방출(양성자 → 중성자)에 의해 붕괴되어 스트론튬(Z = 38) 동위 원소를 형성한다.[24] 질량수가 90 이상인 이트륨 동위 원소는 주로 전자 방출(중성자 → 양성자)에 의해 붕괴되어 지르코늄(Z = 40) 동위 원소를 형성한다.[24] 질량수가 97 이상인 동위 원소는 β- 지연 중성자 방출의 부차적인 붕괴 경로를 갖는 것으로 알려져 있다.[26]

이트륨은 질량수가 78에서 102까지인 적어도 20개의 준안정("여기된") 이성체를 가지고 있다.[24] 80Y와 97Y에 대해 여러 여기 상태가 관찰되었다.[24] 대부분의 이트륨 이성체는 바닥 상태보다 안정성이 떨어질 것으로 예상되지만, 78m, 84m, 85m, 96m, 98m1, 100m, 102mY는 이성체가 이성질체 전이가 아닌 베타 붕괴에 의해 붕괴되기 때문에 바닥 상태보다 반감기가 더 깁니다.[26]

4. 역사

칼 악셀 아레니우스(Carl Axel Arrhenius)는 1787년 이터바이트(ytterbite)라는 광물을 처음 확인했다.[4] 이 광물은 스웨덴 이터비(Ytterby) 마을에서 발견되었으며, 마을 이름을 따서 명명되었다. 이후 이터바이트에 포함된 화학 물질 중 하나가 이전에 알려지지 않은 새로운 원소임이 밝혀졌고, 이 원소는 광물 이름을 따 이트륨(yttrium)으로 명명되었다.[4]

흰 배경 위의 세 개의 기둥 모양을 한 갈색 결정
인산이트륨을 주성분으로 하는 제노타임(Xenotime) 결정

4. 1. 발견

칼 악셀 아레니우스는 1787년 이터바이트(ytterbite)라는 광물을 처음 확인했다.[4] 이 광물은 스웨덴 이터비(Ytterby) 마을에서 발견되었으며, 마을 이름을 따서 명명되었다.[4] 이후 이터바이트에 포함된 화학 물질 중 하나가 이전에 알려지지 않은 새로운 원소임이 밝혀졌고, 이 원소는 광물 이름을 따 이트륨(yttrium)으로 명명되었다.[4]

4. 2. 명명

이 원소는 1787년 화학자 칼 악셀 아레니우스(Carl Axel Arrhenius)가 처음 확인한 광물인 이터바이트(ytterbite)의 이름을 따서 명명되었다. 그는 이 광물을 발견된 스웨덴 이터비(Ytterby) 마을의 이름을 따서 명명했다. 이터바이트 내의 화학 물질 중 하나가 나중에 이전에 알려지지 않은 원소로 밝혀지자, 이 원소는 그 광물의 이름을 따서 이트륨(yttrium)으로 명명되었다.[1]

4. 3. 초전도성 발견


5. 존재

결정은 이트륨을 함유하고 있다.

이트륨은 대부분의 희토류 광물과 일부 우라늄 광석에서 발견되지만, 지구 지각에서는 자유 원소 상태로는 존재하지 않는다.[43] 지구 지각의 약 31 ppm을 차지하며,[44] 풍부도 면에서 28번째로 많은 원소이고, 은의 400배이다. 토양에서는 10~150ppm (건중량 평균 23ppm), 해수에서는 9 ppt의 농도로 발견된다.[59] 미국의 아폴로 계획 동안 채취된 달 암석 샘플에는 비교적 많은 양의 이트륨이 포함되어 있다.[45]

2018년 4월, 일본 미나미토리시마 해저에서 다량의 희토류 원소 매장량이 발견되었다는 보고가 있다.[47] ''Scientific Reports''에 발표된 연구에 따르면, 이 지역은 희토류 원소와 이트륨(REY)의 "막대한 잠재력"을 가지고 있으며,[47] 가까운 시일 내에 16e6ST 이상의 희토류 원소를 "개발"할 수 있다. 이트륨(Y) 외에도 유로피움(Eu), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy) 등의 희토류 원소가 발견되었다.[48]

