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Ytterby村莊三胞胎老么— 「鐿」的命名之爭

前面幾個篇章中皆有提及Ytterby這小村莊,不少稀土元素是從此地被發現,光根據此地來命名的稀土元素就有4個,之前的文章已有聊過最先被發現在矽鈹釔礦中的「釔」、「鋱」和「鉺」,本文就來聊聊還未被提到的「鐿」吧!

自然界中存在的 Ytterbium ( Yb ) 有7種穩定同位素,分別是 168Yb、170Yb 至 174Yb,以及 176Yb。而其有27種放射性同位素已被觀測,其中 169Yb、 175Yb 與 166Yb最為穩定。鐿除了來源自黑稀金礦和磷釔礦等以外,主要存在於獨居石礦中,通常獨居石含有大部分的稀土元素,鐿的含量大約佔了萬分之三。

首次發現鐿該元素是在1878年,J.C.G. Marignac 檢驗矽鈹釔礦時,通過加熱硝酸鉺分離出了氧化鉺和氧化鐿這兩種化合物,以礦物發現地瑞典 Ytterby村將該成份命名為「Ytterbia」。且他猜測其物質是某新元素的化合物,故又將該元素命名為「Ytterbium」。

1907年由法國化學家G.Urbain指出Marignac分離出的鐿混合物,是由鐿和鑥兩個元素組成的化合物。當時分別命名為意為「新 Ytterbia」的Neoytterbia (即為鐿元素) 與Lutecia,而後Lutecia就成了鑥元素(Lutetium)。然而有趣的是,在同個時期奧地利化學家 C. A. von Welsbach也分離出這兩種物質,但卻將它們命名為「Aldebaranium」和「Cassiopeium」。科學界經過不少的討論之後,以於Urbain最早從Marignac的樣本中分離出鑥元素作為原因,在1909年最終決定採用「Ytterbium」此命名,從而解決了「鐿」的命名之爭議。

鐿的性質與其他鑭系元素很相近,因此從其他稀土元素中分離的過程較為困難。直到1953年,科學家利用發展較成熟的離子交法,才終於製得純態金屬鐿,並首次對其化學、物理性質進行準確地測量。

鐿 Yb

原子序數:70

原子量:173.054 u

原子結構:鐿的最外層電子結構為4f14 6s2

物理/化學性質:本身質軟,有可塑性與延展性。鐿在純態時具有明亮的銀色金屬光澤。

其金屬在空氣中會緩慢氧化並失去光澤,當為細粉時暴露於空氣中,則會迅速氧化,因此常存放於密閉容器當中。

沸點是所有鑭系元素中最低的。

鐿主要的應用領域:

  • 即使應用於牙科醫學中並不廣泛,但可作為合金的摻雜劑,以提高不銹鋼的晶粒細化與強度等機械性能。
  • 鐿在受到高應力下,會有增加電阻的特性,因此可作為製造應力計,以監測地震與爆炸時的地面形變。
  • 169Yb 所發出的伽瑪射線,已被運用在便攜式X射線機中的輻射源等核子醫學領域。
  • 於光纖通訊和雷射技術兩大領域中,可被用作光通訊的光纖放大材料、光纖感測器等,或在如釔鋁石榴石雷射等雷射活性媒質中作為摻雜材料。
  • 鐿有潛力代替鎂,作為紅外線熱誘餌彈內的高密度火藥載荷,以用在運動型紅外線誘餌閃光彈來干擾裝置,在軍事用途上或許更能有效誤導紅外線雷達的偵測。
  • 能被應用在穩定原子鐘,甚至以 Yb 做出的光學時鐘比 Cs原子鐘更準確。
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