이터븀

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이터븀(70Yb)
Ytterbium-3.jpg
개요
영어명Ytterbium
표준 원자량 (Ar, standard)173.045(10)
주기율표 정보
수소 (반응성 비금속)
헬륨 (비활성 기체)
리튬 (알칼리 금속)
베릴륨 (알칼리 토금속)
붕소 (준금속)
탄소 (반응성 비금속)
질소 (반응성 비금속)
산소 (반응성 비금속)
플루오린 (반응성 비금속)
네온 (비활성 기체)
나트륨 (알칼리 금속)
마그네슘 (알칼리 토금속)
알루미늄 (전이후 금속)
규소 (준금속)
인 (반응성 비금속)
황 (반응성 비금속)
염소 (반응성 비금속)
아르곤 (비활성 기체)
칼륨 (알칼리 금속)
칼슘 (알칼리 토금속)
스칸듐 (전이 금속)
타이타늄 (전이 금속)
바나듐 (전이 금속)
크로뮴 (전이 금속)
망가니즈 (전이 금속)
철 (전이 금속)
코발트 (전이 금속)
니켈 (전이 금속)
구리 (전이 금속)
아연 (전이후 금속)
갈륨 (전이후 금속)
저마늄 (준금속)
비소 (준금속)
셀레늄 (반응성 비금속)
브로민 (반응성 비금속)
크립톤 (비활성 기체)
루비듐 (알칼리 금속)
스트론튬 (알칼리 토금속)
이트륨 (전이 금속)
지르코늄 (전이 금속)
나이오븀 (전이 금속)
몰리브데넘 (전이 금속)
테크네튬 (전이 금속)
루테늄 (전이 금속)
로듐 (전이 금속)
팔라듐 (전이 금속)
은 (전이 금속)
카드뮴 (전이후 금속)
인듐 (전이후 금속)
주석 (전이후 금속)
안티모니 (준금속)
텔루륨 (준금속)
아이오딘 (반응성 비금속)
제논 (비활성 기체)
세슘 (알칼리 금속)
바륨 (알칼리 토금속)
란타넘 (란타넘족)
세륨 (란타넘족)
프라세오디뮴 (란타넘족)
네오디뮴 (란타넘족)
프로메튬 (란타넘족)
사마륨 (란타넘족)
유로퓸 (란타넘족)
가돌리늄 (란타넘족)
터븀 (란타넘족)
디스프로슘 (란타넘족)
홀뮴 (란타넘족)
어븀 (란타넘족)
툴륨 (란타넘족)
이터븀 (란타넘족)
루테튬 (란타넘족)
하프늄 (전이 금속)
탄탈럼 (전이 금속)
텅스텐 (전이 금속)
레늄 (전이 금속)
오스뮴 (전이 금속)
이리듐 (전이 금속)
백금 (전이 금속)
금 (전이 금속)
수은 (전이후 금속)
탈륨 (전이후 금속)
납 (전이후 금속)
비스무트 (전이후 금속)
폴로늄 (전이후 금속)
아스타틴 (준금속)
라돈 (비활성 기체)
프랑슘 (알칼리 금속)
라듐 (알칼리 토금속)
악티늄 (악티늄족)
토륨 (악티늄족)
프로트악티늄 (악티늄족)
우라늄 (악티늄족)
넵투늄 (악티늄족)
플루토늄 (악티늄족)
아메리슘 (악티늄족)
퀴륨 (악티늄족)
버클륨 (악티늄족)
캘리포늄 (악티늄족)
아인슈타이늄 (악티늄족)
페르뮴 (악티늄족)
멘델레븀 (악티늄족)
노벨륨 (악티늄족)
로렌슘 (악티늄족)
러더포듐 (전이 금속)
더브늄 (전이 금속)
시보귬 (전이 금속)
보륨 (전이 금속)
하슘 (전이 금속)
마이트너륨 (화학적 특성 불명)
다름슈타튬 (화학적 특성 불명)
뢴트게늄 (화학적 특성 불명)
코페르니슘 (전이후 금속)
니호늄 (화학적 특성 불명)
플레로븀 (화학적 특성 불명)
모스코븀 (화학적 특성 불명)
리버모륨 (화학적 특성 불명)
테네신 (화학적 특성 불명)
오가네손 (화학적 특성 불명)


