Quelltext der Seite Ytterbium

{{Infobox Chemisches Element
<!--- Periodensystem --->
| Name         = Ytterbium
| Symbol       = Yb
| Ordnungszahl = 70
| Serie        = La
| Gruppe       = La
| Periode      = 6
| Block        = f
<!--- Allgemein --->
| Aussehen     = silbrig weiß
| CAS          = {{CASRN|7440-64-4}}
| EG-Nummer    = 231-173-2
| ECHA-ID      = 100.028.339
| Massenanteil = 2,5&nbsp;ppm (55. Rang)<ref name="Harry H. Binder">[[Harry H. Binder]]: ''Lexikon der chemischen Elemente.'' S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.</ref>
<!--- Atomar --->
| Hauptquelle = <ref>Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus [http://www.webelements.com/ytterbium/ www.webelements.com (Ytterbium)] entnommen.</ref>
| Atommasse = 173,045(10)<ref name="CIAAW">Standard Atomic Weight of Ytterbium Revised, 24 Aug 2015 16:53 [http://www.ciaaw.org/ytterbium.htm ciaaw.org]</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://cen.acs.org/articles/93/i37/Ytterbium-New-Atomic-Weight.html |titel=Ytterbium Gets A New Atomic Weight |abruf=2023-03-15}}<!--[http://www.iupac.org/news/news-detail/article/standard-atomic-weight-of-ytterbium-revised.html iupac.org]--></ref>
| Atomradius = 175
| AtomradiusBerechnet = 222
| KovalenterRadius = 187
| VanDerWaalsRadius = 
| Elektronenkonfiguration = <nowiki>[</nowiki>[[Xenon|Xe]]<nowiki>]</nowiki> 4[[F-Orbital|f]]<sup>14</sup> 6[[S-Orbital|s]]<sup>2</sup>
| Austrittsarbeit = 
| Ionisierungsenergie_1 = {{ZahlExp|6,254160|suffix=(12)|post=[[Elektronenvolt|eV]]<ref name="NIST-ASD-ytterbium">{{NIST-ASD|ytterbium|Abruf=2020-06-13}}</ref>}} ≈ {{ZahlExp|603,43|post=[[Joule|kJ]]/[[mol]]<ref name="Webelements-ytterbium">{{Webelements|ytterbium|atoms|Abruf=2020-06-13}}</ref>}}
| Ionisierungsenergie_2 = {{ZahlExp|12,179185|suffix=(25)|post=eV<ref name="NIST-ASD-ytterbium" />}} ≈ {{ZahlExp|1175,11|post=kJ/mol<ref name="Webelements-ytterbium" />}}
| Ionisierungsenergie_3 = {{ZahlExp|25,053|suffix=(25)|post=eV<ref name="NIST-ASD-ytterbium" />}} ≈ {{ZahlExp|2417,2|post=kJ/mol<ref name="Webelements-ytterbium" />}}
| Ionisierungsenergie_4 = {{ZahlExp|43,61|suffix=(4)|post=eV<ref name="NIST-ASD-ytterbium" />}} ≈ {{ZahlExp|4210|post=kJ/mol<ref name="Webelements-ytterbium" />}}
| Ionisierungsenergie_5 = {{ZahlExp|65,6|suffix=(3)|post=eV<ref name="NIST-ASD-ytterbium" />}} ≈ {{ZahlExp|6330|post=kJ/mol<ref name="Webelements-ytterbium" />}}
<!--- Physikalisch --->
| Aggregatzustand = fest
| Modifikationen = 
| Kristallstruktur = [[Kubisches Gitter|Kubisch-flächenzentriert]]
| Dichte = 6,973 g/cm<sup>3</sup> (25 [[Grad Celsius|°C]])<ref name="Greenwood">N. N. Greenwood, A. Earnshaw: ''Chemie der Elemente.'' 1. Auflage. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S.&nbsp;1579.</ref>
| RefTempDichte_K = 
| Mohshärte = 
| Magnetismus = [[Paramagnetismus|paramagnetisch]] ([[Magnetische Suszeptibilität|''χ<sub>m</sub>'']] = 3,4 · 10<sup>−5</sup>)<ref>Robert C. Weast (Hrsg.): ''CRC Handbook of Chemistry and Physics''. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.</ref>
| Schmelzpunkt_K = 1097
| Schmelzpunkt_C = 824
| Siedepunkt_K = 1703 K<ref name="Zhang">Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: ''Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks.'' In: ''[[Journal of Chemical & Engineering Data]].'' 56, 2011, S.&nbsp;328–337, [[doi:10.1021/je1011086]].</ref>
| Siedepunkt_C = 1430
| MolaresVolumen = 24,84 · 10<sup>−6</sup>
| Verdampfungswärme = 159 kJ·mol<sup>−1</sup><ref name="Zhang" />
| Schmelzwärme = 7,6
| Dampfdruck = 
| RefTempDampfdruck_K = 
| Schallgeschwindigkeit = 1590
| RefTempSchallgeschwindigkeit_K = 293,15
| SpezifischeWärmekapazität = <!--150-->
| RefTempSpezifischeWärmekapazität_K = 
| ElektrischeLeitfähigkeit = 4,0 · 10<sup>6</sup>
| RefTempElektrischeLeitfähigkeit_K = 
| Wärmeleitfähigkeit = 39
| RefTempWärmeleitfähigkeit_K = 
<!--- Chemisch --->
| Oxidationszustände = +2, '''+3'''
| Normalpotential = −2,22 [[Volt|V]] (Yb<sup>3+</sup> + 3&nbsp;e<sup>−</sup> → Yb)
| Elektronegativität = <!--1,1-->
| Quelle GHS-Kz   = <ref name="Sigma">{{Sigma-Aldrich|ALDRICH|466069|Name=Ytterbium|Abruf=2017-04-26}}</ref>
| GHS-Piktogramme = Pulver{{GHS-Piktogramme|02|07}}
| GHS-Signalwort  = Gefahr
| H               = {{H-Sätze|228|302|312|315|319|332|335}}
| EUH             = {{EUH-Sätze|-}}
| P               = {{P-Sätze|210|261|280|305+351+338}}
| Quelle P        = <ref name="Sigma" />
<!--- Isotope --->
| Isotope = 
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Yb
| Massenzahl = 168
| NH = 0,13
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Yb
| Massenzahl = 169
| NH = 0
| Halbwertszeit = 32,026 [[Tag|d]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]]
| Zerfallstyp1ZE = 0,909
| Zerfallstyp1ZP = [[Thulium|<sup>169</sup>Tm]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Yb
| Massenzahl = 170
| NH = 3,05
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{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Yb
| Massenzahl = 171
| NH = 14,3
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{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Yb
| Massenzahl = 172
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{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Yb
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{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Yb
| Massenzahl = 174
| NH = '''31,8'''
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Yb
| Massenzahl = 175
| NH = 0
| Halbwertszeit = 4,185 [[Tag|d]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]
| Zerfallstyp1ZE = 0,470
| Zerfallstyp1ZP = [[Lutetium|<sup>175</sup>Lu]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Yb
| Massenzahl = 176
| NH = 12,7
}}
}}

