Itérbio

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Itérbio,  70 Yb
Itérbio-3.jpg
Itérbio
Pronúncia/ ɪ t ɜːr b i ə m / ​( ih- TUR -bee-əm )
Aparênciabranco prateado; com um tom amarelo pálido [1]
Peso atômico padrão A r, std (Yb) 173.045(10) [2] [3] [4] [5]
Itérbio na tabela periódica
Hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro Argônio
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Cromo Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo Krypton
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio índio Lata Antimônio Telúrio Iodo Xenon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio Neodímio Promécio Samário Európio Gadolínio Térbio Disprósio Hólmio Érbio Túlio Itérbio Lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Irídio Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Liderar Bismuto Polônio Astatine Radônio
Frâncio Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio Amerício Curium Berquélio Californium Einsteinium Férmio Mendelévio Nobélio Lourenço Rutherfordium Dúbnio Seaborgium Bohrium Hássio Meitnério Darmstádio Roentgenium Copérnico Nihonium Fleróvio Moscovium Livermório Tennessee Oganesson


Yb

Não
túlioitérbiolutécio
Número atômico ( Z )70
Grupogrupo s/d
Períodoperíodo 6
Quadra  f-bloco
Configuração eletrônica[ Xe ] 4f 14 6s 2
Elétrons por camada2, 8, 18, 32, 8, 2
Propriedades físicas
Fase em  STPsólido
Ponto de fusão1097  K (824 ° C, 1515 ° F)
Ponto de ebulição1469 K (1196 ° C, 2185 ° F)
Densidade (perto  da rt )6,90 g/ cm3
quando líquido (em  mp )6,21 g/ cm3
Calor de fusão7,66  kJ/mol
Calor da vaporização129 kJ/mol
Capacidade de calor molar26,74 J/(mol·K)
Pressão de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1k 10 mil 100 mil
em  T  (K) 736 813 910 1047 (1266) (1465)
Propriedades atômicas
Estados de oxidação0, [6] +1, +2, +3 (um  óxido básico )
Eletro-negatividadeEscala de Pauling: 1,1 (?)
Energias de ionização
  • 1º: 603,4 kJ/mol
  • 2º: 1174,8 kJ/mol
  • 3º: 2417 kJ/mol
Raio atômicoempírico:  176h
Raio covalente187 ± 20h
Linhas de cor em uma faixa espectral
Linhas espectrais de itérbio
Outras propriedades
Ocorrência naturalprimordial
Estrutura de cristalcúbica de face (fcc)
Estrutura cristalina cúbica de face centrada para itérbio
Velocidade do som haste fina1590 m/s (a 20°C)
Expansão térmicaβ, poli: 26,3 µm/(m⋅K) ( rt )
Condutividade térmica38,5 W/(m⋅K)
Resistividade elétricaβ, poli: 0,250 µΩ⋅m (em  rt )
Pedido magnéticoparamagnético
Suscetibilidade magnética molar+249,0 × 10 −6  cm 3 /mol (2928 K) [7]
Módulo de Youngforma β: 23,9 GPa
Módulo de cisalhamentoforma β: 9,9 GPa
Módulo em massaforma β: 30,5 GPa
Razão de Poissonforma β: 0,207
Dureza Vickers205–250 MPa
Dureza Brinell340–440 MPa
Número CAS7440-64-4
História
Nomeaçãodepois de Ytterby (Suécia), onde foi extraído
DescobertaJean Charles Galissard de Marignac (1878)
Primeiro isolamentoCarl Auer von Welsbach (1906)
Principais isótopos de itérbio
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) Modo de decaimento produtos
166 Yb sin 56,7 horas ε 166 Tm
168 Yb 0,126% estábulo
169 Yb sin 32.026 d ε 169 Tm
170 Yb 3,023% estábulo
171 Yb 14,216% estábulo
172 Yb 21,754% estábulo
173 Yb 16,098% estábulo
174 Yb 31,896% estábulo
175 Yb sin 4.185 dias β- _ 175 Lu
176 Yb 12,887% estábulo
177 Yb sin 1.911 horas β- _ 177 Lu
 Categoria: Itérbio
| referências