Yb

No
TmYbLu
원자 번호 (Z)70
n/a
주기6주기
구역f-구역
화학 계열란타넘족
전자 배열[Xe] 4f14 6s2
준위전자2, 8, 18, 32, 8, 2
이터븀의 전자껍질 (2, 8, 18, 32, 8, 2)
물리적 성질
겉보기은백색
상태 (STP)고체
녹는점1097 K
끓는점1469 K
밀도 (상온 근처)6.90 g/cm3
융해열7.66 kJ/mol
기화열159 kJ/mol
몰열용량26.74 J/(mol·K)
증기 압력
압력 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
온도 (K) 736 813 910 1047 (1266) (1465)
원자의 성질
산화 상태3 (염기성 산화물)
전기 음성도 (폴링 척도)? 1.1
이온화 에너지
  • 1차: 603.4 kJ/mol
  • 2차: 1174.8 kJ/mol
  • 3차: 2417 kJ/mol
원자 반지름176 pm (실험값)
공유 반지름187±8 pm
Color lines in a spectral range
스펙트럼 선
그 밖의 성질
결정 구조면심 입방정계 (fcc)
Cubic-face-centered.svg
음속 (얇은 막대)1590 m/s (20 °C)
열팽창(실온) (β, poly)
26.3 µm/(m·K)
열전도율38.5 W/(m·K)
전기 저항도(실온) (β, poly) 0.250 μ Ω·m
자기 정렬상자성
영률(β form) 23.9 GPa
전단 탄성 계수(β form) 9.9 GPa
부피 탄성 계수(β form) 30.5 GPa
푸아송 비(β form) 0.207
비커스 굳기206 MPa
브리넬 굳기343 MPa
CAS 번호7440-64-4
동위체 존재비 반감기 DM DE
(MeV)
DP
166Yb 인공 56.7 h ε 0.304 166Tm
168Yb 0.13% 안정
169Yb 인공 32.026 d ε 0.909 169Tm
170Yb 3.05% 안정
171Yb 14.3% 안정
172Yb 21.9% 안정
173Yb 16.12% 안정
174Yb 31.8% 안정
175Yb 인공 4.185 d β- 0.470 175Lu
176Yb 12.7% 안정
177Yb 인공 1.911 h β- 1.399 177Lu
보기  토론  편집 | 출처

이터븀(←영어: ytterbium 이터비엄[*]) 또는 이테르븀(문화어: 이테르비움←독일어: Ytterbium 위테르비움[*])은 화학 원소로 기호는 Yb(←라틴어: Ytterbium 이테르비움[*]), 원자 번호는 70이다.

이터븀은 많은 희토류 원소 의 혼합물인 이테리아에 포함된 9가지 원소들 중 하나이다. 이테리아에서 스칸듐어븀을 포함하는 에르비아가 분리되었고 그 에르비아에서 이터븀과 루테튬을 포함하는 이테르비아, 툴륨을 포함하는 툴리아, 디스프로슘홀뮴이 들어있던 홀미아로 분리되었다. 이터븀과 함께 분리된 루테튬은 처음에는 루테슘으로 불리다가 후에 루테튬으로 바뀌었다.

현재 이터븀은 스테인리스 스틸에 추가하는 불순물이나 레이저, 흔하지 않지만 감마선원으로도 사용된다. 자연적으로는 7개의 안정 동위원소로 존재하며 중국, 미국, 브라질, 인도 등의 나라에서 광물에 포함되어 산출된다. 추출되었을 때 이터븀은 눈과 피부를 자극할 수 있으며 가연성이고 폭발의 위험이 있다.