'''Ytterbium''' [{{IPA|ʏˈtɛrbiʊm}}, {{Audio|De-Ytterbium.ogg}}] ist ein [[chemisches Element]] mit dem [[Elementsymbol]] Yb und der [[Ordnungszahl]] 70. Im [[Periodensystem]] steht es in der Gruppe der [[Lanthanoide]] und zählt damit auch zu den [[Metalle der Seltenen Erden|Metallen der Seltenen Erden]]. Wie die anderen Lanthanoide ist Ytterbium ein silberglänzendes [[Schwermetall]]. Die Eigenschaften des Ytterbiums folgen nicht der [[Lanthanoidenkontraktion]], und auf Grund seiner [[Elektronenkonfiguration]] besitzt das Element eine deutlich geringere [[Dichte]] sowie einen niedrigeren [[Schmelzpunkt|Schmelz-]] und [[Siedepunkt]] als die benachbarten Elemente.

Ytterbium wurde 1878 von [[Jean Charles Galissard de Marignac]] bei der Untersuchung von [[Gadolinit]] entdeckt. 1907 trennten [[Georges Urbain]], [[Carl Auer von Welsbach]] und [[Charles James (Chemiker)|Charles James]] unabhängig voneinander ein weiteres Element, das [[Lutetium]], von Marignacs Ytterbium ab. Der bisherige Name wurde dabei nach längerer Diskussion entgegen den Wünschen Welsbachs, der ''Aldebaranium'' vorgeschlagen hatte, beibehalten.

Technisch werden das Element und seine Verbindungen auf Grund der komplizierten Abtrennung von den anderen Lanthanoiden nur in geringen Mengen, unter anderem als [[Dotierung]]smittel für [[Yttrium-Aluminium-Granat]]-[[Laser]] genutzt. [[Ytterbium(III)-chlorid]] und [[Ytterbium(II)-iodid]] sind Reagenzien in verschiedenen organischen Synthesereaktionen.

== Geschichte ==
[[Datei:Galissard de Marignac.jpg|mini|links|Jean Charles Galissard de Marignac]]
Ytterbium wurde 1878 vom Schweizer Chemiker [[Jean Charles Galissard de Marignac]] entdeckt. Er untersuchte Gadolinit genauer und versuchte durch Zersetzung von [[Nitrate]]n in heißem Wasser das unlösliche [[Erbium]] von den anderen Mineralbestandteilen abzutrennen. Dabei entdeckte er, dass die erhaltenen Kristalle nicht einheitlich aus rotem [[Erbiumnitrat]] bestanden, sondern weitere farblose Kristalle zurückblieben. Das gemessene [[Absorptionsspektrum]] zeigte, dass es sich um Kristalle eines bislang unbekannten Elements handeln muss. Dieses nannte er nach dem Fundort des Gadolinites in [[Ytterby]] ([[Schweden]]) sowie wegen der Ähnlichkeit zum [[Yttrium]] ''Ytterbium''. Eine Trennung der beiden Elemente gelang in einem anderen Experiment durch die Zugabe von [[Sulfoxylsäure|hyposchwefliger Säure]] zu einer Lösung der [[Chloride]].<ref>Jean Charles Galissard de Marignac: ''Sur l’ytterbine, terre nouvelle, contenu dans la gadolinite.'' In: ''Comptes Rendus.'' 87, 1878, S.&nbsp;578–581 ({{Gallica| ID = bpt6k3044x | Seite = 636}}).</ref><ref>Per Enghag: ''Encyclopedia of the elements: technical data, history, processing, applications.'' John Wiley & Sons, 2004, ISBN 3-527-30666-8, S.&nbsp;448 ({{Google Buch |BuchID=aff7sEea39EC |Seite=448}}).</ref>

