Ytterbium

Ytterbium, Yb, Ordnungszahl 70

Allgemeines

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.
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.

Gewinnung

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

Besonderheiten

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

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
Atomar
Atommasse 173,04 u
Atomradius 175 pm
Kovalenter Radius 187 pm
Elektronenkonf. [Xe] 4f(14) 6s2
1. Ionisierungsenergie 603,4 KJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1174,8 KJ/mol
3. Ionisierungsenergie 2417 KJ/mol
Physikalisch
Aggregatszustand fest
Kristallstruktur kubisch-flächenzentriert
Dichte 6,973 g/cm3 (25 °C)
Magnetismus paramagnetisch (χm = 3,4 * 10(-5))
Schmelzpunkt 1097 K (824 C)
Siedepunkt 1469 K 1196 C)
Molares Volumen 24,84 * 10(-6)m(3)/mol
Verdampfungswärme 160 KJ/mol
Schmelzwärme 7,7 KJ/mol
Elektrische Leitfähigkeit 4,0*10(6) A/(V*m)
Wärmeleitfähigkeit 39 W/(m*K)
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