5. 1. 존재량

이트륨은 대부분의 희토류 광물과 일부 우라늄 광석에서 발견되지만, 지구 지각에서는 자유 원소 상태로는 존재하지 않는다.[43] 지구 지각의 약 31 ppm을 차지하며,[44] 풍부도 면에서 28번째로 많은 원소이고, 은의 400배이다. 토양에서는 10~150 ppm (건중량 평균 23 ppm)의 농도로, 해수에서는 9 ppt의 농도로 발견된다.[59] 미국의 아폴로 계획 동안 채취된 달 암석 샘플에는 비교적 많은 양의 이트륨이 포함되어 있다.[45]

일반적으로 성인의 몸 전체에는 0.5mg 정도의 이트륨이 존재하며, 모유에는 4 ppm이 포함되어 있다.[77] 이트륨은 대부분의 생물에 포함되어 있으며, 인간의 경우 간, 신장, 비장, 폐, 뼈에 농축되는 경향이 있다. 식용 식물에서도 20 ppm에서 100 ppm (생중량)의 농도로 발견되며, 양배추에 가장 많이 함유되어 있다.[77] 목본 식물의 종자에는 최대 700 ppm까지 함유되어 있어 알려진 농도 중 가장 높다.[77]

2018년 4월, 일본의 작은 섬인 미나미토리시마 해저에 매우 많은 양의 희토류 원소 매장량이 발견되었다는 보고가 있다.[47] ''Scientific Reports''에 발표된 연구에 따르면, 이 지역은 희토류 원소와 이트륨(REY)의 "막대한 잠재력"을 가지고 있는 것으로 묘사된다.[47] 연구에 따르면, "이 REY가 풍부한 진흙은 이용 가능한 엄청난 양과 유리한 광물학적 특징 때문에 희토류 금속 자원으로서 큰 잠재력을 가지고 있다"라고 한다.[47] 이 연구는 향후 가까운 시일 내에 16e6ST 이상의 희토류 원소를 "개발"할 수 있음을 보여준다. 카메라 렌즈와 휴대전화 화면과 같은 제품에 사용되는 이트륨(Y) 외에도 유로피움(Eu), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy) 등의 희토류 원소가 발견되었다.[48]

5. 2. 생산

이트륨은 주로 희토류 광물에서 발견되며, 일부 우라늄 광석에서도 발견된다. 지구 지각에서는 자유 원소 상태로 존재하지 않지만, 희토류 광물에 포함되어 존재한다.

희토류 원소는 주로 다음 네 가지 광물에서 얻는다.[51]

광물특징이트륨 함량주요 생산지
바스트네사이트탄산염과 불화물을 함유한 경희토류 광물0.1%[23][49]미국 (1960~1990년대), 중국
모나자이트인산염으로 구성된 경희토류 광물, 사광상 형태로 존재2%[49] 또는 3%[55]인도, 브라질 (20세기 초)
제노타임인산염으로 구성된 중희토류 광물, 인산이트륨(YPO) 형태최대 60%[49]중국 (바얀오보 광상)
이온 흡착 점토 (로그난 점토)화강암 풍화 생성물광석 농축물에 최대 8%중국 남부



이 광물들로부터 순수한 이트륨을 얻기 위한 방법은 다음과 같다.

1. 이온 교환 크로마토그래피: 혼합 산화물 광석을 황산에 용해시킨 후, 이온 교환 크로마토그래피를 이용하여 이트륨을 분리한다. 옥살산을 첨가하여 이트륨 옥살산염을 침전시킨 후, 가열하여 산화물로 전환한다.

2. 용매 추출법: 4차 암모늄염을 추출제로 사용하여 수용액 상에 이트륨을 남기는 방법이다. 반대이온에 따라 경희토류 또는 중희토류 원소를 제거하여 99.999% 순도의 이트륨염을 얻는다.