1907 erkannten unabhängig voneinander der Franzose [[Georges Urbain]], der Österreicher [[Carl Auer von Welsbach]] und der Amerikaner [[Charles James (Chemiker)|Charles James]], dass das von Marignac gefundene Ytterbium kein Reinelement ist, sondern ein Gemisch zweier Elemente darstellt. Sie konnten dieses Gemisch in das nun reine Ytterbium und in [[Lutetium]] trennen. Dabei nannte Carl Auer von Welsbach die Elemente ''Aldebaranium'' (nach dem Stern [[Aldebaran]]) und ''Cassiopeium'', während Urbain Neoytterbium und Lutetium als Namen festlegte.<ref>C. Auer v. Welsbach: ''Die Zerlegung des Ytterbiums in seine Elemente.'' In: ''Monatshefte für Chemie.'' 29, 1908, S.&nbsp;181–225, [[doi:10.1007/BF01558944]].</ref><ref>M. G. Urbain: ''Un nouvel élément, le lutécium, résultant du dédoublement de l'ytterbium de Marignac.'' In: ''Comptes rendus.'' 145, 1908, S.&nbsp;759–762 ({{Gallica| ID = bpt6k3099v | Seite = 759}}).</ref> 1909 wurde vom internationalen Atomgewichts-Ausschuss, bestehend aus [[Frank Wigglesworth Clarke]], [[Wilhelm Ostwald]], [[Thomas Edward Thorpe]] und Georges Urbain, bestimmt, dass Urbain die Entdeckung des Lutetiums zusteht und damit auch die von ihm bestimmten Namen Bestand haben.<ref>F. W. Clarke, W. Ostwald, [[T. E. Thorpe]], G. Urbain: ''Bericht des Internationalen Atomgewichts-Ausschusses fuer 1909.'' In: ''Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft.'' 42, 1909, S.&nbsp;11–17, [[doi:10.1002/cber.19090420104]].</ref> Es wurde jedoch für das Ytterbium der alte Name Marignacs beibehalten.

Elementares Ytterbium wurde erstmals 1936 von [[Wilhelm Klemm (Chemiker)|Wilhelm Klemm]] und [[Heinrich Bommer]] erhalten. Sie gewannen das Metall durch Reduktion von [[Ytterbium(III)-chlorid]] mit [[Kalium]] bei 250&nbsp;°C. Weiterhin bestimmten sie die [[Kristallstruktur]] und die magnetischen Eigenschaften des Metalls.<ref>W. Klemm, H. Bommer: ''Zur Kenntnis der Metalle der seltenen Erden.'' In: ''Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie.'' 231, 1937, S.&nbsp;138–171, [[doi:10.1002/zaac.19372310115]].</ref>

== Vorkommen ==
Ytterbium ist auf der Erde ein seltenes Element, seine [[Liste der Häufigkeiten chemischer Elemente|Häufigkeit]] in der [[Kontinentale Erdkruste|kontinentalen Erdkruste]] beträgt etwa 3,2&nbsp;[[Parts per million|ppm]].<ref name="CRC">{{CRC Handbook |Auflage=90 |Titel=Geophysics, Astronomy, and Acoustics; Abundance of Elements in the Earth's Crust and in the Sea |Kapitel=14 |Startseite=18 |Endseite= }}</ref>

Ytterbium kommt als Bestandteil von Seltenerd-Mineralen, vor allem denjenigen des [[Yttrium]]s und der schwereren Lanthanoide wie [[Xenotim]] und [[Gadolinit]] vor. So enthält Xenotim aus [[Malaysia]] bis zu 6,2 % Ytterbium. [[Ceriterde]]n wie [[Monazit]] und [[Bastnäsit]] enthalten dagegen geringere Anteile an Ytterbium, so enthält Monazit je nach Lagerstätte zwischen 0,12 und 0,5 % des Elements.<ref name="Ullmann">Ian McGill: ''Rear Earth Elements.'' In: ''[[Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie|Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry]].'' Wiley-VCH, Weinheim 2005, [[doi:10.1002/14356007.a22_607]].</ref>

Es sind mehrere seltene [[Mineral]]e bekannt, in denen Ytterbium das häufigste Seltenerdmetall ist. Dazu zählen [[Xenotim-(Yb)]] mit einem Anteil von 32 Gewichtsprozent Ytterbium am Mineral und der [[Verhältnisformel]] (Yb<sub>0,40</sub>Y<sub>0,27</sub>Lu<sub>0,12</sub>Er<sub>0,12</sub>Dy<sub>0,05</sub>Tm<sub>0,04</sub>Ho<sub>0,01</sub>)PO<sub>4</sub><ref>Harvey M. Buck, Mark A. Cooper, Petr Cerny, Joel D. Grice, Frank C. Hawthorne: ''Xenotime-(Yb), YbPO<sub>4</sub>, a new mineral species from the Shatford Lake pegmatite group, southeastern Manitoba, Canada.'' In: ''Canadian Mineralogist.'' 37, 1999, S.&nbsp;1303–1306 ([http://www.minsocam.org/msa/ammin/TOC/Abstracts/2000_Abstracts/Sept00_Abstracts/Jambor_p1321_00.pdf Abstract in American Mineralogist, S. 1324.]; PDF; 81&nbsp;kB).</ref> und [[Keiviit-(Yb)]] mit der Verhältnisformel (Yb<sub>1,43</sub>Lu<sub>0,23</sub>Er<sub>0,17</sub>Tm<sub>0,08</sub>Y<sub>0,05</sub>Dy<sub>0,03</sub>Ho<sub>0,02</sub>)<sub>2</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>7</sub>.<ref>A. V. Voloshin, Ya. A. Pakhomovsky, F. N. Tyusheva: ''Keiviite Yb<sub>2</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>7</sub>, a new ytterbium silicate from amazonitic pegmatites of the Kola Peninsula.'' In: ''Mineralog. Zhurnal.'' 5-5, 1983, S.&nbsp;94–99 ([http://www.minsocam.org/ammin/AM69/AM69_1190.pdf Abstract in American Mineralogist, S.&nbsp;1191.]; PDF; 853&nbsp;kB).</ref> Diese Minerale sind jeweils Teile einer [[Mischkristallreihe]], aus der auch andere natürlich vorkommende Zusammensetzungen, vor allem mit Yttrium als Hauptbestandteil, bekannt sind.