O itérbio é um elemento químico de símbolo  Yb e número atômico  70. É o décimo quarto e penúltimo elemento da série dos lantanídeos , que é a base da relativa estabilidade de seu estado de oxidação +2 . No entanto, como os outros lantanídeos, seu estado de oxidação mais comum é +3, como em seu óxido , haletos e outros compostos. Em solução aquosa, como compostos de outros lantanídeos tardios, compostos solúveis de itérbio formam complexos com nove moléculas de água. Por causa de sua configuração eletrônica de camada fechada, sua densidade e pontos de fusão e ebulição diferem significativamente da maioria dos outros lantanídeos.

Em 1878, o químico suíço Jean Charles Galissard de Marignac separou da terra rara "erbia" outro componente independente, que ele chamou de " ytterbia ", para Ytterby , a vila na Suécia perto de onde encontrou o novo componente de érbio . Ele suspeitava que o itérbio fosse um composto de um novo elemento que ele chamou de "itérbio" (no total, quatro elementos receberam o nome da aldeia, sendo os outros ítrio , térbio e érbio ). Em 1907, a nova terra "lutécia" foi separada da itérbia, da qual o elemento "lutécio"Carl Auer von Welsbach e Charles James . Após alguma discussão, o nome de Marignac "itérbio" foi mantido. Uma amostra relativamente pura do metal não foi obtida até 1953. Atualmente, o itérbio é usado principalmente como dopante de aço inoxidável ou mídia de laser ativo , e menos frequentemente como fonte de raios gama .

O itérbio natural é uma mistura de sete isótopos estáveis, que juntos estão presentes em concentrações de 0,3 partes por milhão . Este elemento é extraído na China, Estados Unidos, Brasil e Índia na forma dos minerais monazita , euxenita e xenotime . A concentração de itérbio é baixa porque é encontrada apenas entre muitos outros elementos de terras raras ; além disso, está entre os menos abundantes. Uma vez extraído e preparado, o itérbio é um tanto perigoso como irritante para os olhos e a pele. O metal é um risco de incêndio e explosão.

Características

Propriedades físicas

O itérbio é um elemento químico macio, maleável e dúctil que exibe um brilho prateado brilhante quando puro. É um elemento de terras raras e é facilmente dissolvido pelos ácidos minerais fortes . Reage lentamente com água fria e oxida lentamente no ar. [8]

O itérbio tem três alótropos rotulados pelas letras gregas alfa, beta e gama; suas temperaturas de transformação são -13° C e 795°C, [8] embora a temperatura exata de transformação dependa da pressão e do estresse . [9] O alótropo beta (6,966 g/cm 3 ) existe à temperatura ambiente e tem uma estrutura cristalina cúbica de face centrada . O alótropo gama de alta temperatura (6,57 g/cm3 ) tem uma estrutura cristalina cúbica de corpo centrado . [8] O alfa alótropo (6,903 g/cm 3 ) tem um formato hexagonalestrutura cristalina e é estável a baixas temperaturas. [10] O alótropo beta tem uma condutividade elétrica metálica à pressão atmosférica normal, mas torna-se um semicondutor quando exposto a uma pressão de cerca de 16.000 atmosferas (1,6  GPa ). Sua resistividade elétrica aumenta dez vezes após a compressão para 39.000 atmosferas (3,9 GPa), mas depois cai para cerca de 10% de sua resistividade à temperatura ambiente em cerca de 40.000 atm (4,0 GPa). [8] [11]

Em contraste com outros metais de terras raras, que geralmente têm propriedades antiferromagnéticas e/ou ferromagnéticas em baixas temperaturas , o itérbio é paramagnético em temperaturas acima de 1,0 kelvin . [12] No entanto, o alótropo alfa é diamagnético . [9] Com um ponto de fusão de 824 °C e um ponto de ebulição de 1196 °C, o itérbio tem a menor faixa líquida de todos os metais. [8]