3. 플루오르화: 생성된 이트륨 산화물을 플루오르화 수소와 반응시켜 플루오르화 이트륨을 얻는다.[61]

2001년 이트륨 산화물의 연간 세계 생산량은 600ton이었으며, 2014년에는 약 6350.30kg로 증가했다.[59][60] 2014년 이트륨 산화물의 세계 매장량은 약 453592.50kg 이상으로 추산되었으며, 주요 매장 국가는 호주, 브라질, 중국, 인도, 미국 등이다.[60]

최근에는 일본의 미나미토리시마 (마커스 제도) 인근 심해저에서 대량의 희토류 원소 매장량이 발견되었다는 보고가 있다.[47] 이 지역은 희토류 원소와 이트륨(REY)의 "막대한 잠재력"을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.[47]

6. 활용


  • 준강자성을 띄는 이트륨 철가넷(YIG)는 고성능 고주파 발진기 및 광통신에서 패러데이 회전 효과를 이용하는 광 아이솔레이터로 사용된다.[98]
  • 이트륨 알루미늄가넷(YAG)은 YAG 레이저 및 백색 LED의 형광체로 사용된다.
  • 황산화이트륨은 음극선관 컬러 텔레비전에서 빨간색을 내는 형광체로 사용되었다.
  • 이트륨 바륨 구리 산화물(YBCO)은 고온 초전도체 물질로 사용된다.[42]
  • 이트륨 질산은 프로판 가스등의 맨틀에 사용된다.
  • 2009년, 오리건 주립대학교의 마스 수브라마니안(Mas Subramanian) 교수와 그의 동료들은 이트륨을 인듐(indium)과 망가니즈(manganese)와 결합하여 강렬한 파란색을 띠는, 무독성이며, 불활성이고, 퇴색에 강한 안료인 YInMn 블루를 개발했다. 이는 200년 만에 발견된 최초의 새로운 파란색 안료이다.

6. 1. 소비재

컬러 텔레비전 음극선관의 빨간색 성분은 일반적으로 산화 이트륨(Y2O3) 또는 이트륨 산화 황화물(Y2O2S) 모체 격자에 유로피움(III) 양이온(Eu3+) 형광체를 도핑하여 방출된다.[23][44] 빨간색 자체는 유로피움에서 방출되고, 이트륨은 전자총에서 에너지를 모아 형광체로 전달한다.[62] Tb3+은 녹색 루미네선스를 생성하는 도핑제로 사용될 수 있다. 이트륨 알루미늄 가넷(YAG)과 같은 이트륨 화합물은 형광체에 유용하며 백색 LED의 중요한 구성 요소이다.

타원형 점 40열, 높이 30점. 빨간색, 녹색, 파란색 순서. 빨간색 열은 아래에서부터 4개의 점으로 시작하여 오른쪽으로 갈수록 점의 수가 증가함
이트륨은 브라운관 텔레비전의 적색을 생성하는 데 사용되는 원소 중 하나이다.


이트륨 화합물은 에틸렌 중합의 촉매로 사용된다.[23] 금속으로서 이트륨은 일부 고성능 점화 플러그의 전극에 사용된다.[64] 이트륨은 프로판 랜턴의 가스 맨틀에서 방사성인 토륨을 대체하는 데 사용된다.[65]

6. 2. 가넷

준강자성을 띄는 이트륨 철가넷(YIG)는 고성능 고주파 발진기 및 광통신에서 패러데이 회전 효과를 이용한 광 아이솔레이터로 사용된다.[98] YIG는 음향 에너지 송신기 및 변환기로도 매우 효율적이다.[99]

이트륨 알루미늄가넷(YAG)는 모스 경도가 8.5이며, YAG 레이저에 사용되고 보석류에서 모조 다이아몬드로도 사용된다. 세륨이 도핑된 YAG(YAG:Ce) 결정은 백색 LED를 만들기 위한 형광체로 사용된다.[100][101][102]