Wichtigste Quellen für Ytterbium sind die Monazit- und Xenotimvorkommen in [[Volksrepublik China|China]] und Malaysia (dort als Begleitmineral von [[Kassiterit]]). Auf Grund der geringen Nachfrage wird die Situation der Versorgung mit Ytterbium nicht als kritisch angesehen.<ref>Harald Elsner: ''Kritische Versorgungslage mit schweren Seltenen Erden – Entwicklung „Grüner Technologien“ gefährdet?'' In: ''Commodity Top News.'' Nr. 36, 2011. [http://www.bgr.bund.de/DE/Gemeinsames/Produkte/Downloads/Commodity_Top_News/Rohstoffwirtschaft/36_kritische-versorgungslage.pdf?__blob=publicationFile&v=4 (pdf)]</ref>

Die chemische Evolution von Ytterbium, die auf der Fähigkeit zum Einfangen schneller Neutronen basiert, wird mit der Verwandlung von Sternen in [[Roter Riese|Rote Riesen]], mit [[Supernova]]e und der Kollision von [[Neutronenstern]]en in Verbindung gebracht.<ref>Martin Montelius, R. Forsberg, N. Ryde u.&nbsp;a.: ''Chemical Evolution of Ytterbium in the Galactic Disk.'' Astronomy & Astrophysics Manuscripts, 3. Februar 2022 [https://arxiv.org/abs/2202.00691 Online]</ref>

== Gewinnung und Darstellung ==
[[Datei:Ytterbium 6.jpg|links|mini|Ytterbium Klumpen in Glasampulle]]
Die Gewinnung von Ytterbium ist vor allem durch die schwierige Trennung der Lanthanoide kompliziert und langwierig. Die Ausgangsminerale wie Monazit oder Xenotim werden zunächst mit Säuren oder Laugen aufgeschlossen und in Lösung gebracht. Die Trennung des Ytterbiums von den anderen Lanthanoiden ist dann durch verschiedene Methoden möglich, wobei die Trennung durch [[Ionenaustausch]] die technisch wichtigste Methode für Ytterbium, wie auch für andere seltene Lanthanoide, darstellt. Dabei wird die Lösung mit den seltenen Erden auf ein geeignetes [[Harz (Material)|Harz]] aufgetragen, an das die einzelnen Lanthanoid-Ionen unterschiedlich stark binden. Anschließend werden sie in einer [[Trennsäule]] mit Hilfe von [[Komplexbildner]]n wie [[Ethylendiamintetraessigsäure|EDTA]], [[DTPA]] oder [[HEDTA]] vom Harz gelöst, und durch die unterschiedlich starke Bindung am Harz erzielt man somit die Trennung der einzelnen Lanthanoide.<ref name="Ullmann" /><ref>V. M. Gelis, E. A. Chuveleva, L. A. Firsova, E. A. Kozlitin, I. R. Barabanov: ''Optimization of Separation of Ytterbium and Lutetium by Displacement Complexing Chromatography.'' In: ''Russian Journal of Applied Chemistry.'' 78, 2005, S.&nbsp;1420–1426, [[doi:10.1007/s11167-005-0530-6]].</ref><ref>Halina Hubicka, Dorota Drobek: ''Anion-exchange method for separation of ytterbium from holmium and erbium.'' In: ''Hydrometallurgy.'' 47, 1997, S.&nbsp;127–136, [[doi:10.1016/S0304-386X(97)00040-6]].</ref>

Eine chemische Trennung ist über unterschiedliche Reaktionen von Ytterbium-, Lutetium- und [[Thuliumacetat]] mit [[Natriumamalgam]] möglich. Dabei bildet Ytterbium ein [[Amalgam]], während die Lutetium- und Thuliumverbindungen nicht reagieren.<ref>Joseph K. Marsh: ''4. Rare-earth metal amalgams. Part III. The separation of ytterbium from its neighbours.'' In: ''Journal of the Chemical Society (Resumed).'' 1943, S.&nbsp;8, [[doi:10.1039/JR9430000008]].</ref>

Die Gewinnung metallischen Ytterbiums kann durch [[Elektrolyse]] einer Schmelze aus [[Ytterbium(III)-fluorid]] und [[Ytterbium(III)-chlorid]] erfolgen, mit Alkali- oder Erdalkalimetallhalogeniden zur Schmelzpunktreduktion, sowie flüssigem [[Cadmium]] oder [[Zink]] als [[Kathode]]. Daneben lässt es sich auch durch metallothermische [[Reduktion (Chemie)|Reduktion]] von Ytterbium(III)-fluorid mit [[Calcium]], oder [[Ytterbium(III)-oxid]] mit [[Lanthan]] oder [[Cer]] herstellen. Wird die letzte Reaktion im Vakuum ausgeführt, [[Destillation|destilliert]] Ytterbium ab und kann so von anderen Lanthanoiden getrennt werden.<ref name="Ullmann" />
<div style="clear:left;"></div>