Ao contrário da maioria dos outros lantanídeos, que têm uma rede hexagonal compacta, o itérbio cristaliza no sistema cúbico de face centrada. O itérbio tem uma densidade de 6,973 g/cm 3 , que é significativamente menor que as dos lantanídeos vizinhos, túlio (9,32 g/cm 3 ) e lutécio (9,841 g/cm 3 ). Seus pontos de fusão e ebulição também são significativamente menores do que os de túlio e lutécio. Isso se deve à configuração eletrônica de camada fechada do itérbio ([Xe] 4f 14 6s 2 ), que faz com que apenas os dois elétrons 6s estejam disponíveis para ligação metálica(em contraste com os outros lantanídeos onde três elétrons estão disponíveis) e aumenta o raio metálico do itérbio . [10]

Propriedades químicas

O metal de itérbio mancha lentamente no ar, assumindo um tom dourado ou marrom. O itérbio finamente disperso oxida facilmente no ar e sob oxigênio. Misturas de itérbio em pó com politetrafluoretileno ou hexacloroetano queimam com uma chama verde-esmeralda luminosa. [13] O itérbio reage com o hidrogênio para formar vários hidretos não estequiométricos . O itérbio se dissolve lentamente em água, mas rapidamente em ácidos, liberando gás hidrogênio. [10]

O itérbio é bastante eletropositivo e reage lentamente com água fria e rapidamente com água quente para formar hidróxido de itérbio (III): [14]

2 Yb (s) + 6 H 2 O (l) → 2 Yb(OH) 3 (aq) + 3 H 2 (g)

O itérbio reage com todos os halogênios : [14]

2 Yb (s) + 3 F 2 (g) → 2 YbF 3 (s) [branco]
2 Yb (s) + 3 Cl 2 (g) → 2 YbCl 3 (s) [branco]
2 Yb (s) + 3 Br 2 (g) → 2 YbBr 3 (s) [branco]
2 Yb (s) + 3 I 2 (g) → 2 YbI 3 (s) [branco]

O íon itérbio(III) absorve luz na faixa de comprimentos de onda do infravermelho próximo , mas não na luz visível , então itérbio , Yb 2 O 3 , é de cor branca e os sais de itérbio também são incolores. O itérbio dissolve-se prontamente em ácido sulfúrico diluído para formar soluções que contêm os íons incolores Yb(III), que existem como complexos não-hidratos: [14]

2 Yb (s) + 3 H 2 SO 4 (aq) + 18 H
2
O
(l) → 2 [Yb(H 2 O) 9 ] 3+ (aq) + 3 SO2-4
_
(aq) + 3H2 ( g)

Yb(II) vs. Yb(III)

Embora geralmente trivalente, o itérbio forma facilmente compostos bivalentes. Este comportamento é incomum para lantanídeos , que formam quase exclusivamente compostos com um estado de oxidação de +3. O estado +2 tem uma configuração eletrônica de valência de 4 f 14 porque a camada f totalmente preenchida dá mais estabilidade. O íon itérbio(II) amarelo-esverdeado é um agente redutor muito forte e decompõe a água, liberando gás hidrogênio e, portanto, apenas o íon itérbio(III) incolor ocorre em solução aquosa . O samário e o túlio também se comportam assim no estado +2, mas o európio(II) é estável em solução aquosa. O itérbio metálico se comporta de maneira semelhante ao európio e aos metais alcalino-terrosos, dissolvendo-se em amônia para formar sais de eletreto azul. [10]

Isótopos

O itérbio natural é composto por sete isótopos estáveis : 168 Yb, 170 Yb, 171 Yb, 172 Yb, 173 Yb, 174 Yb e 176 Yb, sendo 174 Yb o mais comum, com 31,8% da abundância natural ). Foram observados 27 radioisótopos , sendo os mais estáveis 169 Yb com meia-vida de 32,0 dias, 175 Yb com meia-vida de 4,18 dias e 166 Yb com meia-vida de 56,7 horas. Todo o restante radioativoisótopos têm meia-vida inferior a duas horas, e a maioria deles tem meia-vida inferior a 20 minutos. O itérbio também possui 12 estados meta , sendo o mais estável 169m Yb ( t 1/2 46 segundos). [15] [16]

