钇,元素周期表第39号元素。
在斯德哥尔摩附近的罗萨岛,有一个叫伊特比的村庄,那里有一座废弃的矿井,它可是4种稀土元素钇、铒、铽、镱的诞生地,它们的名字全部源于伊特比这个村庄的名字。1789年,瑞典陆军中尉阿伦尼乌斯在煤矸石剩料堆里发现了一块黑色的石头,以为是钨矿石,就将这块矿石送到时任皇家图尔库学院的化学教授加多林处进行分析。加多林分析后发现其中含有一种未知稀土元素的氧化物,随后经其他科学家证实确实是一种新元素,即氧化钇。1828年,德国化学家维勒向硅铍钇矿石中通氯气,制成无水氯化钇,再利用金属钾将氯化钇中的钇单质分离出来,从而制成了单质钇。
金属钇是一种银色金属光泽的固体,在空气中能稳定存在,大量以氧化钇的形式存在。有机化学家们经常会将正三价钇的配位化合物当作路易斯酸催化剂应用于多种反应中。
最常见的含钇矿石是钇铝石榴石,它可以用来制作激光材料。在1960年以前,无色透明的钇铝石榴石曾作为钻石的代用品,不过折光率太低,琢磨出的成品远不如钻石美观。后来人们发现可以用钇铝石榴石生产激光束的氧化铝合成晶石,于是钇铝石榴石就不再用来制造假钻石了,用它来制作激光机,产生不同波长、不同脉冲宽度的激光来进行各种色素性皮肤病的治疗,既杀死病变细胞又不破坏健康组织,是理想的医疗辅助仪器。
钇铝石榴石还能应用在各种光学仪器中。在这些光学材料中,当一小部分钇原子被镧系元素替代时,能改变该材料光学性质的晶格应变。掺杂铈的钇铝晶体能作为荧光体与蓝色发光二极管(LED)结合使用,从LED中发出的蓝光“流”过铈,会降频转换为黄光,后依次与LED的蓝光叠加就能产生类日光的白光。掺杂有钕的钇铝石榴石晶体的激光设备,常被用于医学和工业。
除了在光学方面的应用,钇还是高温超导方面的重要元素。1986年,贝德诺尔茨和米勒发现了一种镧基铜酸钙钛矿在绝对温度35K(K是热力学温度的单位)时显示出超导特性,为此他们在第二年被授予诺贝尔物理学奖。1987年,美国物理学家又发现了一种钇钡化合物,它在93K时就可以发生超导现象,具有非常重要的现实意义,因为液氮的沸点为77K,93K这个温度已经在液氮沸点之上,是一个实际可行的制冷温度了。这个发现让人们看到了寻找更高临界温度超导体的可能。因此,人们希望通过对含钇化合物的研究和合成,能找到室温以上的超导体。(宋丹)