== Eigenschaften ==
=== Physikalische Eigenschaften ===
[[Datei:Face-centered cubic.svg|mini|links|Kristallstruktur von Ytterbium, a&nbsp;=&nbsp;548,1&nbsp;pm]]
Ytterbium ist wie die anderen Lanthanoide ein silberglänzendes, weiches [[Schwermetall]]. Es besitzt mit 6,973&nbsp;g/cm<sup>3</sup> eine ungewöhnlich niedrige [[Dichte]], die deutlich niedriger ist als diejenige der benachbarten Lanthanoide wie [[Thulium]] bzw. Lutetium und vergleichbar mit der von [[Neodym]] oder [[Praseodym]] ist. Vergleichbares gilt auch für den verhältnismäßig niedrigen [[Schmelzpunkt]] von 824&nbsp;°C und den [[Siedepunkt]] von 1430&nbsp;°C (Lutetium: Schmelzpunkt 1652&nbsp;°C, Siedepunkt 3330&nbsp;°C). Diese Werte stehen der sonst geltenden [[Lanthanoidenkontraktion]] entgegen und werden durch die [[Elektronenkonfiguration]] [Xe] 4f<sup>14</sup> 6s<sup>2</sup> des Ytterbiums verursacht. Durch die vollständig gefüllte f-Schale stehen nur zwei [[Valenzelektron]]en für metallische Bindungen zur Verfügung und es kommt daher zu geringeren Bindungskräften und zu einem deutlich größeren Metallatomradius.<ref name="HoWi1938" />

Es sind drei verschiedene [[Kristallstruktur]]en bei Atmosphärendruck sowie drei weitere [[Hochdruckmodifikation]]en des Ytterbiums bekannt. Bei Raumtemperatur kristallisiert das Metall in einer [[Kubisches Kristallsystem|kubisch-dichtesten Kugelpackung]] mit dem [[Gitterparameter]] a&nbsp;=&nbsp;548,1&nbsp;pm.<ref>H. T. Hall, J. D. Barnett, L. Merrill: ''Ytterbium: Transition at High Pressure from Face-Centered Cubic to Body-Centered Cubic Structure.'' In: ''Science.'' 139, 1963, S.&nbsp;111–112, [[doi:10.1126/science.139.3550.111]].</ref> Bei höheren Temperaturen und Drücken geht diese Struktur in eine kubisch-innenzentrierte Kugelpackung über, wobei bei Atmosphärendruck die Übergangstemperatur bei etwa 770&nbsp;°C, und bei Raumtemperatur der Übergangsdruck bei 4&nbsp;GPa liegt.<ref>A. Jayaraman: ''Fusion Curve of Europium, Fusion, and fcc-bcc Transformation in Ytterbium at High Pressures.'' In: ''Physical Review.'' 135, 1964, S.&nbsp;A1056–A1059, [[doi:10.1103/PhysRev.135.A1056]].</ref> Bei tiefen Temperaturen ist eine [[Hexagonales Kristallsystem|hexagonal-dichteste Struktur]] stabil, wobei der strukturelle [[Phasenübergang]], welcher zwischen 0 und 45&nbsp;°C liegt, stark abhängig ist von Reinheit, Druck und [[Spannung (Mechanik)|Spannungen]] im Metall. Diese Phasen besitzen unterschiedlichen [[Magnetismus]]. Während die hexagonale Phase (wie durch die vollständig besetzten Orbitale zu erwarten) [[Diamagnetismus|diamagnetisch]] ist, zeigt die kubisch-flächenzentrierte Struktur [[Paramagnetismus]] (wahrscheinlich durch geringe Mengen Yb<sup>3+</sup> im Metall).<ref>E. Bucher, P. Schmidt, A. Jayaraman, K. Andres, J. Maita, K. Nassau, P. Dernier: ''New First-Order Phase Transition in High-Purity Ytterbium Metal.'' In: ''Physical Review B.'' 2, 1970, S.&nbsp;3911–3917, [[doi:10.1103/PhysRevB.2.3911]].</ref>

Die Reihenfolge der Hochdruckmodifikationen entspricht nicht der bei anderen Lanthanoiden häufig zu findenden Reihenfolge. So sind keine Modifikationen des Ytterbiums mit einer doppelt-hexagonal-dichtesten Struktur oder einer [[Samarium]]-Struktur bekannt. Auf die ab 4&nbsp;GPa stabile kubisch-innenzentrierte Struktur folgt bei 26&nbsp;GPa eine hexagonal-dichteste Phase. Der nächste Phasenübergang erfolgt bei weiterer Druckerhöhung bei 53&nbsp;GPa und oberhalb dieses Druckes bildet sich wiederum eine kubisch-dichteste Struktur aus. Ein weiterer bekannter Phasenübergang erfolgt bei 98&nbsp;GPa. Ab diesem Druck ist bis mindestens 202&nbsp;GPa eine hexagonale Struktur am stabilsten, mit der {{Raumgruppe|P3121|lang}}, was auch ''h''P3-Struktur genannt wird. Mit der Druckerhöhung erfolgt auch eine Änderung der Elektronenstruktur des Ytterbiums, wobei ein Elektron vom f-Orbital in ein d-Orbital übergeht, und die Elektronenkonfiguration ist dann wie bei anderen Lanthanoiden dreiwertig ''(trivalent)''.<ref>Gary Chesnut, Yogesh Vohra: ''Structural and Electronic Transitions in Ytterbium Metal to 202 GPa.'' In: ''Physical Review Letters.'' 82, 1999, S.&nbsp;1712–1715, [[doi:10.1103/PhysRevLett.82.1712]].</ref>

