Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 61)

Yttrium

Mặc dù đúng là một kim loại chuyển tiếp, nhưng các tương đồng của yttrium về hóa tính lẫn phân bố với họ lanthanoid khiến nó còn được liệt vào nhóm nguyên tố ‘đất hiếm’. Việc nhà hóa học Phần Lan Johan Gadolin tìm thấy nó vào năm 1794 đã đánh dấu sự ra đời của thời kì thịnh vượng nguyên tố: vào năm 1843, Carl Mosander (1797–1858) tìm thấy hai oxide nữa – của terbium và erbium – ẩn náu trong quặng khoáng của nó và, giống như con búp bê Nga, đến lượt các chất này lại chứa thêm chín lanthanoid khác. Nhìn từ bên ngoài, năng khiếu chính của kim loại trông đơn giản này đã rõ: ‘che giấu’ các lanthanoid khác. Yttrium chỉ hình thành các ion 3+, thành ra yttrium oxide ‘có chứa’ các kim loại đất hiếm tương đồng về kích cỡ trong cùng trạng thái oxy hóa.

Ngọc hồng lựu yttrium-nhôm (YAG), một tinh thể nhân tạo giống kim cương, được pha tạp neodymium để làm ra laser rắn thông dụng nhất, dùng trong phẫu thuật, nha khoa và cắt gọt kim loại. Một hợp chất yttrium khác – yttrium barium đồng oxide (YBCO) – là chất siêu dẫn đầu tiên được tìm thấy biểu hiện điện trở zero ở nhiệt độ tương đối cao, -180,15°C (-292,27°F).

Yttrium

Zirconium

Tương đồng hóa tính với titanium, zirconium là một chất liệu bền. Nó phản ứng vừa phải và khi tiếp xúc với không khí thì nhanh chóng hình thành một lớp zirconium dioxide cứng khiến kim loại này hầu như trơ ì trước sự tấn công hóa học. Nó còn chịu được nhiệt độ cao và không hấp thụ neutron, vì thế nó được dùng trong các lò phản ứng hạt nhân và làm lớp phủ ngoài cho nhiên liệu hạt nhân.

Zirconium dioxide, hay zirconia, là chất gốm được dùng làm trơ hóa học cho trang thiết bị phòng lab, vòng bi ma sát thấp và dao siêu bén. Khi được ổn định bởi yttria (yttrium oxide), nó tạo ra những tinh thể zirconia hình lập phương. Các tinh thể tổng hợp này cứng gần như kim cương và trông cũng đẹp như vậy. Trên Trái Đất, zirconium chủ yếu được tìm thấy ở dạng zircon, một loại đá quý silicate. Zircon rất cứng nên chúng di chuyển dễ dàng qua chu trình đá, và có thể dùng để định tuổi các thế hệ đá lục địa từng được Trái Đất định hình lại từ rất lâu trước đây. Sạn cát zircon chịu nhiệt rất tốt nên nó được dùng để lót lò sản xuất thủy tinh và chế tạo những cái môi khổng lồ để múc kim loại nóng chảy trong các xưởng đúc công nghiệp.

Zirconium