في الكيمياء يعد عنصر الإيتربيوم (Ytterbium) أحد العناصر الكيميائية، يمتلك الرمز Yb ورقم ذري مقداره 70 في الجدول الدوري، حيث يُصنف على أنه أحد اللانثانيدات، ويكون معدن الإيتربيوم عبارة عن مادة صلبة عندما يكون في درجة حرارة الغرفة.
اكتشاف عنصر الإتيربيوم
اسم العنصر الكيميائي الإيتربيوم مشتق من قرية يوتربي (Ytterby) السويدية، حيث تم العثور على معدن يوتربيت (وهو مصدر عنصر الإيتربيوم) في الأصل، ولقد تم اكتشافه من قبل الكيميائي السويسري جان تشارلز جاليسار دي مارينياك، وحدث هذا الاكتشاف في عام 1878 ميلادي في نترات الإربيوم من معدن الغادولينيت (حيث تمت إعادة تسمية الإيتربيت).
بالنسبة لمعدن الغادولينيت ((Ce، La، Nd، Y) 2FeBe2Si2O10) وهو عبارة عن معدن قد تم اكتشافه في محجر يقع بالقرب من مدينة يوتربي التي تقع في السويد، كان يعد المصدر الرئيسي لكمية كبيرة من العناصر الأرضية النادرة، وفي عام 1843 ميلادي تمكن الكيميائي السويدي كارل جوستاف موساندر من القيام بعملية فصل لمعدن الغادولينيت إلى ثلاث مواد مختلفة أطلق عليها اسم: الإيتريا والإربيا والتيربيا.
قام كيميائيون آخرون بإنتاج وتجريب عنصر الإيتربيوم في محاولة لتحديد بعض خصائصه، ولكن لسوء الحظ حصل علماء مختلفون على نتائج مختلفة من إجراء نفس التجارب، بينما يعتقد بعض العلماء أن هذه النتائج غير المتسقة كانت ناجمة عن الإجراءات السيئة أو المعدات المعيبة، حيث يعتقد الكيميائي الفرنسي جورج أوربين أن عنصر الإيتربيوم لم يكن عنصرًا على الإطلاق ولكنه مزيج من عنصرين.
في عام 1907 ميلادي كان يوربن قادرًا على القيام بعملية فصل الإيتربيوم إلى عنصرين، حيث أطلق على أحد العناصر النويتربيوم (الإيتربيوم الجديد) والعنصر الآخر اللوتيتيوم (lutecium)، وقد قام الكيميائيون في النهاية بتغيير اسم النويتربيوم (neoytterbium) مرة أخرى إلى الإيتربيوم (ytterbium) وغيروا تهجئة (lutecium) إلى اللوتيتيوم (lutetium)، كما أن هذه العناصر متطابقة مع الديبارانيوم والكاسيوبيوم حيث اكتُشِفا بشكل مستقل وفي نفس الوقت تقريبًا بواسطة فون ويلسباخ.
ونظرًا لاعتقاده الأصلي بتكوين (ytterbia) يُنسب إلى مارينياك اكتشاف عنصر الإيتربيوم، في هذه الأيام فإنه يتم الحصول على عنصر الإيتربيوم بشكل أساسي من خلال عملية التبادل الأيوني من رمل المونازيت ((Ce ،La ،Th ،Nd ،Y) PO4) وهو عبارة عن مادة غنية بالعناصر الأرضية النادرة.
معدن الإيتربيوم يمتلك بريق فضي لامع، كما أنه ناعم ومرن تمامًا، وعلى الرغم من أن العنصر مستقر إلى حد ما إلا أنه يجب حفظه في حاويات مغلقة لحمايته من الهواء والرطوبة، كما يهاجم الإيتربيوم بسهولة ويذوب بواسطة الأحماض المعدنية المخففة والمركزة ويتفاعل ببطء مع الماء.
يحتوي الإيتربيوم على ثلاثة أشكال متآصلة مع نقاط تحول عند -13 درجة مئوية و 795 درجة مئوية، حيث أن شكل بيتا هو تعديل مكعب في درجة حرارة الغرفة محوره الوجه، بينما شكل جاما عالي الحرارة هو شكل مكعب محوره الجسم، وقد وُجد مؤخرًا أن طورًا مكعّبًا آخر متمركزًا حول الجسم يكون مستقرًا عند الضغوط العالية في درجات حرارة الغرفة.
عادةً ما يكون للشكل بيتا موصلية من النوع المعدني ولكنه يصبح من أشباه موصلات عندما يزداد الضغط بحوالي 16000 ضغط جوي، تزداد المقاومة الكهربائية عشرة أضعاف مع زيادة الضغط إلى 39000 ضغط جوي، وتنخفض إلى حوالي 10٪ من مقاومتها القياسية لدرجة الحرارة والضغط عند ضغط 40.000 ضغط جوي. يمكن أن يتم استخدام معدن الإيتربيوم، حيث يمكن خلطه مع الفولاذ المقاوم للصدأ لتحسين صقل الحبوب وقوتها وخصائصها الميكانيكية الأخرى للفولاذ، ولقد تم الإبلاغ عن استخدام أحد النظائر كمصدر إشعاع بديل لآلة الأشعة السينية المحمولة حيث لا تتوفر الكهرباء، واستخدامه كعامل منشط في كابل الألياف الضوئية حيث يمكن استخدامه كمكبر للصوت، كما وتم العثور على عدد قليل من الاستخدامات الأخرى.