=== Chemische Eigenschaften ===
Ytterbium ist ein typisches unedles Metall, das vor allem bei höheren Temperaturen mit den meisten [[Nichtmetalle]]n reagiert. Mit [[Sauerstoff]] reagiert es bei [[Standardbedingungen]] an trockener Luft langsam, schneller bei Anwesenheit von Feuchtigkeit. Feinverteiltes metallisches Ytterbium ist, wie andere unedle Metalle, an Luft und unter Sauerstoff entzündlich. Mischungen von feinverteiltem Ytterbium und Organohalogenverbindungen wie [[Hexachlorethan]] oder [[Polytetrafluorethylen]] brennen mit smaragdgrüner Flamme.<ref>[[Ernst-Christian Koch]], Volker Weiser, Evelin Roth, Sebastian Knapp, Stefan Kelzenberg: ''Combustion of Ytterbium Metal.'' In: ''Propellants, Explosives, Pyrotechnics.'' 37, 2012, S.&nbsp;9–11, [[doi:10.1002/prep.201100141]].</ref> Die Reaktion von Ytterbium mit [[Wasserstoff]] ist keine vollständige, denn der Wasserstoff tritt in die [[Oktaederlücke]]n der Metallstruktur ein und es bilden sich nicht-[[Stöchiometrie|stöchiometrische]] [[Hydrid]]-Phasen aus, wobei die Zusammensetzung von der Temperatur und dem Wasserstoffdruck abhängt.<ref name="HoWi1938">{{Holleman-Wiberg|Auflage=102 |Startseite=1938 |Endseite=1944 }}</ref><ref name="Ullmann" />

In Wasser löst sich Ytterbium nur langsam, in Säuren schneller unter Wasserstoffbildung. In Lösung liegen meist dreiwertige, farblose Ytterbiumionen in Form des Hydrates [Yb(H<sub>2</sub>O)<sub>9</sub>]<sup>3+</sup>vor. Das gelbgrüne zweiwertige Ytterbiumion ist in wässriger Lösung nicht stabil, es oxidiert unter Wasserstoffbildung mit einer [[Halbwertszeit]] von etwa 2,8 Stunden zum dreiwertigen Ion.<ref name="HoWi1938" /> Wird Ytterbium in flüssigem [[Ammoniak]] gelöst, bildet sich wie bei [[Natrium]] durch [[Solvatisiertes Elektron|solvatisierte Elektronen]] eine blaue Lösung.<ref name="Römpp">{{RömppOnline|ID=RD-25-00061|Name=Ytterbium|Abruf=2012-02-20}}</ref>

== Isotope ==
Es sind insgesamt 33 [[Isotop]]e zwischen <sup>148</sup>Yb und <sup>181</sup>Yb sowie weitere 12 [[Kernisomer]]e des Ytterbiums bekannt. Von diesen kommen sieben mit unterschiedlicher Häufigkeit in der Natur vor. Das Isotop mit dem größten Anteil an der natürlichen Isotopenzusammensetzung ist <sup>174</sup>Yb mit einem Anteil von 31,8 %, gefolgt von <sup>172</sup>Yb mit 21,9 %, <sup>173</sup>Yb mit 16,12 %, <sup>171</sup>Yb mit 14,3 % und <sup>176</sup>Yb mit 12,7 %. <sup>170</sup>Yb und <sup>168</sup>Yb sind mit Anteilen von 3,05 bzw. 0,13 % deutlich seltener.<ref name="nubase">G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: ''The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties.'' In: ''Nuclear Physics.'' Band A 729, 2003, S.&nbsp;3–128. {{doi|10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001}}. ([http://amdc.in2p3.fr/nubase/nubase2003/Nubase2003.pdf PDF]; 1,0&nbsp;MB).</ref>

Das [[Radioaktivität|radioaktive]] Isotop <sup>169</sup>Yb mit einer [[Halbwertszeit]] von 32 Tagen entsteht zusammen mit dem kurzlebigen <sup>175</sup>Yb (Halbwertszeit 4,2 Tage) durch [[Neutronenaktivierung]] bei der Bestrahlung von Ytterbium in [[Kernreaktor]]en. Es kann als [[Gammastrahlung|Gammastrahlenquelle]], etwa in der [[Nuklearmedizin]] und [[Radiographie]], genutzt werden.<ref>R. Halmshaw: ''Industrial radiology: theory and practice.'' 2. Auflage. Springer, 1995, ISBN 0-412-62780-9, S.&nbsp;60–61 ({{Google Buch |BuchID=wJqBSA1exqoC |Seite=60}}).</ref><ref name="Römpp" />

== Verwendung ==
Ytterbium und seine Verbindungen werden nur in sehr geringem Umfang kommerziell eingesetzt. Als [[Legierung]]sbestandteil verbessert es die [[Kornfeinung]], Festigkeit und mechanischen Eigenschaften rostfreien [[Stahl]]s. Es wurde untersucht, Ytterbiumlegierungen in der Zahnmedizin zu nutzen.<ref name="Emsley">John Emsley: ''Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements.'' Oxford University Press, 2001, ISBN 0-19-850341-5, S.&nbsp;492–494 ({{Google Buch |BuchID=Yhi5X7OwuGkC |Seite=492}}).</ref>

Ytterbium wird wie andere Lanthanoide als [[Dotierung]]smittel für [[Yttrium-Aluminium-Granat]]-[[Laser]] ([[Yb:YAG-Laser]]) genutzt. Vorteile gegenüber [[Nd:YAG-Laser]]n liegen in der höheren möglichen maximalen Dotierung, einer längeren [[Lebensdauer (Physik)|Lebensdauer]] des höheren [[Energieniveau]]s sowie einer größeren Absorptions-Bandbreite.<ref>John C. Ion: ''Laser processing of engineering materials: principles, procedure and industrial application.'' Butterworth-Heinemann, 2005, ISBN 0-7506-6079-1, S.&nbsp;97 ({{Google Buch |BuchID=eV7o7F2MYUUC |Seite=97}}).</ref> Auch in [[Faserlaser]]n ist Ytterbium ein wichtiges Dotierungsmittel, das auf Grund ähnlicher Vorteile wie beim YAG-Laser besonders für Hochleistungsfaserlaser genutzt werden kann. Dazu zählen die hohe Dotierung, ein großer Absorptionsbereich zwischen 850 und 1070&nbsp;nm und ebenso der große Emissionsbereich zwischen 970 und 1200&nbsp;nm.<ref>Michel J. F. Digonnet: ''Rare-Earth-Doped Fiber Lasers and Amplifiers.'' 2. Auflage. CRC Press, 2001, ISBN 0-8247-4164-1, S.&nbsp;167–170 ({{Google Buch |BuchID=cogRJ6Lr-1gC |Seite=169}}).</ref>

