Ytterbium

Eigenschaften
[Xe] 4f14 6s2 70 Yb Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Ytterbium, Yb, 70
Serie	Lanthanoide
Gruppe, Periode, Block	La, 6, f
Aussehen	silbrig weiß
CAS-Nummer	7440-64-4
Massenanteil an der Erdhülle	2,5 ppm[1]
Atomar [2]
Atommasse	173,04 u
Atomradius (berechnet)	175 (222) pm
Kovalenter Radius	187 pm
Elektronenkonfiguration	[Xe] 4f14 6s2
1. Ionisierungsenergie	603,4 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie	1174,8 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie	2417 kJ/mol
Physikalisch [2]
Aggregatzustand	fest
Kristallstruktur	Kubisch-flächenzentriert
Dichte	6,973 g/cm3 (25 °C)[3]
Magnetismus	paramagnetisch (χm = 3,4 · 10−5)[4]
Schmelzpunkt	1097 K (824 °C)
Siedepunkt	1469 K (1196 °C)
Molares Volumen	24,84 · 10−6 m3/mol
Verdampfungswärme	160 kJ/mol
Schmelzwärme	7,7 kJ/mol
Schallgeschwindigkeit	1590 m/s bei 293,15 K
Elektrische Leitfähigkeit	4,0 · 106 A/(V · m)
Wärmeleitfähigkeit	39 W/(m · K)
Chemisch [2]
Oxidationszustände	2, 3
Normalpotential	−2,22 V (Yb3+ + 3 e− → Yb)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE (MeV) ZP 168Yb 0,13 % Stabil 169Yb {syn.} 32,026 d ε 0,909 169Tm 170Yb 3,05 % Stabil 171Yb 14,3 % Stabil 172Yb 21,9 % Stabil 173Yb 16,12 % Stabil 174Yb 31,8 % Stabil 175Yb {syn.} 4,185 d β− 0,470 175Lu 176Yb 12,7 % Stabil
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [5] Pulver Gefahr H- und P-Sätze H: 228-302-312-315-319-332-335 EUH: keine EUH-Sätze P: 210-​261-​280-​305+351+338 [5] Gefahrstoffkennzeichnung [5] Pulver Leicht- entzündlich Gesundheits- schädlich (F) (Xn) R- und S-Sätze R: 11-20/21/22 S: 16-33-36
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Ytterbium [ʏˈtɛrbiʊm] ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Yb und der Ordnungszahl 70. Im Periodensystem steht es in der Gruppe der Lanthanoide und zählt damit auch zu den Metallen der seltenen Erden. Ytterbium ist nach dem ersten Fundort, der Grube Ytterby bei Stockholm, benannt, wie auch Yttrium, Terbium und Erbium.

Geschichte

Ytterbium (abgeleitet von Ytterby, einer Grube auf einer Schäreninsel nördlich von Stockholm, das auch für die Namen der Elemente Yttrium, Terbium und Erbium Pate stand) wurde 1878 von dem schweizerischen Chemiker Jean Charles Galissard de Marignac entdeckt. Marignac fand in der als Erbia bekannten Erde einen neuen Bestandteil und nannte ihn Ytterbia. Er vermutete in der von ihm isolierten Verbindung ein neues Element, das er Ytterbium nannte. 1907 trennte der französische Chemiker Georges Urbain Marignacs Ytterbia in zwei Komponenten, Neoytterbia und Lutetia. Carl Auer von Welsbach arbeitete zur gleichen Zeit ebenfalls mit Ytterbia und nannte die beiden Komponenten Aldebaranium und Cassiopeium. Später verkürzte man die Elementbezeichnung Neoytterbium zu Ytterbium. Das reine Metall wurde 1937 von Klemm und Bonner durch die Reduktion von YbF₃ mit Kalium dargestellt. Die Bestimmung der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Elements Ytterbium konnte erst 1953 nach Herstellung des reinen Metalls erfolgen.

Vorkommen

Natürlich kommt Ytterbium nur in Verbindungen vor. Ytterbiumhaltige Minerale geringer Konzentration sind:

• Monazit (Ce,La,Th,Nd,Y)PO₄ (Yb-Gehalt ~ 0,03 %)
• Euxenit
• Xenotim

Herstellung

Nach einer aufwändigen Abtrennung der anderen Ytterbiumbegleiter wird das Oxid mit Lanthan zum metallischen Ytterbium reduziert. Anschließend wird das Ytterbium absublimiert.