معلومات عامة عن الإيتربيوم
يظهر الإيتربيوم جنبًا إلى جنب مع العناصر الأرضية النادرة الأخرى في عدد من المعادن النادرة، حيث يتم استعادته تجاريًا بشكل أساسي من رمل المونازيت، ولقد أدت تقنيات التبادل الأيوني واستخراج المذيبات التي تم تطويرها في السنوات الأخيرة إلى تبسيط عمليات فصل العناصر الأرضية النادرة عن بعضها البعض بشكل كبير.
لقد تم تحضير العنصر لأول مرة بواسطة كليم وبونر في عام 1937 ميلادي عن طريق عملية اختزال ثلاثي كلوريد الإيتربيوم بعنصر البوتاسيوم، ومع ذلك كان معدنهم مختلطًا بمركب كلوريد البوتاسيوم (KCl). أعد كل من دان ودينيسون وسبيدنج مادة أكثر نقاءً من عام 1953 ميلادي، حيث أنه من الممكن من خلالها أن يتم تحديد الخصائص الكيميائية والفيزيائية للعنصر.
يحتوي الإيتربيوم على تصنيف منخفض للسموم الحادة. النظير (169-Yb) مع عمر نصف يبلغ 32 يومًا تنبعث منه أشعة جاما، ويمكن استخدامها لإنشاء صورة إشعاعية لجسم دون استخدام الكهرباء، كما ويتم وضع كبسولة تحتوي على النظير (169-Yb) على جانب واحد من الكائن الذي يتم فحصه ويتم وضع فيلم فوتوغرافي على الجانب الآخر، حيث ستشير النتيجة إلى وجود عيوب في صب المعادن أو الوصلات الملحومة.
تستخدم كاميرات جاما النظير (169-Yb) كمصدر إشعاع، كما وتستخدم كاميرات جاما لتحديد المصادر المشعة المختومة والنقاط الساخنة في النفايات التاريخية، حيث يتم عمل صور لكثافة أشعة جاما ثم يتم فرض التوزيع ثنائي الأبعاد على صورة أو صورة فيديو. يتم تصنيع النظير المشع (169-Yb) عن طريق استخدام النظير (168-Yb) عبر التفاعل (168Yb (n،) 169Yb). إن معدن الإيتربيوم هو من أكثر المعادن الأرضية النادرة تقلبًا، إذ أنه عبارة عن معدن فضي ناعم وقابل للطرق يتشوه قليلاً عند تخزينه في الهواء وبالتالي يجب تخزينه في فراغ أو في جو خامل عند الحاجة إلى وقت تخزين طويل.
معدن الإيتربيوم يتأكسد ببطء في الهواء مكونًا أكسيد الإيتربيوم ذو الصيغة الكيميائية (Yb2O3)، كما ويذوب المعدن بسهولة في أحماض مخففة مع استثناء حمض الهيدروفلوريك (HF) وذلك لأنه تكون طبقة واقية من فلوريد الإيتربيوم (YbF3) على السطح وتمنع حدوث المزيد من التفاعل الكيميائي.
يعد معدن الإيتربيوم عبارة عن مغناطيس ضعيف، كما وأن له أقل حساسية مغناطيسية لجميع معادن الأرض النادرة. الإيتربيوم في البيئة: تم العثور على عنصر الإيتربيوم مع العناصر الأرضية النادرة الأخرى في العديد من المعادن النادرة مثل معدن الغادولينيت ومعدن المونازيت ومعدن الزينوتيم.
الإيتربيوم الطبيعي هو عبارة عن مزيج من سبعة نظائر مستقرة، حيث أنه غالبًا ما يتم استعادته تجاريًا من رمل المونازيت (أي ما يقارب حوالي نسبة 0.03٪ من الإيتربيوم).
مناطق التعدين الرئيسية للإيتربيوم هي الصين والولايات المتحدة والبرازيل والهند وسريلانكا وأستراليا، كما وتقدر احتياطيات الإيتربيوم بحوالي مليون طن، إذ يبلغ الإنتاج العالمي من الإيتربيوم حوالي 50 طنًا سنويًا.
الآثار الصحية لليتربيوم: ليس للإيتربيوم دور بيولوجي لكن في الحقيقة لقد لوحظ أن أملاحه تحفز عملية التمثيل الغذائي، كما أن الإيتربيوم هو عبارة عن مادة مهيجة للجلد والعين كما أنه مادة مشتبه بها، ويجب تخزين جميع المركبات في عبوات مغلقة وحمايتها من الهواء والرطوبة ومعالجتها على أنها شديدة السمية.
آثار الإيتربيوم على البيئة: يشكل غبار الإيتربيوم المعدني خطر نشوب حريق وانفجار، وفي نفس الوقت لا يشكل الإيتربيوم أي تهديد للنباتات والحيوانات ويتم إدخال أملاحه في الصناعة الكيميائية كمحفزات بدلاً من تلك التي تعتبر سامة وملوثة.