Experimentell wurde Ytterbium als Alternative zu [[Caesium]] für den Betrieb von [[Atomuhr]]en untersucht. Dabei konnte eine viermal so hohe [[Präzision]] wie bei einer Caesium-Atomuhr gemessen werden.<ref>N. Lemke, A. Ludlow, Z. Barber, T. Fortier, S. Diddams, Y. Jiang, S. Jefferts, T. Heavner, T. Parker, C. Oates: ''Spin-1/2 Optical Lattice Clock.'' In: ''Physical Review Letters.'' 103, 2009, S.&nbsp;063001–063004, [[doi:10.1103/PhysRevLett.103.063001]].</ref>

Ytterbium wird zurzeit als Ersatz für [[Magnesium]] in schweren Wirkladungen für kinematische [[Täuschkörper|Infrarottäuschkörper]] untersucht. Dabei zeigt Ytterbium aufgrund einer deutlich höheren [[Emissionsgrad|Emissivität]] von [[Ytterbium(III)-oxid]] im Infrarotbereich im Vergleich zu [[Magnesiumoxid]] eine höhere Strahlungsleistung als herkömmliche Wirkmassen auf der Basis von [[Magnesium/Teflon/Viton]] (MTV).<ref>Ernst-Christian Koch, Arno Hahma: ''Metal-Fluorocarbon Pyrolants. XIV: High Density-High Performance Decoy Flare Compositions Based on Ytterbium/Polytetrafluoroethylene/Viton®.'' In: ''Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie.'' 2012, S.&nbsp;721–724, [[doi:10.1002/zaac.201200036]].</ref>

== Biologische Bedeutung und Toxizität ==
Ytterbium kommt nur in minimalen Mengen im Körper vor und besitzt keine biologische Bedeutung. Nur wenige Lebewesen wie [[Flechte]]n sind in der Lage, Ytterbium aufzunehmen, und besitzen Ytterbiumgehalte von über 900&nbsp;ppb.<ref name="Emsley" /> Bei [[Braunalgen]] ''([[Sargassum polycystum]])'' wurde eine [[Biosorption]] von 0,7 bis 0,9&nbsp;mmol·g<sup>−1</sup> gemessen.<ref>Vivian Diniz, Bohumil Volesky: ''Biosorption of La, Eu and Yb using Sargassum biomass.'' In: ''Water Research.'' 39, 2005, S.&nbsp;239–247, [[doi:10.1016/j.watres.2004.09.009]].</ref>

Ytterbium und seine löslichen Verbindungen sind leicht toxisch, für Ytterbium(III)-chlorid wurde bei Mäusen ein [[Letale Dosis|LD<sub>50</sub>-Wert]] von 395&nbsp;mg/kg für [[intraperitoneal]]e und 6700&nbsp;mg/kg für [[peroral]]e Gabe bestimmt. Im Tierversuch an [[Kaninchen]] reizt Ytterbiumchlorid die Augen nur leicht und Haut nur bei Verletzungen.<ref>Thomas J. Haley, N. Komesu, A.M. Flesher, L. Mavis, J. Cawthorne, H.C. Upham: ''Pharmacology and toxicology of terbium, thulium, and ytterbium chlorides.'' In: ''[[Toxicology and Applied Pharmacology]].'' 5, 1963, S.&nbsp;427–436, [[doi:10.1016/0041-008X(63)90014-0]].</ref> Ytterbium gilt als [[teratogen]]; in einer Studie mit [[Goldhamster]]-Embryos wurden nach Gabe von Ytterbiumchlorid Skelettänderungen wie zusammengewachsene oder zusätzliche [[Rippe]]n oder Veränderungen an der [[Wirbelsäule]] festgestellt.<ref>T.F. Gale: ''The embryotoxicity of ytterbium chloride in golden hamsters.'' In: ''[[Teratology]].'' 11, 1975, S.&nbsp;289–295. PMID 807987.</ref>

== Verbindungen ==
Es sind Verbindungen des Ytterbiums in der Oxidationsstufe +2 und +3 bekannt, wobei wie bei allen Lanthanoiden +3 die häufigere und stabilere Stufe ist.