Os isótopos de itérbio variam em peso atômico de 147,9674 unidade de massa atômica (u) para 148 Yb a 180,9562 u para 181 Yb. O modo de decaimento primário de isótopos de itérbio mais leves que o isótopo estável mais abundante, 174 Yb, é a captura de elétrons , e o modo de decaimento primário para aqueles mais pesados ​​que 174 Yb é o decaimento beta . Os produtos primários de decaimento de isótopos de itérbio mais leves que 174 Yb são isótopos de túlio , e os produtos primários de decaimento de isótopos de itérbio com peso superior a 174 Yb são lutécioisótopos. [15] [16]

Ocorrência

O itérbio é encontrado com outros elementos de terras raras em vários minerais raros . É mais frequentemente recuperado comercialmente a partir de areia de monazita (0,03% de itérbio). O elemento também é encontrado em euxenita e xenotime . As principais áreas de mineração são China , Estados Unidos , Brasil , Índia , Sri Lanka e Austrália . As reservas de itérbio são estimadas em um milhão de toneladas . O itérbio é normalmente difícil de separar de outras terras raras, mas a troca iônica e a extração por solventetécnicas desenvolvidas em meados do século 20 simplificaram a separação. Compostos de itérbio são raros e ainda não foram bem caracterizados. A abundância de itérbio na crosta terrestre é de cerca de 3 mg/kg. [11]

Como um lantanídeo de número par, de acordo com a regra de Oddo-Harkins , o itérbio é significativamente mais abundante que seus vizinhos imediatos, túlio e lutécio , que ocorrem no mesmo concentrado em níveis de cerca de 0,5% cada. A produção mundial de itérbio é de apenas cerca de 50 toneladas por ano, refletindo que tem poucas aplicações comerciais. [11] Traços microscópicos de itérbio são usados ​​como dopante no laser Yb:YAG , um laser de estado sólido no qual o itérbio é o elemento que sofre emissão estimulada de radiação eletromagnética . [17]

O itérbio é frequentemente o substituto mais comum em minerais de ítrio . Em muito poucos casos/ocorrências conhecidos o itérbio prevalece sobre o ítrio, como, por exemplo, em xenotime -(Yb). Um relato de itérbio nativo do regolito da Lua é conhecido. [18]

Produção

É relativamente difícil separar o itérbio de outros lantanídeos devido às suas propriedades semelhantes. Como resultado, o processo é um pouco longo. Primeiro, minerais como monazita ou xenotime são dissolvidos em vários ácidos, como o ácido sulfúrico . O itérbio pode então ser separado de outros lantanídeos por troca iônica , assim como outros lantanídeos. A solução é então aplicada a uma resina , à qual diferentes lantanídeos se ligam em diferentes matérias. Este é então dissolvido usando agentes complexantes e, devido aos diferentes tipos de ligação exibidos pelos diferentes lantanídeos, é possível isolar os compostos. [19] [20]

O itérbio é separado de outras terras raras por troca iônica ou por redução com amálgama de sódio. No último método, uma solução ácida tamponada de terras raras trivalentes é tratada com liga de sódio-mercúrio fundido, que reduz e dissolve Yb 3+ . A liga é tratada com ácido clorídrico. O metal é extraído da solução como oxalato e convertido em óxido por aquecimento. O óxido é reduzido a metal por aquecimento com lantânio , alumínio , cério ou zircônio em alto vácuo. O metal é purificado por sublimação e coletado sobre uma placa condensada. [21]

