Apakah itu unsur Yttrium? Artikel ini akan membincangkan sifat, sejarah penghasilan Yttrium dan kegunaannnya dalam kehidupan seharian kita
Pengenalan
Yttrium merupakan antara elemen dalam kumpulan tiga menjadikannya sebahagian daripada elemen kumpulan peralihan. Dalam keadaan semulajadi, ia tidak wujud secara tulen dan boleh ditemui sebahagian daripada sebatian dalam batuan kerak bumi. Pada badan manusia pula, ia terkumpul di tulang, buah pinggang dan hati pada kuantiti yang sedikit. Ytrrium digunakan dalam perlbagai bidang seperti bidang kesihatan dan bidang teknologi. Sehingga kini, yttrium tidak mempunyai sebarang kepentingan dalam menjalankan proses biologi dalam badan manusia.
Artikel ini akan membincangkan sejarah, cara penghasilan, sifat kereaktifan serta kegunaan ytrrium dalam industri dan aplikasi harian.
Sifat Utama Yttrium
Antara sifat utama bagi elemen yttrium adalah seperti berikut:
- Nombor atom: 39
- Berat atom: 88.906
- Kumpulan: 3
- Takat lebur: 1522
- Takat didih: 3345
- Ketumpata: 4.47
Sejarah dan Cara Penghasilan Yttrium
Sejarah penemuan yttrium adalah di sebuah perkampungan bernama Ytterby di Stockholm. Pada tahun 1789, Carl Axel Arrhenius menemukan sebiji batuan berwarna hitam. Carl menyangka batu tersebut adalah sejenis tungsten dan memberikannya kepada Johan Gaddlin, seorang pensyarah kimia di Finland. Hanya pada tahun 1828, yttrium berjaya diasingkan. Proses yang terlibat bagi mendapatkan yttrium adalah dengan menggunakan gas klorin. Friedrich Wahler menggunakan cara ini untuk mendapatkan yttrium klorida (YCl3).
Malaysia merupakan antara negara yang memproses yttrium secara komersial. Selain itu, China dan Rusia turut sama membekalkan logam yttrium. Pada tahun 2018, para saintis menemukan sumber yttrium yang banyak di pulau Minamitori yang terletak di Jepun. Terdapat dua cara memproses yttrium iaitu melalui proses elektrolisis dan penurunan menggunakan logam pada suhu tinggi. Namun hasil daripada dua proses ini hanya mempunyai nilai ketulenan sebanyak 97-98%. Bagi meningkatkan ketulenan yttrium, ianya perlu melalui proses penulenan lain. Antara kaedah mendapatkan yttrium tulen adalah dengan menggunakan kalsium untuk proses penurunan yttrium florida.
Sifat Kereaktifan
Tindakbalas bersama oksigen
Yttrium mudah menjalani proses pengoksidaan namun mengambil masa yang agak lama apabila bertindakbalas di udara. Ini kerana lapisan oksida pada luaran yttrium akan membina satu perlindungan yang menghalang pengoksidaan lebih lanjut.
Kadar pengoksidaan akan lebih tinggi apabila yttrium mempunyai peratus ketulenan lebih rendah. Yttrium mempunyai kelarutan dan afiniti yang tinggi terhadap oksigen. Bagi proses pengoksidaan mengambil tempat, suhu tinggi perlu digunakan.
4Y + 3O2 → 2Y2O3
Tindakbalas bersama asid
Yttrium bertindakbalas bersama asid kuat dan lemah kecuali asid hidroflorik. Apabila yttrium bertindakbalas dengan asid hidroflorik, lapisan yttrium florida yang tidak larut akan terbentuk dan melindungi permukaan logam ini. Apabila bertindakbalas dengan asid kuat seperti asid hidroklorik, akan terhasil ion ytrrium, ion klorin dan gas hidrogen pada akhir tindakbalas.
