Iterbio: Propiedades, características y usos

iterbio

El iterbio es un elemento químico con el símbolo  Yb y el número atómico  70. Es el decimocuarto y penúltimo elemento de la serie de los lantánidos , que es la base de la estabilidad relativa de su estado de oxidación +2. 

Sin embargo, como los otros lantánidos, su estado de oxidación más común es +3, como en sus óxidos , haluros y otros compuestos. 

En solución acuosa, al igual que los compuestos de otros lantánidos tardíos, los compuestos solubles de iterbio forman complejos con nueve moléculas de agua. 

Debido a su configuración electrónica de capa cerrada, su densidad y puntos de fusión y ebullición difieren significativamente de los de la mayoría de los otros lantánidos.

Información del iterbio

Fecha de descubrimiento1878
Descubierto porJean Charles Galissard de Marignac
Origen del nombreEl iterbio lleva el nombre de Ytterby, Suecia

Características del iterbio

Iterbio es un suave, maleable y dúctil elemento químico que muestra un plateado brillante brillo cuando puro. Es un elemento de tierras raras, y se disuelve fácilmente por los ácidos minerales fuertes. Se reacciona lentamente con el frío del agua y se oxida lentamente en el aire.

El iterbio tiene tres alótropos etiquetados con las letras griegas alfa, beta y gamma; sus temperaturas de transformación son −13 °C y 795 °C, aunque la temperatura de transformación exacta depende de la presión y el estrés .

El beta alótropo (6.966 g/cm3) existe a temperatura ambiente, y tiene una estructura de cristal cúbico centrada en la cara. El alótropo gamma de alta temperatura (6,57 g/cm3) tiene una estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo. El alótropo alfa (6.903 g/cm3) tiene un hexágonoestructura cristalina y es estable a bajas temperaturas.

El alótropo beta tiene una conductividad eléctrica metálica a presión atmosférica normal, pero se convierte en un semiconductor cuando se expone a una presión de aproximadamente 16,000 atmósferas (1.6  GPa).

Su resistividad eléctrica aumenta diez veces con la compresión a 39,000 atmósferas (3.9 GPa), pero luego cae a aproximadamente el 10% de su resistividad a temperatura ambiente a aproximadamente 40,000 atm (4.0 GPa).

En contraste con los otros metales de tierras raras, que generalmente tienen propiedades antiferromagnéticas y/o ferromagnéticas a bajas temperaturas, el iterbio es paramagnético a temperaturas superiores a 1.0 K, sin embargo, el alótropo alfa es diamagnético.

Con un punto de fusión de 824 °C y un punto de ebullición de 1196 °C, el iterbio tiene el rango de líquido más pequeño de todos los metales.

A diferencia de la mayoría de los otros lantánidos, que tienen una red hexagonal compacta, el iterbio se cristaliza en el sistema cúbico centrado en la cara. El iterbio tiene una densidad de 6.973 g/cm3, que es significativamente más baja que las de los lantánidos vecinos, el tulio (9.32 g/cm3) y el lutecio (9.841 g/cm3). 

Sus puntos de fusión y ebullición también son significativamente más bajos que los de tulio y lutecio. Esto se debe a la configuración de electrones de capa cerrada de iterbio ([Xe]4f 146s 2), que hace que solo los dos electrones 6s estén disponibles para la unión metálica(en contraste con los otros lantánidos donde hay tres electrones disponibles) y aumenta el radio metálico del iterbio.

Iterbio en la tabla periódica

GrupoLantánidos
Período6
BloquearF
Número Atómico70
Valencia2,3
Estado de oxidación+2
Electronegatividad1,1
Radio covalente (Å)1,70
Radio iónico (Å)1,13
Radio atómico (Å)1,92
Configuración electrónica[Xe]4f145d06s2
Estado a 20 °Csólido
Punto de fusión824°C, 1515°F, 1097 K 
Punto de ebullición1196°C, 2185°F, 1469 K
Primer potencial de ionización (eV)6,24
Densidad (g/ml)6,90
Masa atómica relativa (g/mol)173,045 

Usos y aplicaciones del iterbio

El isótopo 160 Yb es radiactivo y se usa en máquinas portátiles de rayos X que no necesitan electricidad.

Bajo un estrés físico muy alto, la resistencia eléctrica del iterbio aumenta en un orden de magnitud. Por lo tanto, se utiliza en medidores de tensión para controlar las deformaciones del suelo causadas por terremotos o explosiones subterráneas.

El iterbio se usa en aleaciones y se agrega al acero inoxidable para mejorar el refinamiento y la resistencia del grano.

Los amplificadores láser de fibra de iterbio se utilizan para marcar y grabar.

Los compuestos de iterbio también se usan como catalizadores en la industria química orgánica.

Donde se encuentra el iterbio

El iterbio no se encuentra libre en la naturaleza, pero se encuentra en varios minerales, principalmente monazita, gadolinita, euxenita y xenotima. 

Históricamente, el aislamiento de los elementos de tierras raras entre sí ha sido difícil y costoso porque sus propiedades químicas son muy similares. Las técnicas de intercambio iónico y extracción con solventes desarrolladas desde la década de 1940 han reducido el costo de producción.

Países productores de iterbio

Algunos minerales que contienen iterbio se encuentran en Groenlandia y Brasil. Las principales áreas mineras son China, Estados Unidos, Brasil, India, Sri Lanka y Australia, con reservas mundiales estimadas en alrededor de un millón de toneladas. La producción mundial es de aproximadamente cincuenta toneladas por año.

Nivel de toxicidad del iterbio

Aunque el iterbio es bastante estable químicamente, se almacena en recipientes herméticos y en una atmósfera inerte, como una caja seca llena de nitrógeno para protegerlo del aire y la humedad.

Todos los compuestos de iterbio se tratan como altamente tóxicos, aunque los estudios parecen indicar que el peligro es mínimo. Sin embargo, los compuestos de iterbio causan irritación en la piel y los ojos humanos, y algunos pueden ser teratogénicos.

El polvo de iterbio metálico puede arder espontáneamente, y los humos resultantes son peligrosos. Los incendios de iterbio no pueden extinguirse con agua, y solo los extintores químicos secos clase D pueden extinguir los incendios.

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