Compostos

O comportamento químico do itérbio é semelhante ao do resto dos lantanídeos . A maioria dos compostos de itérbio são encontrados no estado de oxidação +3, e seus sais neste estado de oxidação são quase incolores. Como európio , samário e túlio , os trihaletos de itérbio podem ser reduzidos a dihaletos por hidrogênio , pó de zinco ou pela adição de itérbio metálico. [10] O estado de oxidação +2 ocorre apenas em compostos sólidos e reage de algumas maneiras de forma semelhante aos compostos de metais alcalino-terrosos ; por exemplo, o óxido de itérbio(II) (YbO) apresenta a mesma estrutura que o óxido de cálcio (CaO). [10]

Haletos

Estrutura cristalina do óxido de itérbio (III)

O itérbio forma dihaletos e trihaletos com os halogênios flúor , cloro , bromo e iodo . Os dihaletos são suscetíveis à oxidação aos trihaletos em temperatura ambiente e desproporcionais aos trihaletos e itérbio metálico em alta temperatura: [10]

3 YbX 2 → 2 YbX 3 + Yb (X = F , Cl , Br , I )

Alguns haletos de itérbio são usados ​​como reagentes na síntese orgânica . Por exemplo, o cloreto de itérbio(III) (YbCl 3 ) é um ácido de Lewis e pode ser usado como catalisador nas reações de Aldol [22] e Diels-Alder . [23] O iodeto de itérbio(II) (YbI 2 ) pode ser usado, como o iodeto de samário(II) , como agente redutor para reações de acoplamento . [24] O fluoreto de itérbio (III) (YbF 3 ) é usado como um preenchimento dentário inerte e não tóxicouma vez que libera continuamente íons de flúor , que são bons para a saúde bucal, e também é um bom agente de contraste de raios-X . [25]

Óxidos

O itérbio reage com o oxigênio para formar o óxido de itérbio(III) (Yb 2 O 3 ), que cristaliza na estrutura "sesquióxido tipo C de terras raras" que está relacionada à estrutura de fluorita com um quarto dos ânions removidos, levando ao itérbio átomos em dois ambientes diferentes de seis coordenadas (não octaédricos). [26] O óxido de itérbio(III) pode ser reduzido a óxido de itérbio(II) (YbO) com itérbio elementar, que cristaliza na mesma estrutura do cloreto de sódio . [10]

História

O itérbio foi descoberto pelo químico suíço Jean Charles Galissard de Marignac no ano de 1878. Enquanto examinava amostras de gadolinita , Marignac encontrou um novo componente na terra então conhecido como érbia , e ele o chamou de itérbia, para Ytterby , a vila sueca perto de onde ele encontrou o novo componente de érbio. Marignac suspeitava que a itérbia fosse um composto de um novo elemento que ele chamou de "itérbio". [11] [25] [27] [28] [29]

Em 1907, o químico francês Georges Urbain separou a itérbia de Marignac em dois componentes: neoitérbia e lutecia. Neoytterbia mais tarde ficou conhecido como o elemento itérbio, e a lutecia ficou conhecida como o elemento lutécio . O químico austríaco Carl Auer von Welsbach isolou independentemente esses elementos da itérbia mais ou menos na mesma época, mas os chamou de aldebaranium e cassiopeium; [11] o químico americano Charles James também isolou independentemente esses elementos mais ou menos na mesma época. [30] Urbain e Welsbach acusaram-se mutuamente de publicar resultados com base na outra parte. [31] [32] [33]A Comissão de Massa Atômica, composta por Frank Wigglesworth Clarke , Wilhelm Ostwald e Georges Urbain, que então era responsável pela atribuição de novos nomes de elementos, resolveu a disputa em 1909, dando prioridade a Urbain e adotando seus nomes como oficiais, com base sobre o fato de que a separação do lutécio do itérbio de Marignac foi descrita pela primeira vez por Urbain. [31] Depois que os nomes de Urbain foram reconhecidos, o neoitérbio foi revertido para itérbio.

