Erbium

Erbium
←  Holmium | Thulium  →
68 Er ↓ fm 68 Er
Udseende af et simpelt stof
Erbium prøve
Atom egenskaber
Navn, symbol, nummer	Erbium / Erbium (Er), 68
Gruppe , punktum , blok	3 (forældet 3), 6, f-element
Atommasse ( molær masse )	167.259(3) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration	[Xe] 6s 2 4f 12
Atomradius	178 kl
Kemiske egenskaber
kovalent radius	157  kl
Ion radius	(+3e) 88.1  kl
Elektronegativitet	1,24 (Pauling-skala)
Elektrodepotentiale	Er←Er 3+ -2,32 V
Oxidationstilstande	+3
Ioniseringsenergi (første elektron)	581,0 (6,02)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof
Tæthed ( i.a. )	9,06 g/cm³
Smeltetemperatur	1802K _
Kogetemperatur	3136K _
Oud. fordampningsvarme	317 kJ/mol
Molær varmekapacitet	28,12 [2]  J/(K mol)
Molært volumen	18,4  cm³ / mol
Krystalgitteret af et simpelt stof
Gitterstruktur	Sekskantet
Gitterparametre	a=3,560 c=5,587  Å
c / a -forhold	1.570
Andre egenskaber
Varmeledningsevne	(300 K) (14,5) W/(m K)
CAS nummer	7440-52-0
længst levede isotoper
Isotop Udbredelse _ Halvt liv Decay kanal Forfaldsprodukt 160 Er synth. 28.58 timer EZ 160 Ho 162 Er 0,139 % stabil - - 164 Er 1,601 % stabil - - 165 Er synth. 10.36 timer EZ 165 Ho 166 Er 33,503 % stabil - - 167 Er 22,869 % stabil - - 168 Er 26,978 % stabil - - 169 Er synth. 9,4 dage β - 169 Tm 170 Er 14,910 % stabil - - 171 Er synth. 7.516 timer β - 171 Tm 172 Er synth. 49,3 timer β - 172 Tm

Erbium ( kemisk symbol  - Er ; lat.  Erbium ) - et kemisk grundstof af den 3. gruppe (ifølge den forældede klassifikation - en sideundergruppe af den tredje gruppe, IIIB) i den sjette periode af det periodiske system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 68.

Tilhører Lanthanide- familien .

Det simple stof erbium er et blødt , sølvfarvet sjældent jordmetal .

Opdagelseshistorie

Erbium blev først isoleret i 1843 af den svenske kemiker Carl Gustav Mosander fra mineralet gadolinit fundet nær landsbyen Ytterby . Mosander fandt urenheder i Y 2 O 3 -koncentratet og isolerede tre fraktioner fra det: yttrium, pink " terbia " (som indeholdt det moderne grundstof erbium) og farveløst " erbia " (indeholdt grundstoffet terbium , uopløseligt terbiumoxid har en brun farvetone) . Terbium og erbium blev forvekslet i nogen tid. Terbium blev omdøbt til erbium efter 1860, og erbium til terbium i 1877.

Marc Delafontaine begyndte at arbejde med gadolinit i 1864: erbium og dets forbindelser blev undersøgt i detaljer ved forskellige metoder, herunder ved hjælp af en gasbrænder . Han gav også ret klare beviser for opdagelsen af ​​erbium [3] . Per Theodor Cleve i 1879, der studerede erbium, som blev tilbage efter adskillelse fra ytterbium, kom til den konklusion, at fraktionen var heterogen og opdagede yderligere to grundstoffer i sin sammensætning: thulium og holmium.

Tilstrækkeligt ren Er 2 O 3 blev uafhængigt isoleret i 1905 af Georges Urban og Charles James (04/27/1880 - 12/10/1928). Rent metal blev først opnået i 1934 af Wilhelm Karl Klemm og Bommer. Det var først i 1990'erne, at kinesisk erbiumoxid faldt i pris nok til at blive brugt som glasfarvestof.

Navnets oprindelse

Sammen med yderligere tre kemiske grundstoffer ( terbium , ytterbium , yttrium ) blev det opkaldt efter landsbyen Ytterby , der ligger på øen Resarö, en del af Stockholms skærgård .

At være i naturen

Erbium clarke i jordskorpen (ifølge Taylor) er 3,3 g/t, indholdet i havvand er 2,4⋅10 −6 [4] . Disse koncentrationer er tilstrækkelige til at placere erbium i det 45. mest udbredte kemiske grundstof i jordskorpen (altså mere rigeligt end bly).

Ligesom andre sjældne jordarters grundstoffer forekommer erbium ikke i naturen i en fri tilstand, men er indeholdt i monazitsand . Historisk set var det meget vanskeligt og dyrt at adskille sjældne jordarters grundstoffer, men ionbytterkromatografi , udviklet mod slutningen af ​​det 20. århundrede, reducerede betydeligt omkostningerne ved at opnå dem .

De vigtigste kommercielle kilder til erbium er mineralerne xenotime og euxenit , og for nylig leret i det sydlige Kina; som følge heraf er Kina blevet hovedleverandøren af ​​dette element. I højyttriumfraktionen af ​​koncentratet er yttrium ca. 2/3 af vægten, og erbium er ca. 4-5%. Efter at have opløst koncentratet i syre, farver erbium opløsningen i en karakteristisk lyserød farve - den samme som Mosander observerede, da han undersøgte Ytterbylandsbyens mineraler.