=== Halogenide ===
Mit den Halogenen [[Fluor]], [[Chlor]], [[Brom]] und [[Iod]] bildet Ytterbium zwei Reihen von Salzen mit den Formeln YbX<sub>2</sub> und YbX<sub>3</sub>. Die Dihalogenide oxidieren dabei leicht zu den Trihalogeniden, bei höheren Temperaturen disproportionieren sie zu Ytterbiumtrihalogeniden und Ytterbium.
:<math>\mathrm{3\ YbCl_2 \longrightarrow 2\ YbCl_3 + Yb}</math>
Mehrere Ytterbiumhalogenide werden als Reagenz in organischen Synthesen verwendet. So ist [[Ytterbium(III)-chlorid]] eine [[Lewis-Säure]] und kann als [[Katalysator]] etwa in [[Aldol-Reaktion]]en,<ref>Sha Lou, John A. Westbrook, Scott E. Schaus: ''Decarboxylative Aldol Reactions of Allyl β-keto Esters via Heterobimetallic Catalysis.'' In: ''Journal of the American Chemical Society.'' 126, 2004, S.&nbsp;11440–11441, [[doi:10.1021/ja045981k]].</ref> [[Diels-Alder-Reaktion]]en oder [[Allylierung]]en genutzt werden.<ref>Xinggao Fang, John G. Watkin, Benjamin P. Warner: ''Ytterbium trichloride-catalyzed allylation of aldehydes with allyltrimethylsilane.'' In: ''Tetrahedron Letters.'' 41, 2000, S.&nbsp;447–449, [[doi:10.1016/S0040-4039(99)02090-0]].</ref> [[Ytterbium(II)-iodid]] kann wie [[Samarium(II)-iodid]] als [[Reduktionsmittel]] oder für [[Kupplungsreaktion]]en eingesetzt werden.<ref>P. Girard, J. L. Namy, H. B. Kagan: ''Divalent lanthanide derivatives in organic synthesis. 1. Mild preparation of samarium iodide and ytterbium iodide and their use as reducing or coupling agents.'' In: ''Journal of the American Chemical Society.'' 102, 1980, S.&nbsp;2693–2698, [[doi:10.1021/ja00528a029]].</ref>

[[Ytterbium(III)-fluorid]] wird als inerter und nicht giftiger Füllstoff in der [[Zahnmedizin]] verwendet. Es setzt kontinuierlich das für die Zahngesundheit wichtige Fluorid frei und ist zudem ein gutes [[Röntgenkontrastmittel]].<ref>Per Enghag: ''Encyclopedia of the elements: technical data, history, processing, applications.'' John Wiley & Sons, 2004, ISBN 3-527-30666-8, S.&nbsp;490 ({{Google Buch |BuchID=aff7sEea39EC |Seite=490}}).</ref>

=== Metallorganische Verbindungen ===
Es sind eine Reihe von [[Metallorganische Chemie|metallorganischen]] Verbindungen bekannt. Verbindungen mit einer Sigma-Bindung zwischen Ytterbium und Kohlenstoff sind nur in geringem Umfang bekannt, da es bei diesen wie bei vielen Übergangsmetallen leicht zu Folgereaktionen wie [[β-Hydrideliminierung]]en kommt. Sie sind daher mit sterisch anspruchsvollen [[Rest (Chemie)|Resten]] wie der [[Butylgruppe|''tert''-Butylgruppe]] oder einer größeren Zahl kleiner Reste wie in einem Hexamethylytterbat-Komplex [Yb(CH<sub>3</sub>)<sub>6</sub>]<sup>3+</sup> stabil. Die wichtigsten [[Ligand]]en des Ytterbiums sind [[Cyclopentadien]]yl und dessen Derivate. [[Sandwichkomplex]]e des Ytterbiums sind nicht mit Cyclopentadienyl, sondern nur mit größeren Liganden wie Pentaphenylcyclopentadienyl bekannt.<ref>Glen B. Deacon, Craig M. Forsyth, Florian Jaroschik, Peter C. Junk, Danielle L. Kay, Thomas Maschmeyer, Anthony F. Masters, Jun Wang, Leslie D. Field: ''Accessing Decaphenylmetallocenes of Ytterbium, Calcium, and Barium by Desolvation of Solvent-Separated Ion Pairs: Overcoming Adverse Solubility Properties.'' In: ''Organometallics.'' 27, 2008, S.&nbsp;4772–4778, [[doi:10.1021/om800501z]].</ref>  Weiterhin kennt man Komplexe mit [[Haptizität|η<sup>5</sup>]] koordinierten  Cyclopentadienyl-Liganden: CpYbX<sub>2</sub>, Cp<sub>2</sub>YbX und Cp<sub>3</sub>Yb (X kann dabei ein Halogenid, Hydrid, Alkoxid oder weiteres sein).<ref>Christoph Elschenbroich: ''Organometallchemie.'' 6. Auflage. Teubner Wiesbaden, 2008, ISBN 978-3-8351-0167-8, S.&nbsp;573–583.</ref>

=== Weitere Verbindungen ===
Mit Sauerstoff reagiert Ytterbium zu [[Ytterbium(III)-oxid]], Yb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, das wie die anderen dreiwertigen Oxide der schwereren Lanthanoide in der kubischen Lanthanoid-C-Struktur kristallisiert. Dieses lässt sich durch Reaktion mit elementarem Ytterbium zu [[Ytterbium(II)-oxid]] reduzieren, das in einer [[Natriumchlorid]]-Struktur kristallisiert.<ref name="HoWi1938" />

Eine Übersicht über Ytterbiumverbindungen bietet die [[:Kategorie:Ytterbiumverbindung]].

== In der Popkultur ==
In der Serie ''[[Warehouse 13]]'' befindet sich die [[Büchse der Pandora]] in einer Kammer aus Ytterbium im Warehouse, bis dieses zerstört wird und die Hoffnung die Büchse verlässt.

== Literatur ==
* Ian McGill: ''Rare Earth Elements.'' In: ''[[Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie|Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry]].'' Wiley-VCH, Weinheim 2005, {{DOI|10.1002/14356007.a22_607}}.

== Weblinks ==
{{Commonscat}}
{{Wiktionary}}
* {{RömppOnline|ID=RD-25-00061|Name=Ytterbium|Abruf=2012-02-20}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Periodensystem}}

{{Exzellent|26. März 2012|101240498}}

{{Normdaten|TYP=s|GND=4190434-5|LCCN=sh/85/149406}}