As propriedades químicas e físicas do itérbio não puderam ser determinadas com precisão até 1953, quando o primeiro metal de itérbio quase puro foi produzido usando processos de troca iônica . [11] O preço do itérbio foi relativamente estável entre 1953 e 1998 em cerca de US$ 1.000/kg. [34]

Aplicativos

Fonte de raios gama

O isótopo de 169 Yb (com meia-vida de 32 dias), que é criado junto com o isótopo de 175 Yb de curta duração (meia-vida de 4,2 dias) por ativação de nêutrons durante a irradiação de itérbio em reatores nucleares , tem sido usado como uma fonte de radiação em máquinas de raios X portáteis . Como os raios X, os raios gama emitidos pela fonte passam pelos tecidos moles do corpo, mas são bloqueados por ossos e outros materiais densos. Assim, pequenas amostras de 169 Yb (que emitem raios gama) agem como pequenas máquinas de raios X úteis para radiografiade pequenos objetos. Experimentos mostram que radiografias tiradas com uma fonte de 169 Yb são aproximadamente equivalentes àquelas tiradas com raios X com energias entre 250 e 350 keV. 169 Yb também é usado em medicina nuclear . [35]

Relógios atômicos de alta estabilidade

Os relógios de itérbio detêm o recorde de estabilidade com tiques estáveis ​​em menos de duas partes em 1 quintilhão (2 × 10-18 ) . [36] Os relógios desenvolvidos no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) contam com cerca de 10.000 átomos de terras raras resfriados a 10 microkelvin (10 milionésimos de grau acima do zero absoluto ) e presos em uma rede óptica — uma série de panquecas poços em forma de luz laser. Outro laser que "marca" 518 trilhões de vezes por segundo provoca uma transição entre dois níveis de energia nos átomos. O grande número de átomos é fundamental para a alta estabilidade dos relógios.

As ondas de luz visíveis oscilam mais rápido do que as microondas e, portanto, os relógios ópticos podem ser mais precisos do que os relógios atômicos de césio . O Physikalisch-Technische Bundesanstalt está trabalhando em vários desses relógios ópticos. O modelo com um único íon itérbio capturado em uma armadilha de íons é altamente preciso. O relógio óptico baseado nele é exato para 17 dígitos após o ponto decimal. [37] Um par de relógios atômicos experimentais baseados em átomos de itérbio no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia estabeleceu um recorde de estabilidade. Os físicos do NIST relataram na edição de 22 de agosto de 2013 da Science Express que os tiques dos relógios de itérbio são estáveis ​​em menos de duas partes em 1 quintilhão .(1 seguido por 18 zeros), cerca de 10 vezes melhor do que os melhores resultados publicados anteriormente para outros relógios atômicos. Os relógios seriam precisos em um segundo por um período comparável à idade do universo. [38]

Dopagem de aço inoxidável

O itérbio também pode ser usado como dopante para ajudar a melhorar o refinamento do grão, a resistência e outras propriedades mecânicas do aço inoxidável . Algumas ligas de itérbio raramente são utilizadas na odontologia . [8] [11]

Ytterbium como dopante de mídia ativa

O íon Yb 3+ é usado como material de dopagem em meios de laser ativo , especificamente em lasers de estado sólido e lasers de fibra dupla . Os lasers de itérbio são altamente eficientes, possuem longa vida útil e podem gerar pulsos curtos; o itérbio também pode ser facilmente incorporado ao material usado para fazer o laser. [39] Os lasers de itérbio geralmente irradiam na banda de 1,06–1,12  µm sendo bombeados opticamente no comprimento de onda de 900 nm–1 µm, dependendo do hospedeiro e da aplicação. O pequeno defeito quântico torna o itérbio um potencial dopante para lasers eficientes e dimensionamento de energia . [40]

A cinética de excitações em materiais dopados com itérbio é simples e pode ser descrita dentro do conceito de seções efetivas ; para a maioria dos materiais laser dopados com itérbio (como para muitos outros meios de ganho oticamente bombeados), a relação de McCumber se mantém, [41] [42] [43] embora a aplicação aos materiais compósitos dopados com itérbio estivesse em discussão. [44] [45]