YAG, 이트륨 리튬 불화물(LiYF₄), 이트륨 오르토바나데이트(YVO₄)는 네오디뮴, 에르븀, 이터븀과 같은 도판트와 함께 근적외선 레이저에 사용된다.[103][104] YAG 레이저는 고출력으로 작동할 수 있으며 금속을 드릴링하고 절단하는 데 사용된다. 도핑된 YAG 단결정은 일반적으로 초크랄스키법으로 생산된다.[105]

지름 0.5cm의 Nd:YAG 레이저 막대

6. 3. 재료 강화제

소량(0.1~0.2%)의 이트륨은 크롬, 몰리브데넘, 티타늄, 지르코늄의 결정립 크기를 줄이는 데 사용된다.[75] 이트륨은 알루미늄과 마그네슘 합금의 강도를 높이는 데 사용된다.[23] 이트륨을 합금에 첨가하면 가공성이 향상되고, 고온 재결정에 대한 저항력이 증가하며, 고온 산화에 대한 저항력이 크게 향상된다.[62]

이트륨은 바나디움 및 기타 비철금속의 탈산제로 사용될 수 있다.[23] 이트리아는 보석류에서 지르코니아의 정방정계 형태를 안정화시킨다.[76]

이트륨은 구상흑연 주철에서 결절제로 연구되어 왔으며, 흑연을 플레이크 대신 치밀한 결절로 형성하여 연성과 피로 저항성을 높인다.[23] 높은 융점을 갖는 산화이트륨은 일부 세라믹과 유리에 사용되어 충격 저항성과 낮은 열팽창 특성을 부여한다.[23] 이러한 특성 때문에 이 유리는 카메라 렌즈에 유용하다.[59]

6. 4. 의료

방사성 동위원소 이트륨-90(Y)은 에도트레오티드, 이브리투모맙 티욱세탄과 같은 약물에 표지되어 림프종, 백혈병, 간암, 난소암, 대장암, 췌장암, 골암 등 다양한 암 치료에 사용된다.[77] 이는 단클론 항체에 부착되어 작용하는데, 단클론 항체는 다시 암세포에 결합하여 Y에서 나오는 강력한 β-방사선을 통해 암세포를 죽인다(단클론 항체 치료 참조).[78]

방사선 색전술은 간세포암과 간 전이를 치료하는 데 사용되는 기술이다. 방사선 색전술은 Y를 포함하는 유리 또는 수지로 만들어진 수백만 개의 작은 구슬을 사용하는 독성이 낮은 표적 간암 치료법이다. 방사성 미세구체는 특정 간 종양/분절 또는 엽에 영양을 공급하는 혈관에 직접 전달된다. 최소 침습적이며 환자는 보통 몇 시간 후에 퇴원할 수 있다. 이 시술은 간 전체의 모든 종양을 제거하지 못할 수 있지만, 한 번에 한 분절 또는 한 엽씩 작용하며 여러 번의 시술이 필요할 수 있다.[79]

메스보다 더 정밀하게 절단할 수 있는 Y로 만든 바늘은 척수의 통증 전달 신경을 절단하는 데 사용되었으며,[27] Y는 또한 류마티스 관절염과 같은 질환이 있는 사람들의 염증이 있는 관절, 특히 무릎의 치료에 방사성핵종 활액막 절제술을 수행하는 데 사용된다.[80]

네오디뮴 도핑 이트륨-알루미늄-가넷 레이저는 개에서 실험적인 로봇 보조 근치적 전립선 절제술에 사용되어 부수적인 신경 및 조직 손상을 줄이려고 시도했으며,[81] 에르븀 도핑 레이저는 미용적 피부 표면 재생에 사용되고 있다.[44]

6. 5. 초전도체

시계 접시 위에 짙은 회색 알약. 알약 위에 같은 재료로 된 정육면체 하나.
이트륨 바륨 구리 산화물 초전도체


이트륨 바륨 구리 산화물(YBCO)은 고온 초전도체 물질로 사용된다.[42] 1987년 앨라배마대학교와 휴스턴 대학교에서 개발된 YBCO (YBa₂Cu₃O₇, '1-2-3'으로도 알려짐)는 초전도 작동 온도가 액체 질소의 비점(77.1 K)보다 높아 주목받았다.[42] 액체 질소는 금속 초전도체에 필요한 액체 헬륨보다 저렴하여 응용 분야의 운영 비용을 줄일 수 있다.

