Itrio - (Y) - (Terras Raras)

Granadas de Itrio

O Ítrio é um elemento químico de símbolo Y, número atômico 39 (39 prótons e 39 elétrons), com massa atômica 89 u. Na temperatura ambiente o ítrio encontra-se no estado sólido. É um metal da série metal de transição pertencente ao grupo 3 (3B) da Classificação Periódica dos Elementos. 

É comum em minérios lantanídeo, e dois de seus componentes são usados para a obtenção da imagem vermelha em televisão a cores. Foi descoberto por Johan Gadolin em 1794 e isolado por Friedrich Wöhler em 1828.

Características Principais:

• O ítrio é um metal pertencente ao conjunto de elementos denominados terras raras, aspecto prateado metálico com brilho, relativamente estável no ar, e quimicamente semelhante aos lantanídios. Lascas ou fragmentos do metal podem inflamar-se quando a temperatura é superior a 400 °C. 

Finamente dividido é muito instável em presença do ar. O metal tem uma seção transversal baixa para a captação nuclear. Seu estado de oxidação mais comum é +3.

• O ítrio está sendo estudado como uso para a produção de ferro fundido nodular, Potencialmente o ítrio pode ser usado 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.

Aplicações:

• O óxido de ítrio é o composto mais importante de ítrio e é extensivamente usado para a produção de YVO4 e Y2O3 utilizados em fósforos de európio para dar a coloração vermelha em cinescópios de televisão.

Outros usos:

• O óxido de ítrio também é usado para a produção de granadas de ítrio e ferro muito eficazes como filtros de micro-ondas. 
• Granadas de ítrio e alumínio, de ítrio e ferro, e de ítrio e gadolínio ( exemplos: Y3Fe5O12 e Y3Al5O12) apresentam interessantes propriedades magnéticas. A granada de ítrio e ferro é muito eficiente como transmissor e transdutor da energia sonora. A granada de ítrio e alumínio apresenta dureza 8,5 sendo usada para lapidação ou como gema ( substituto do diamante ) 
• Quantidades pequenas deste elemento ( 0,1 a 0,2% ) tem sido utilizados para reduzir o tamanho de grãos de crômio, molibdênio, titânio e zircônio. É usado também para aumentar a resistência das ligas de alumínio e magnésio. 
• Usado como catalisador para a polimerização do etileno
• Granada de alumínio e ítrio, fluoreto de lítio e ítrio e o vanadato de ítrio são usados em combinação com dopantes tais como neodímio ou érbio em lasers infravermelhos
• O ítrio pode ser usado para desoxidar vanádio e outros metais não-ferrosos. 
• O ítrio também é importante na elaboração de cerâmicas supercondutoras de elevada temperatura crítica.

Granada de ítrio e alumínio:

• Granada de ítrio e alumínio, citada seguidamente pela sigla YAG, do inglês yttrium aluminium garnet (Y3Al5O12) é um material cristalino do grupo das granadas. É também uma das três fases do compósito ítria-alumínio, os outros dois sendo o ítrio-alumínio monoclínico (YAM, yttrium aluminium monoclinic) e perovskito de ítrio e alumínio (YAP, yttrium aluminium perovskite). 

O YAG é comumente usado como um material "anfitrião" em vários lasers de estado sólido. Elementos terras raras tais como o neodímio e o érbio podem ser dopados em YAG como íons laser ativos, resultando em lasers Nd:YAG e Er:YAG, respectivamente. YAG dopado com cério (YAG:Ce) é usado como um fosforo em tubos de raios catódicos e díodos emissores de luz brancos, e como um cintilador.

Gemas de YAG:

• YAG por um período foi usado em joalheria como uma imitação de diamante e outras gemas. Variantes coloridas e seus elementos dopantes incluem: verde (cromo), azul (cobalto), vermelho (manganês), amarelo (titânio), púrpura (neodímio), rosa e laranja. 

Como gemas facetadas elas são avaliadas (como sintéticas) por sua claridade, durabilidade, alto índice refrativo e dispersão. O ângulo crítico de YAG é 33 graus. YAG corta similarmente a granada natural, com polimento sendo realizado com alumina ou diamante em passagens (50.000 ou 100.000) de polimento comum. YAG tem baixa sensibilidade ao calor.

• Como uma gema sintética YAG tem numerosas variedades e marcas, assim como um número de termos impróprios. Sinônimos incluem: alexite, amamite, circolite, dia-bud, dinamite, diamogem, diamonair, diamone, diamonique, diamonite, diamonte, di'yag, geminair,gemonair, kimberly, Linde simulated diamond (imitação de diamante de Linde), nier-gem, regalair, replique, somerset, triamond, YAIG, e yttrium garnet (granada de ítrio). 

Produção para a esta gema decaiu após a introdução da zircônia cúbica sintética; a partir de 1995 houve pouca produção. Alguma demanda existe como granada sintética, e para designs onde o índice refrativo muito alto da zircônia cúbica não é desejável.