Normalmente, baixas concentrações de itérbio são usadas. Em altas concentrações, os materiais dopados com itérbio apresentam fotoescurecimento [46] (fibras de vidro) ou mesmo uma mudança para emissão de banda larga [47] (cristais e cerâmicas) em vez de ação eficiente do laser. Este efeito pode estar relacionado não apenas ao superaquecimento, mas também às condições de compensação de carga em altas concentrações de íons itérbio. [48]

Muito progresso foi feito nos lasers e amplificadores de escala de potência produzidos com fibras ópticas dopadas com itérbio (Yb). Os níveis de potência aumentaram a partir dos regimes de 1 kW devido aos avanços nos componentes, bem como nas fibras dopadas com Yb. A fabricação de fibras de Low NA, Large Mode Area permite a obtenção de qualidades de feixe quase perfeitas (M2<1,1) em níveis de potência de 1,5 kW a mais de 2 kW em ~1064 nm em uma configuração de banda larga. [49] As fibras LMA dopadas com itérbio também têm as vantagens de um diâmetro de campo modal maior, o que nega os impactos de efeitos não lineares, como a dispersão estimulada de Brillouin e a dispersão estimulada de Raman, que limitam a obtenção de níveis de potência mais altos e fornecem uma vantagem distinta sobre as fibras dopadas com itérbio de modo único.

Para alcançar níveis de potência ainda mais altos em sistemas de fibra à base de itérbio. todos os fatores da fibra devem ser considerados. Estes podem ser alcançados apenas através da otimização de todos os parâmetros da fibra de itérbio, desde as perdas de fundo do núcleo até as propriedades geométricas, a fim de reduzir as perdas de emenda dentro da cavidade. O dimensionamento de potência também requer a otimização de fibras passivas correspondentes dentro da cavidade óptica. [50] A otimização do próprio vidro dopado com itérbio através da modificação do vidro hospedeiro de vários dopantes também desempenha um papel importante na redução da perda de fundo do vidro, melhorias na eficiência de inclinação da fibra e melhor desempenho de fotoescurecimento, os quais contribuem a níveis de potência aumentados em sistemas de 1 µm.

Qubits de íons para computação quântica

O íon carregado 171 Yb + é usado em qubits de íons presos na computação quântica . [51] Portas de emaranhamento , como a porta de Mølmer–Sørensen , foram alcançadas endereçando os íons com lasers de pulso de modo bloqueado . [52]

Outros

O itérbio metálico aumenta sua resistividade elétrica quando submetido a altas tensões. Esta propriedade é usada em medidores de tensão para monitorar as deformações do solo causadas por terremotos e explosões. [53]

Atualmente, o itérbio está sendo investigado como um possível substituto para o magnésio em cargas pirotécnicas de alta densidade para chamas cinemáticas de infravermelho . Como o óxido de itérbio (III) tem uma emissividade significativamente maior na faixa de infravermelho do que o óxido de magnésio , uma intensidade radiante mais alta é obtida com cargas úteis baseadas em itérbio em comparação com aquelas comumente baseadas em magnésio/Teflon/Viton (MTV). [54]

Precauções

Embora o itérbio seja bastante estável quimicamente, ele é armazenado em recipientes herméticos e em uma atmosfera inerte, como uma caixa seca cheia de nitrogênio para protegê-lo do ar e da umidade. [55] Todos os compostos de itérbio são tratados como altamente tóxicos , embora estudos pareçam indicar que o perigo é mínimo. No entanto, os compostos de itérbio causam irritação na pele e nos olhos humanos, e alguns podem ser teratogênicos . [56] O pó de itérbio metálico pode entrar em combustão espontânea, [57] e os fumos resultantes são perigosos. Os incêndios de itérbio não podem ser extintos com água e apenas extintores de pó químico seco classe D podem extinguir os incêndios. [58]

Referências

  1. ^ Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química dos Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . pág. 112. ISBN 978-0-08-037941-8.
  2. ^ "Pesos Atômicos Padrão: Itérbio" . CIAAW . 2015.
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Leitura adicional

  • Guia para os Elementos - Edição Revisada , Albert Stwertka, (Oxford University Press; 1998) ISBN 0-19-508083-1 

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