YBCO 초전도체 재료는 YBa₂Cu₃O₇−''d''로 표기되는데, ''d''는 초전도성을 위해 0.7보다 작아야 한다. 그 이유는 아직 명확하지 않지만, 결정 내 특정 위치(구리 산화물 평면과 사슬)에서만 빈 공간이 발생하여 구리 원자의 특이한 산화 상태가 생성되고, 이것이 초전도 현상으로 이어진다고 알려져 있다.

1957년 BCS 이론으로 저온 초전도체 이론은 잘 이해되었지만, BCS 이론은 고온 초전도성을 설명하지 못하며, 그 정확한 메커니즘은 여전히 밝혀지지 않았다. 다만, 초전도성이 발생하려면 구리 산화물 재료의 조성을 정밀하게 제어해야 한다는 것은 알려져 있다.[82]

YBCO는 검은색과 녹색의 다결정 다상 광물이며, 연구자들은 페로브스카이트 계열의 재료를 연구하여 실용적인 고온 초전도체를 개발하고자 노력하고 있다.[55]

6. 6. 리튬 배터리

이트륨은 일부 리튬인산철전지(LFP)의 양극에 소량 사용되며, 이는 일반적으로 LiFeYPO₄ 화학식 또는 LYP 전지라고 불린다. LFP 전지와 마찬가지로 LYP 전지는 높은 에너지 밀도, 우수한 안전성 및 긴 수명을 제공한다. 그러나 LYP는 더 높은 양극 안정성을 제공하고, 특히 고온 및 고전류 충전/방전 시 양극의 물리적 구조를 보호하여 배터리 수명을 연장한다.[83] LYP 전지는 LFP 전지와 마찬가지로 정지형 애플리케이션(독립형 태양광 시스템), 전기 자동차(일부 자동차) 및 기타 애플리케이션(잠수함, 선박) 등에 사용되지만, 종종 향상된 안전성과 수명 주기를 제공한다. LYP 전지는 LFP와 본질적으로 동일한 공칭 전압인 3.25V를 가지지만, 최대 충전 전압은 4.0V이며,[83] 충전 및 방전 특성은 매우 유사하다.[84]

6. 7. 기타 활용


  • 준강자성을 띄는 이트륨 철가넷(YIG)는 고성능 고주파 발진기용으로 사용된다. YIG는 광통신에서 패러데이 회전 효과를 이용하여 광 아이솔레이터로도 사용된다.
  • 이트륨 알루미늄가넷(YAG)은 YAG 레이저에 사용되며, 백색 LED의 형광체로도 사용된다.
  • 황산화이트륨은 음극선관 컬러 텔레비전에서 빨간색을 내는 형광체로 사용되었다.
  • 이트륨 바륨 구리 산화물(YBCO)은 고온 초전도체 물질로 사용된다.
  • 이트륨 질산은 프로판 가스등의 맨틀에 사용된다.
  • 2009년, 오리건 주립대학교의 마스 수브라마니안(Mas Subramanian) 교수와 그의 동료들은 이트륨을 인듐(indium)과 망가니즈(manganese)와 결합하여 강렬한 파란색을 띠는, 무독성이며, 불활성이고, 퇴색에 강한 안료인 YInMn 블루를 개발했다. 이는 200년 만에 발견된 최초의 새로운 파란색 안료이다.