2Y + 6HCl → 2Y3+ + 6Cl– + 3H2
Tindakbalas bersama air
Yttrium menghasilkan gas hidrogen dan ion yttrium apabila bertindakbalas bersama air. Bagi proses ini berlaku, yttrium perlu digunakan dalam saiz yang kecil atau proses perlu dijalankan pada suhu yang tinggi.
2Y + 6H2O → 2Y3+ + 6OH– + 3H2
Tindakbalas bersama halogen
Yttrium sangat reaktif terhadap elemen kumpulan 17 iaitu florin, klorin, bromin dan iodin dengan melalui proses pembakaran sebelum mendapatkan produk.
2Y + 3F2 → 2YF3
2Y + 3Cl2 → 2YCl3
2Y + 3Br2 → 2YBr3
2Y + 3I2 → 2YI3
Aplikasi Yttrium dalam Kehidupan Harian
1. Penghasilan Aloi dan logam
Seperti kebanyakan logam, yttrium merupakan antara bahan tambahan aloi. Logam ini mampu meningkatkan kekuatan bagi aloi yang bergabung dengan logam aluminium dan magnesium. Yttrium juga mampu untuk menambah nilai terhadap logam lain kerana sifat afinitinya yang tinggi terhadap oksigen dan sulfur.
Sebagai contoh, apabila yttrium ditambah ke dalam leburan keluli, yttrium akan bertindakbalas segera dengan oksigen dan sulfur bagi menghasilkan sulfida dan oksida lalu menyingkirkan elemen-elemen bendasing ini daripada sebatian keluli.
2. Lampu
Selain itu, yttrium digunakan dalam penghasilan cahaya. Ianya dapat mengeluarkan warna putih lampu LED dan yttrium oxysulfide menghasilkan warna merah fosfor dalam tiup paparan televisyen. Dalam pembuatan alatan eletronik, yttrium digunakan untuk elektrod dan elektrolit manakala yttrium-aluminium garet (YAG) adalah bahan buatan laser.
Apabila yttrium oksida ditambah pada kaca, hasil produk akan tahan pada suhu tinggi dan tahan kejut. Ini membuatkannya sesuai sebagai bahan lensa kamera dan superkonduktor.
3. Membantu dalam pemprosesan logam yang lain
Dalam bidang industri, sebanyak 0.1 hingga 0.2% yttrium ditambah bagi membantu pemprosesan chromium, titanium dan zirconium. Yttrium dapat memberikan butir elemen-elemen dalam saiz yang kecil. Selain itu, yttrium adalah pemangkin yang dapat meningkatkan kadar tindakbalas kimia bagi proses pengpolimeran etena.
4. Perubatan
Bahan isotop radioaktif yttrium-90 pula digunakan untuk tujuan perubatan. Rawatan ini dikenali sebagai brakiterapi yang mampu merawat kanser tanpa melakukan pembedahan seperti kanser hati. Isotop ini memancarkan radiasi yang mampu memusnahkan sel-sel kanser.
Cara rawatan ini menggunakan kateter yang dimasukkan ke dalam salur darah bagi membenarkan yttrium-90 melepaskan radiasi di kawasan berdekatan tumor. Rawatan ini memakan masa dua ke empat minggu. Selepas itu, radiasi tidak lagi dipancarkan dan selamat kerana tidak akan memberi kesan kepada sel-sel sekeliling.
Sehingga kini, masih banyak ruang yang boleh menerapkan kegunaan yttrium. Antara aplikasi yang masih dikaji adalah menggunakan yttrium dalam alatan nuklear dan aeroangkasa. Dengan mengkaji sifat-sifat fizikal dan kimia bahan ini, masih banyak kelebihannya boleh digunapakai pada masa akan datang.
Unsur yang lain
Rujukan
- Yttrium – Properties – Price – Applications – Production – Material Properties
- Yttrium – Element information, properties and uses – Royal Society of Chemistry
- Hong, J., & Guoqiang, S. (2006). Mechanical Properties, Purifying Techniques and Processing Methods of Metal Yttrium. Journal of Rare Earths, 24(1), 362–366.