Itrio

El itrio es un elemento químico que forma parte de la serie química de los metales de transición. En la tabla periódica se encuentra entre estroncio y el zirconio. Su masa atómica es aproximadamente igual a 88,906, su número atómico es el 39 y se representa con el símbolo Y.

Es un elemento relativamente abundante en la corteza terrestre, que es conseguido mayormente en minerales de tierras raras o lantanoides, siendo improbable encontrarlo en estado puro. Este metal es un componente esencial en los televisores por proporcionar el color rojo en la pantalla.

El itrio fue descubierto en 1794 por el químico fines Johan Gadolin quien analizó una muestra mineral de gadolinita, procedente de una mina rica en minerales raros compuestos por lantánidos y otros elementos, en el pueblo sueco de Ytterby.

Características y propiedades

El itrio es un metal blando de color blanco plateado y liviano.

Expuesto al aire es relativamente estable.

Pertenece al grupo 3 de la tabla periódica y al bloque d.

A pesar de ser catalogado como un metal de transición, es químicamente similar a los lantánidos, por lo que suele clasificarse también como una tierra rara. En concreto, es físicamente a los lantánidos gadolinio y erbio, y químicamente similar al terbio y al disprosio.

Este metal es afín a los elementos con número atómico del 57 al 71 de la tabla periódica.

El itrio no tiene ningún rol biológico, aunque la exposición a compuestos de este metal puede provocar enfermedades pulmonares.

Se conocen 91 isótopos de itrio, de los cuales 90 son inestables. El único isótopo estable es el itrio-89, el cual se encuentra formando minerales en la corteza terrestre.

El itrio es el 28° elemento más abundante en la corteza terrestre, pudiendo decirse que es el lantánido más abundante. Este metal es más abundante que la plata y el plomo.

Este metal puede encontrarse en los minerales de gadolinita, nuevita, fergusonita y bastnasita.

Los mayores productores de itrio a nivel mundial son Australia, Brasil, China, India y los Estados Unidos.

Propiedades físicas

  • Su punto de fusión es 1526 °C y su punto de ebullición es 3336 °C.
  • Organolépticamente, es un metal ligero, blando, inodoro, lustroso y de color plateado.
  • En condiciones ambientales promedio se encuentra en estado sólido.
  • Su densidad es igual 4472 kg/m3.
  • Es un metal paramagnético.

Propiedades químicas

  • El itrio en polvo es inestable expuesto al aire.
  • Entra en combustión al reaccionar con el oxígeno cuando la temperatura excede los 400°C.
  • El agua reacciona rápidamente con el itrio y sus compuestos para formar óxido de itrio (III), conocido como itria.
  • Los fluoruros, hidróxidos y oxalato de itrio son sales insolubles en agua. Mientras que los bromuros, cloruros, ioduros, nitratos y sulfatos son solubles en agua.
  • El ácido nítrico y el fluorhídrico no atacan rápidamente al itrio, pero existen bases fuertes que sí lo hacen.
  • Su estructura atómica está formada por 39 electrones, 50 neutrones y 39 protones.
  • Sus electrones oscilan en 5 niveles energéticos.

Propiedades mecánicas

  • Es un metal dúctil y maleable.

Usos

El itrio es ampliamente aprovechado para producir aleaciones. Se adhieren trazas de este elemento para incrementar la fuerza de aleaciones de aluminio y de magnesio, y para reducir el tamaño de los granos de cromo, molibdeno, titanio y zirconio.

La itria (Y2O3) es usada para producir granate itrio-hierro, que se emplea en filtros de microondas, entre otros granates artificiales. Los granates del itrio con hierro-aluminio y con gadolinio tienen importantes propiedades magnéticas, y el granate de itrio-aluminio una dureza de 8,5 Mohs.

La itria también es usada en los tubos de rayos catódicos para producir el color rojo en la pantalla de televisores de color, aunque también se ha utilizado sulfuro de itria para producir una laminada dopada con fósforos de cationes de europio (III).

Tubo de rayos catódicos
Tubo de rayos catódicos

Este metal sirve para suprimir átomos de oxigeno e impurezas de otros metales, siendo empleado en la purificación del vanadio y otros metales no ferrosos.

El isótopo radiactivo itrio-90 es usado en la fabricación de drogas para el tratamiento de varios tipos de cáncer, como la leucemia, el linfoma, cáncer de hígado, de ovarios, pancreático, óseo y colorrectal.

Este metal se ha aplicado en la producción del superconductor de óxido de cobre, bario y litio, un material destacado por su capacidad de exhibir superconductividad por encima del punto de ebullición del nitrógeno líquido (-196,05 °C).

Adicionalmente, trazas de itrio han sido añadidas en los cátodos de baterías de fosfato de hierro y litio.

El itrio puede ser combinado con el indio y el manganeso para crear un pigmento no tóxico de color azul intenso.

Dónde se encuentra

El itrio se extrae mayormente de la gadolinita, por lo que este abunda en las minas de Groenlandia, Suecia, Japón, Noruega y en Estados Unidos (Colorado). La nuevita es una mena que también abunda en las minas de Colorado.

Gadolinita
Gadolinita

En Estados Unidos también se encuentran minas de fergusonita y de bastnasita. Yacimientos de fergusonita se hallan en los montes Apalaches, desde el estado de Nueva Inglaterra hasta Carolina del Sur, mientras que la bastnasita se encuentra mayormente en California.

Pese a que no influye en procesos metabólicos, el itrio puede hallarse acumulado en órganos humanos como el hígado, los riñones, los pulmones, el bazo y los huesos. Incluso, la leche materna humana contiene una minúscula fracción de itrio.

El itrio se produce primordialmente por medio de la nucleosíntesis estelar, mayormente en los procesos de captura lenta de neutrones en el interior de estrellas gigantes rojas pulsantes.

Obtención

En general para la obtención de metales raros se hace uso de disolventes y de métodos de intercambio iónico. El itrio se obtiene mayormente en forma de itria por medio de la reducción del fluoruro de calcio de la gadolinita.

Ahora, para obtener itrio puro se disuelve la itria en ácido sulfúrico, para luego fraccionarla por cromatografía de intercambio iónico.

Quién lo descubrió

Previo al hallazgo de Gadolin en 1789, el sueco químico amateur Carl Arrhenius encontró un mineral desconocido en una vieja mina del pueblo de Ytterby, en el Archipiélago de Estocolmo. Este pensaba que este mineral contenía al, entonces recientemente descubierto, tungsteno.

Carl Arrhenius
Carl Arrhenius

Arrhenius llamó al mineral ytterbita y envió muestras a varios químicos para su análisis. Una de estas muestras fue enviada a Gadolin, quien identificó un óxido desconocido en el mineral en 1789 y publicó su análisis completo en 1794.

Este descubrimiento fue verificado y confirmado por el químico sueco Anders Ekeberg en 1797, el cual nombró al óxido de itrio como itria.

De esta manera, la palabra itrio proviene del latín Yttrium, que a su vez se deriva de la localidad sueca donde Arrhenius identificó al primer mineral conocido del itrio, el cual posteriormente fue renombrado por el químico alemán Martin Klaproth como gadolinita, en honor a Gadolin.

El itrio fue aislado por primera vez en 1828 por el químico germano Friedrich Wöhler, haciendo reaccionar un cloruro volátil, que él crea que era cloruro de itrio, con potasio.