Variedades de uso técnico:

Nd:YAG

• Nd:YAG emite feixes laser a 1064 nanômetros. Luz neste comprimento de onda é relativamente perigosa para a visão humana, pois é facilmente focada na retina pelo cristalino, mas é invisível e não aciona o reflexo corneal. 

A melhor faixa de absorção do pulsar de laser do Nd:YAG tem amplitude de 1 nm e localiza-se a 807,5 nm. YAG dopado com neodímio (Nd:YAG) foi desenvolvido noa anos 1960. É o mais amplamente usado meio de laser ativo em lasers de estado sólidos. 

• Pode ser usado em lasers utilizando duplicação e triplicação da freqüência, e comutação Q de alta energia. Sua condutividade térmica é mais alta e sua vida útil de fluorescência é tão longa quanto aproximadamente o dobro do Nd:YVO4. Pode ser operado em níveis de potência acima de kilowatts. 

Entretanto, Nd:YAG é menos eficiente quando convertendo luz de 808 nm a 1064 nm, o que é necessário para criar um laser verde. Como tal, Nd:YAG é menos comum em apontadores de laser verde. Em adição, Nd:YAG tem a desvantagem de ser menos estável que Nd:YVO4, requerendo temperaturas mais precisamente controladas.

A Granada:

• A Granada (do latim granatus, um grão) é o nome geral dos membros de um grupo de minerais com habitus cristalino constituído por dodecaedros e trapezoedros. São nesosilicatos de fórmula geral, A3B2(SiO4)3. 

As diversas variedades de granada podem incorporar diversos elementos químicos na sua estrutura, principalmente cálcio, magnésio, alumínio, ferro 2+, ferro 3+, cromo, manganês e titânio. As granadas não apresentam clivagem, mas mostram partição dodecaédrica. 

• A fratura é concoidal a desigual; algumas variedades são muito resistentes e são valiosas para finalidades abrasivas. A dureza das granadas encontra-se no intervalo 6,5-7,5 e a densidade (peso específico) está entre 3,1 e 4,3. 

O brilho varia entre vítreo e resinoso, podendo ainda ser transparentes ou opacas, conforme a presença ou ausência de inclusões. As granadas podem apresentar as seguintes cores: vermelho, amarelo, marrom, preto, verde, ou incolor. Os membros do grupo da granada subdividem-se através da sua variabilidade química.

História:

• O ítrio (Ytterby, vila sueca perto de Vaxholm ) foi descoberto por Johan Gadolin em 1794 e isolado por Friedrich Wohler em 1828 como um extrato impuro de ítria com a redução do cloreto de ítrio anidro ( YCl3 ) com potássio. A ítria (Y2O3) é um óxido de ítrio que foi descoberto por Johan Gadolin em 1794 no mineral gadolinita proveniente de Ytterby.

Em 1843 Carl Mosander demonstrou que a "ítria" era constituída, na realidade, por óxidos formados por três elementos diferentes: ítrio, érbio e térbio

• A mina situada perto da vila de Ytterby proporcionou a extração de diversos minerais que continham terras raras e outros elementos, alguns ainda desconhecidos. Os elementos térbio, érbio, itérbio e ítrio foram nomeados em homenagem a esta cidade.

Ocorrência:

• Este elemento não é encontrado livre na natureza. É encontrado em quase todos os minerais de terras raras e minerais de urânio. O ítrio é recuperado comercialmente de areias monazíticas, ( com 3%, além de [(Ce, La, etc.) PO4)], e da bastnasita ( com 0,2%, além de [(Ce, La, etc.)(CO3)F]). 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.

Isótopos:

• O ítrio apresenta um único isótopo natural: Y-89. Os radioisótopos mais estáveis são o Y-88 com uma meia-vida de 106,65 dias e o Y-91 com uma meia-vida de 58,51 dias. Os demais isótopos radioativos apresentam períodos de semi-desintegração inferiores a um dia, exceto o Y-87 cuja meia-vida é de 79,8 horas. 

O principal modo de decaimento dos isótopos com massas abaixo do Y-89 estável é a captura eletrônica, e acima é a emissão beta. Vinte e seis isótopos instáveis foram caracterizados.

• O Y-90 existe em equilíbrio com o seu isótopo paterno estrôncio-90, que é um produto resultante de explosões nucleares.

Precauções:

• Os compostos que contem este elemento raramente são encontrados pelas pessoas, entretanto deve-se considera-los altamente tóxicos, mesmo que muitos compostos de ítrio apresentam poucos riscos aos humanos. Os sais de ítrio podem ser carcinógenos. 

Este elemento não é encontrado normalmente nos tecidos humanos, e não desempenham nenhum papel biológico conhecido.

Cerâmicas Supercondutoras