물리적 성질

이터븀은 찬물과 천천히 반응하며 공기 중에서 서서히 산화한다. 이터븀은 3가지 결정 구조를 가지는데 알파 결정 구조는 -13 ℃이하에서 존재하고 낮은 온도에서 안정하며 육방정계 결정 구조를 가지고 있고, 감마 결정 구조는 795 ℃이상에서 존재하고 체심입방격자 구조를 갖는다. 베타 결정 구조는 상온에서 존재하며 면심입방격자 구조를 가지고 있다. 베타 결정 구조는 금속적인 전기전도도를 갖는데 16000 기압(1.6 GPa)에서는 반도체가 되고 39000기압(3.9 GPa)에서는 10배나 전기저항 이 상승한다. 하지만 신기하게도 40000기압에서는(4.0 GPa) 전기 저항이 1기압일 때의 전기 저항의 90 %밖에 되지 않는다. 저온에서 강자성이나 반강자성을 가지는 다른 란타넘족들과는 이리 이터븀은 1 K 위의 낮은 온도에서 상자성을 가진다. 예외로 알파 동소체는 반자성체이다. 이터븀은 녹는점 이 824 ℃, 끓는점이 1196 ℃로 액체로 존재하는 온도 범위가 가장 작은 금속이다.

조밀육방격자를 가지는 대부분의 란타넘족 원소들과 달리 이터븀은 면심입방격자 구조를 갖는다. 이터븀의 밀도는 6.973 g/cm^(3)로 이웃한 툴륨 (9.32 g/cm^(3))과 루테튬 (9.841 g/cm^(3))에 비해 상당히 낮다. 밀도 뿐만 아니라 녹는점과 끓는점도 이들에 비해 상당히 낮다. 이는 이터븀의 전자 배치 와 관련이 있는데 이터븀은 두개의 6s전자로 금속결합이 가능하고 (다른 란타넘족들은 3개로 가능하다)최종적으로 이터븀의 금속성 반지름 을 증가시킨다.

용도

감마선원

32일의 반감기를 가지는 169Yb는 감마선을 방출하기 때문에 방사선 촬영에 사용된다. 여러 실험 결과는 이 동위원소로 찍은 방사선 촬영 사진이 250~350 kev 의 에너지를 가지는 X선 사진과 거의 맞먹는다는 것을 보여준다. 169Yb은 핵의학에도 활용된다.

높은 안정성의 원자 시계

이터븀 광시계는 가장 높은 안정성을 가지는 원자시계로 오차가 2 × 10-18밖에 나지 않는다. 이 시계는 이터븀 원자를 레이저광으로 만든 광격자(optical lattice)안에 가둔 뒤에 이터븀 원자의 두 에너지 준위 사이의 전이를 유발하는 1 에 518조 번 '째깍거리는' 또 다른 레이저를 쏘는 방식으로 작동된다. 이터븀의 높은 원자번호는 시계의 높은 안정성의 열쇠이다. 세슘 원자시계의 경우에 쓰이는 마이크로파보다 가시광선이 더 높은 진동수를 가지므로 광시계는 세슘 원자시계보다 더 높은 정확도를 가질 수 있다. 이터븀 광시계는 미래에 더 정밀한 시간표준이 될 수 있는 가능성이 있다.

스테인리스 강 도핑 재료

이터븀은 스테인리스 강 의 강도, 결정립 미세화, 그리고 다른 공학적인 성질을 높이는 데 쓰인다. 몇몇 이터븀 합금치과의학에서 사용되기도 한다.

레이저 분야

Yb3+ 이온은 레이저 분야에서 도핑재료로 쓰인다. 특히 고체 레이저같은 종류의 레이저에서 사용된다. 이터븀 레이저는 고효율이고 수명이 길며 짧은 펄스광을 발생시킬 수 있다. 이로 인해 이터븀은 레이저 재료에 많이 포함된다. 이터븀 레이저는 일반적으로 1.06 - 1.12 마이크로미터의 선에서 파장 900 nm~1 마이크로미터의 빛을 발생시킨다.

외부 링크[편집]