Eigenschaften

Ytterbium

Physikalische Eigenschaften

Das silberweiß glänzende Metall ist sehr dehnbar und weich. Es bildet drei allotrope Modifikationen mit Umwandlungspunkten bei −13 °C und 795 °C. Bei Raumtemperatur bildet β-Ytterbium ein kubisch-flächenzentriertes Gitter aus, bei höheren Temperaturen ein kubisch-raumzentriertes Gitter. Bei einem Druck von 16.000 bar zeigt β-Yb Halbleitereigenschaften bezüglich der elektrischen Leitfähigkeit.

Chemische Eigenschaften

In trockener Luft läuft Ytterbium grau an. Bei höheren Temperaturen verbrennt es zum Sesquioxid Yb₂O₃. Mit Wasser reagiert es langsam unter Wasserstoffentwicklung zum Hydroxid. In Mineralsäuren löst es sich unter Bildung von Wasserstoff auf. In seinen Verbindungen liegt es meist in der Oxidationszahl +3 vor, die Yb³⁺-Kationen bilden in Wasser farblose Lösungen, Yb²⁺-Kationen grüne Lösungen.

Verwendung

Ytterbium kann zur Kornfeinung und zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von rostfreien Stählen verwendet werden. Das radioaktive Isotop ¹⁶⁹Yb (Halbwertszeit 32 Tage) wird vereinzelt als γ-Strahlenquelle in der Nuklearmedizin benutzt.

Ytterbium-Cobalt-Eisen-Mangan-Legierungen sind für besonders hochwertige Dauermagnete geeignet.

Ytterbiumdotierte Kristalle (vornehmlich Yb:YAG) werden als Verstärkungsmaterial in Lasern verwendet.

Experimente, die einen sehr schmalbandigen atomaren Übergang zwischen einzelnen Energieniveaus im Ytterbium als Zeitnormal nutzen, sind Kandidaten für zukünftige Primäre Uhren.

Sicherheitshinweise

Ytterbium ist wenig giftig. Metallstäube sind feuer- und explosionsgefährlich.

Verbindungen

→ Kategorie: Ytterbiumverbindung

Oxide

• Ytterbium(III)-oxid Yb₂O₃

Halogenide

Oxidationszahl	F	Cl	Br	I
+3	Ytterbium(III)-fluorid YbF3 farblos	Ytterbium(III)-chlorid YbCl3 farblos	Ytterbium(III)-bromid YbBr3 farblos	Ytterbium(III)-iodid YbI3 gelb
+2	Ytterbium(II)-fluorid YbF2 grau	Ytterbium(II)-chlorid YbCl2 grün	Ytterbium(II)-bromid YbBr2 gelb	Ytterbium(II)-iodid YbI2 gelb

Ytterbiumfluorid (YbF₃) kann in hochwertigen Kunststofffüllungen und Inlay-Zementen von Zahnfüllungen enthalten sein. Es erzeugt auf Röntgenaufnahmen einen hohen Kontrast und baut durch ständige Fluoridfreisetzung einen Kariesschutz auf.

Ytterbium(II)-iodid (YbI₂) wurde zusammen mit Samarium(II)-iodid (SmI₂) als Reagenz für organische Synthesen eingeführt.

Chalkogenide

• Ytterbium(III)-sulfid Yb₂S₃
• Ytterbium(II)-selenid YbSe
• Ytterbium(III)-selenid Yb₂Se₃
• Ytterbiumtellurid YbTe

Einzelnachweise

1. ↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
2. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Ytterbium) entnommen.
3. ↑ N. N. Greenwood und A. Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1579.
4. ↑ Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990. Seiten E-129 bis E-145. ISBN 0-8493-0470-9. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
5. ↑ ^{a b c} Datenblatt Ytterbium bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 25. April 2011.

Weblinks

 Wiktionary: Ytterbium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

 Commons: Ytterbium – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien

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Normdaten: SWD in der DNB: 4190434-5