7. 주의 사항

이트륨은 인간, 동물, 식물에게 매우 유독할 수 있다.[85] 물에 녹는 이트륨 화합물은 약간 독성이 있는 것으로 간주되지만, 물에 녹지 않는 화합물은 무독성이다.[77] 동물 실험에서 이트륨과 그 화합물은 폐 및 간 손상을 유발했지만, 독성은 이트륨 화합물의 종류에 따라 다르다. 쥐의 경우, 구연산 이트륨 흡입은 폐부종과 호흡곤란을 일으켰고, 염화 이트륨 흡입은 간 부종, 흉막 삼출액 및 폐 충혈을 일으켰다.[85]

인간의 경우 이트륨 화합물에 노출되면 폐 질환이 발생할 수 있다.[85] 바나딘산 이트륨 유로피움 먼지에 노출된 작업자는 눈, 피부 및 상기도의 가벼운 자극을 경험했지만, 이는 이트륨보다는 바나듐 함량 때문일 수 있다.[85] 이트륨 화합물에 급성 노출되면 숨가쁨, 기침, 가슴 통증 및 청색증이 발생할 수 있다.[85] 미국 직업안전보건청(OSHA)은 작업장에서 이트륨 노출 한계를 8시간 근무일 동안 1mg/m3로 제한한다. 미국 국립 직업안전보건연구소(NIOSH)의 권장 노출 한계(REL)는 8시간 근무일 동안 1mg/m3이다. 500mg/m3 수준에서는 이트륨이 생명 및 건강에 즉각 위험한 수준(IDLH)이다.[86] 이트륨 먼지는 매우 인화성이 높다.[85]

