иттербий

ИТТЕРБИЙ (от назв. селения Иттербю, Ytterby в Швеции; лат. Ytterbium) Yb

хим. элемент III гр. периодической 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 °C устойчива α-форма: решетка кубическая типа Cu, а = 0,54862 нм, z = 4, пространственная группа Fm3m; измеренная плотн. 7,02 г/см³, рентгеновская — 6,958 г/см³. Выше 792 °C устойчива β-форма: решетка кубическая типа α-Fe, а = 0,444 нм, z = 2, пространственная группа Im3m, рентгеновская плотн. 6,56 г/см³ (798 °C); ΔH⁰ перехода α : β 1,75 кДж/моль. Т. пл. 824 °C, т. кип. 1211 °C; С⁰_p 26,7 кДж/(моль∙К); ΔH⁰_пл 7,66 кДж/моль, ΔH⁰_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; ρ 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 °C, превращаясь в смесь оксида и карбоната. Реагирует с минеральными кислотами при комнатной температуре. В кипящей воде на воздухе окисляется медленно. При нагревании взаимод. с галогенами. В присут. восстановителей (амальгама щелочного металла, Mg в среде соляной кислоты), 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) Yb₂O₃ — бесцветные кристаллы с кубич. решеткой типа Fe₂O₃ (а = 1,0435 нм, z = 16, пространственная 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, β = 100,17°, z = 6, пространственная группа С2/m, плотн. 10,00 г/см³) при 823 К и давлении 5000 МПа; т. пл. 2430 °C; С⁰_p 115,4 Дж/(моль∙К); ΔH⁰_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, пространственная группа Рпта, плотн. 8,168 г/см³) и с тригональной типа α-UO₃ (а = 0,4036 нм, с = 0,4160 нм. z = 6, пространственная группа C3ml); т. пл. 1162 °C; C⁰_p 98 Дж/(моль∙К); ΔH⁰_обр −1657 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 111,3 Дж/(моль∙К); плохо раств. в воде. Образует кристаллогидраты. Получают гидраты осаждением из водных растворов солей Yb(III) при действии фтористоводородной кислоты, безводную соль — взаимод. Yb₂O₃ с газообразным HF или F₂, дегидратацией гидрата, разложением фтораммонийных комплексов при 400–500 °C и др. Применяют для получения И. Трихлорид YbCl₃ — бесцв. гигроскопичные кристаллы с моноклинной типа AlCl₃ решеткой (а = 0,673 нм, b = 1,165 нм, с = 0,638 нм, β = 110,4°, z = 4, пространственная группа С2/m); т. пл. 875 °C (кипит с разл.); ΔH⁰_обр −961,1 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 125,5 Дж/(моль∙К). Получают взаимод. смеси Cl₂ и CCl₄ с Y₂O₃ или Yb₂(C₂O₄)₃ выше 200 °C, хлорированием Yb выше 100 °C и др. Гидроксид Yb(OH)₃ образуется при действии щелочей на водорастворимые соли Yb(III); в момент образования аморфен, при длит. хранении под маточным раствором 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 pH 6,0–6,5, гидроксиды остальных РЗЭ, за исключением Sc и Lu, осаждаются при более высоких pH]. Для количеств. выделения И. из растворов чаще всего используют плохо растворимый оксалат; его осаждают добавлением к водному раствору соли Yb(III) раствора H₂C₂O₄ или (NH₂)₂C₂O₄; разлагается при 800–900 °C с образованием Yb₂O₃. Комплексные соед. Yb(III) в ряду РЗЭ относительно устойчивы благодаря небольшому ионному радиусу Yb³⁺. Наиб. важны комплексные нитраты, сульфаты, фториды, комплексонаты, β-дикетонаты и некоторые др. Соединения И. с этилендиаминтетрауксусной кислотой 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 — Er, 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 присутствии 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}