Indskud

Erbium er en bestanddel af lanthaniderne , som er meget sjældne. Lanthaniderne findes i USA , Kasakhstan , Rusland , Ukraine , Australien , Brasilien , Indien , Skandinavien .

Isotoper

Naturligt erbium består af 6 stabile isotoper: Er-162, Er-164, Er-166, Er-167, Er-168, Er-170; 166 Er er den mest almindelige (33,503% naturligt erbium). 29 radioisotoper er blevet beskrevet , hvoraf de mest stabile er 169 Er med en halveringstid på 9,4 dage, 172 Er med en halveringstid på 49,3 timer, 160 Er med en halveringstid på 28,58 timer, 165 Er med en halveringstid. -levetid på 10,36 timer og 171 Er med en halveringstid på 7,516 timer. Resten af ​​de radioaktive isotoper har en halveringstid på mindre end 3,5 timer, hvor mange af dem har en halveringstid på mindre end 4 minutter. Dette grundstof har også 13 nukleare isomerer , hvoraf den mest stabile er Er-167m med en halveringstid på 2.269 s.

Erbium-isotoper ligger i atommasseområdet fra 142,9663 (for Er-143) til 176,9541 (for Er-177).

Fysiske egenskaber

Den komplette elektronkonfiguration af erbiumatomet er: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 12

Erbium er et blødt, duktilt , sølvfarvet sjældent jordmetal . Ikke radioaktivt . Det er en paramagnet .

Biologisk påvirkning

• Som alle sjældne jordarters metaller spiller erbium ikke en væsentlig biologisk rolle i levende organismer.
• Den systemiske toksicitet af erbium ser ud til at være lav.
• Det er et stofskiftestimulerende middel.

Henter

Erbiummetal opnås ved elektrolyse af en smelte af erbiumchlorid (fluorid) ErCl 3 (ErF 3 ), samt ved calcium termisk reduktion af disse salte.

Ansøgning

En af de vigtigste anvendelser af erbium er dets anvendelse i form af et oxid (nogle gange borat ) i nuklear teknologi. For eksempel gør en blanding af erbiumoxid og uranoxid det muligt dramatisk at forbedre driften af ​​RBMK-reaktorer ved at forbedre deres strømfordeling, tekniske og økonomiske parametre og, vigtigst af alt, sikkerheden ved reaktordrift.

Erbiumoxid-enkeltkrystaller bruges som højtydende lasermaterialer . Kontinuerlige erbium- og thulium-pulserende lasere, der opererer ved en bølgelængde på 3 μm, er velegnede til brug i laserkirurgi : operationsbølgelængden falder sammen med oscillationsfrekvensen af ​​O - H- atomer i vand  - der opnås en stærk absorption af strålen af ​​biologiske væv [5 ] .

Erbiumoxid tilsættes kvartssmelten i produktionen af ​​optiske fibre, der opererer på ultralange afstande (VLE - erbium-doteret fiber). Når man konstruerer ultralange optiske veje, opstår problemet med mellemsignalregenerering på grund af dets naturlige dæmpning under udbredelsen i en kvartsglødetråd. I tilfælde af at ruten passerer gennem "vanskelige" sektioner (for eksempel under vand), forstærker placeringen af ​​"konverterende" regenereringsstationer (det vil sige dem, der konverterer et svagt optisk signal til et elektrisk, det og konverterer det tilbage ind i laserstråling) bliver en teknisk meget vanskelig opgave på grund af behovet for at forsyne sådanne stationer med strømforsyning. En optisk fiber doteret med sjældne jordarters grundstof erbium har evnen til at absorbere lys af en bølgelængde og udsende det ved en anden bølgelængde. En ekstern halvlederlaser sender infrarødt lys med en bølgelængde på 980 eller 1480 nm ind i fiberen, hvilket exciterer erbium-atomerne. Når et optisk signal med en bølgelængde mellem 1530 og 1620 nm kommer ind i fiberen, udsender de exciterede erbium-atomer lys med samme bølgelængde som inputsignalet. EDFA  - erbium-doteret fiberforstærker - en forstærker, der fungerer efter dette princip.

Noter

1. ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Grundstoffernes atomvægte 2011 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Bd. 85 , nr. 5 . - S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
2. ↑ Redaktionel: Zefirov N. S. (chefredaktør). Kemisk encyklopædi: i 5 bind - Moskva: Great Russian Encyclopedia, 1999. - T. 5. - S. 487.
3. ↑ Handbook of the Physics and Chemistry of Rare Earths, 1988 , s. 49-50.
4. ↑ JP Riley og Skirrow G. Chemical Oceanography V.I, 1965
5. ↑ Godard Antoine. Infrarøde (2–12 μm) faststoflaserkilder: en gennemgang  //  Comptes Rendus Physique. - 2007. - December ( bind 8 , nr. 10 ). - S. 1100-1128 . — ISSN 1631-0705 . - doi : 10.1016/j.crhy.2007.09.010 .

Litteratur

• Kremlev A. M. , Mendeleev D. I. ,. Erbium // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
• Håndbog i sjældne jordarters fysik og kemi / Red.: Karl A. Gschneidner, Jr.; LeRoy Eyring. — Bd. 11. - Elsevier Science Publishers BV, 1988. - 594 s. — ISBN 97804444870803 .

Links

• Erbium på Webelements Arkiveret 10. oktober 2004 på Wayback Machine
• Erbium på Popular Library of Chemical Elements Arkiveret 30. september 2007 på Wayback Machine

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk norsk Stor russer Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis Desktop
I bibliografiske kataloger	GND : 4152588-7 J9U : 987007552901505171 LCCN : sh85044573