참조

[1] 서적 Selected Values of the Crystallographic Properties of Elements ASM International 2018
[2] 서적 CRC Handbook of Chemistry and Physics https://web.archive.[...] CRC Press
[3] 서적 CRC, Handbook of Chemistry and Physics Chemical Rubber Company Publishing
[4] 서적 The Elements Fermi National Accelerator Laboratory 2008-08-26
[5] 문서 The electronegativity of both scandium and yttrium are between europium and gadolinium.
[6] 서적 Nomenclature of Inorganic Chemistry: IUPAC Recommendations 2005 http://publications.[...] RSC Publishing 2005
[7] 문서 Emsley 2001
[8] 문서 Daane 1968
[9] 문서 Daane 1968
[10] 서적
[11] 서적
[12] 문서 Daane 1968
[13] 서적
[14] 서적
[15] 백과사전 Scandium, Yttrium & The Lanthanides: Organometallic Chemistry 2006
[16] 학술지 The anomalous stabilisation of the oxidation state 2+ of lanthanides and actinides 1992
[17] 학술지 Formation of Yttrium Oxide Clusters Using Pulsed Laser Vaporization 2005
[18] 서적 The Condensed Chemical Dictionary https://archive.org/[...] Chemical Catalog Company 1920
[19] 서적 The Metals of the Rare Earths https://archive.org/[...] Longmans, Green, and Co. 1919
[20] 학술지 Geo- and cosmochemistry of the twin elements yttrium and holmium 2007
[21] 서적
[22] 서적
[23] 서적 CRC Handbook of Chemistry and Physics CRC Press 2007-2008
[24] 웹사이트 Chart of Nuclides http://www.nndc.bnl.[...] National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory 2008
[25] 학술지 The NUBASE2020 evaluation of nuclear physics properties 2021-03-01
[26] 학술지 The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties https://hal.archives[...]
[27] 문서 Emsley 2001
[28] 문서 Van der Krogt 2005
[29] 문서 Gadolin 1794
[30] 서적
[31] 학술지 Rediscovery of the elements: The Rare Earths–The Beginnings http://www.chem.unt.[...] 2015
[32] 학술지 Rediscovery of the elements: The Rare Earths–The Confusing Years http://www.chem.unt.[...] 2015
[33] 서적 The discovery of the elements https://archive.org/[...] Journal of Chemical Education 1956
[34] 웹사이트 Yttrium https://www.rsc.org/[...] 2020
[35] 학술지 Ueber das Beryllium und Yttrium https://zenodo.org/r[...] 1828
[36] 서적 Exploring Chemical Elements and their Compounds TAB Books 1992
[37] 서적 Exploring Chemical Elements and their Compounds TAB Books 1992
[38] 논문 Ueber die das Cerium begleitenden neuen Metalle Lathanium und Didymium, so wie über die mit der Yttererde vorkommen-den neuen Metalle Erbium und Terbium https://zenodo.org/r[...] 1843
[39] 백과사전 Ytterbium Encyclopædia Britannica, Inc. 2005
[40] 논문 History of the Recommended Atomic-Weight Values from 1882 to 1997: A Comparison of Differences from Current Values to the Estimated Uncertainties of Earlier Values (Technical Report) https://zenodo.org/r[...] 1998
[41] 논문 Yttrium from Ytterby 2016-02-01
[42] 논문 Superconductivity at 93 K in a New Mixed-Phase Y-Ba-Cu-O Compound System at Ambient Pressure 1987
[43] 웹사이트 yttrium http://www.lenntech.[...] Lenntech 2008-08-26
[44] 서적 Encyclopedia of Inorganic Chemistry 2006-03-15
[45] 문서 Stwertka 1998
[46] 논문 The Skeletal Deposition of Yttrium 1952
[47] 논문 The tremendous potential of deep-sea mud as a source of rare-earth elements 2018-04-10
[48] 웹사이트 Treasure island: Rare metals discovery on remote Pacific atoll is worth billions of dollars https://www.foxnews.[...] 2018-04-19
[49] 논문 The rare earths; their minerals, production and technical use http://eurjmin.geosc[...] 1991
[50] 논문 Rare earth minerals and resources in the world 2006
[51] 논문 Review of the World Market of Rare-Earth Metals https://link.springe[...] 2008
[52] 웹사이트 Mindat.org - Mines, Minerals and More https://www.mindat.o[...]
[53] 논문 The use of suffixes in mineral names http://elementsmagaz[...] 2019-12-07
[54] 웹사이트 International Mineralogical Association - Commission on New Minerals, Nomenclature and Classification http://nrmima.nrm.se[...] 2018-10-06
[55] 문서 Stwertka 1998
[56] 웹사이트 Monazite-(Ce): Mineral information, data and localities. https://www.mindat.o[...] 2019-11-03
[57] 웹사이트 Xenotime-(Y): Mineral information, data and localities. https://www.mindat.o[...]
[58] 논문 The behaviour of rare-earth elements (REE) during weathering of granites in southern Guangxi, China 1996
[59] 문서 Emsley 2001
[60] 웹사이트 Mineral Commodity Summaries http://minerals.usgs[...] 2016-12-26
[61] 서적 Lehrbuch der Anorganischen Chemie Walter de Gruyter 1985
[62] 문서 Daane 1968
[63] 특허 Porous silicon nitride with rodlike grains oriented
[64] 논문 Spark Plugs: What's Next After Platinum? http://www.babcox.co[...] 2008-09-07
[65] 특허 Yttrium oxide mantles for fuel-burning lanterns
[66] 논문 The role of yttrium and other minor elements in the garnet group http://www.minsocam.[...] 2008-08-26
[67] 논문 The full magnon spectrum of yttrium iron garnet 2017-11-14
[68] 논문 Preparation and characterization of yttrium iron garnet (YIG) nanocrystalline powders by auto-combustion of nitrate-citrate gel 2007
[69] 특허 Aluminum fluoride flux synthesis method for producing cerium doped YAG
[70] 서적 GIA Gem Reference Guide Gemological Institute of America 1995
[71] 논문 Crystalline solid lasers
[72] 논문 9.2-W diode-pumped Yb:Y2O3 ceramic laser 2005
[73] 논문 Diode-pumped 188 fs mode-locked Yb3+:Y2O3 ceramic laser 2007
[74] 논문 The growth of Nd: YAG single crystals 2002
[75] 서적 Periodic Table of Elements: LANL Los Alamos National Security
[76] 웹사이트 Cubic Zirconia http://www.emporia.e[...] Emporia State University 2008-08-26
[77] 문서 Emsley 2001
[78] 논문 A Single Treatment of Yttrium-90-labeled CHX-A{{'}}'–C6.5 Diabody Inhibits the Growth of Established Human Tumor Xenografts in Immunodeficient Mice 2004
[79] 논문 Chemoembolization and Radioembolization for Hepatocellular Carcinoma 2013
[80] 논문 Radionuclide therapy of inflammatory joint diseases 2002
[81] 논문 Laser robotically assisted nerve-sparing radical prostatectomy: a pilot study of technical feasibility in the canine model 2008
[82] 웹사이트 Yttrium Barium Copper Oxide – YBCO http://www.ch.ic.ac.[...] Imperial College 2009-12-20
[83] 웹사이트 40Ah Thunder Sky Winston LiFePO4 Battery WB-LYP40AHA https://www.evlithiu[...] 2021-05-26
[84] 웹사이트 Lithium Yttrium Iron Phosphate Battery https://medium.com/@[...] 2013-08-22
[85] 웹사이트 Occupational Safety and Health Guideline for Yttrium and Compounds https://www.osha.gov[...] United States Occupational Safety and Health Administration 2007-01-11
[86] 웹사이트 CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Yttrium https://www.cdc.gov/[...]
[87] 웹사이트 http://www.encyclo.c[...]
[88] 문서 新金属協会 (1980)
[89] 문서 중성자, 양자, 전자, 반뉴트리노에 대한 설명
[90] 서적
[91] 문서 핵종, 감마선, 전환전자에 대한 설명
[92] 문서 이터바이트(ytterbite) 어원 설명
[93] 문서 어미 -a와 -ium에 대한 설명
[94] 문서 YBCO의 초전도 전이 온도와 질소의 끓는점 비교
[95] 문서 新金属協会 (1980)
[96] 문서 新金属協会 (1980)
[97] 문서 新金属協会 (1980)
[98] 논문 The role of yttrium and other minor elements in the garnet group http://www.minsocam.[...]
[99] 논문 Preparation and characterization of yttrium iron garnet (YIG) nanocrystalline powders by auto-combustion of nitrate-citrate gel
[100] 특허 Aluminum fluoride flux synthesis method for producing cerium doped YAG
[101] 서적 GIA Gem Reference Guide Gemological Institute of America
[102] 논문 Crystalline solid lasers http://ieeexplore.ie[...] IEEE 1966-10
[103] 논문 9.2-W diode-pumped Yb:Y2O3 ceramic laser
[104] 논문 Diode-pumped 188 fs mode-locked Yb3+:Y2O3 ceramic laser
[105] 논문 The growth of Nd: YAG single crystals
[106] 저널 Rare Earth metals & compounds http://www.pidc.com/[...] Pacific Industrial Development Corporation 2008-08-26
[107] 문서 신금속협회 (1980)
[108] 문서 신금속협회 (1980)
[109] 웹사이트 Cubic Zirconia http://www.emporia.e[...] Emporia State University 2008-08-26
[110] 특허 Porous silicon nitride with rodlike grains oriented 1999-08-10
[111] 저널 A Single Treatment of Yttrium-90-labeled CHX-A''-C6.5 Diabody Inhibits the Growth of Established Human Tumor Xenografts in Immunodeficient Mice
[112] 저널 Radionuclide therapy of inflammatory joint diseases
[113] 저널 Laser robotically assisted nerve-sparing radical prostatectomy: a pilot study of technical feasibility in the canine model Glickman Urological Institute
[114] 웹사이트 Yttrium Barium Copper Oxide - YBCO http://www.ch.ic.ac.[...] Imperial College 2009-12-20
[115] 웹사이트 Yttrium http://www.cdc.gov/n[...] National Institute for Occupational Safety and Health 2008-08-03

관련 사건 타임라인

( 최근 20개의 뉴스만 표기 됩니다. )


본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com