Europium

Europium
←  Samaria | Gadolinium  →
63 Eu ↓ Er 63 Eu
Udseende af et simpelt stof
Oprenset europium (~300 g, 99,998 % renhed)
Atom egenskaber
Navn, symbol, nummer	Europium / Europium (Eu), 63
Gruppe , punktum , blok	3 (forældet 3), 6, f-element
Atommasse ( molær masse )	151.964(1) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration	[Xe] 6s 2 4f 7
Atomradius	199 kl
Kemiske egenskaber
kovalent radius	185  kl
Ion radius	(+3e) 95 (+2e) 109  kl
Elektronegativitet	1.2 (Pauling-skala)
Elektrodepotentiale	Eu←Eu 3+ -1,99V Eu←Eu 2+ -2,80V
Oxidationstilstande	+2, +3
Ioniseringsenergi (første elektron)	546,9 (5,67)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof
Tæthed ( i.a. )	5,243 g/cm³
Smeltetemperatur	1099 K (826 °C)
Kogetemperatur	1802K (1529°C)
Oud. fusionsvarme	9,21 kJ/mol
Oud. fordampningsvarme	176 kJ/mol
Molær varmekapacitet	27.656 [2]  J/(K mol)
Molært volumen	28,9  cm³ / mol
Krystalgitteret af et simpelt stof
Gitterstruktur	Kubisk krop centreret
Gitterparametre	4.581Å  _
Andre egenskaber
Varmeledningsevne	(300 K) 13,9 W/(m K)
CAS nummer	7440-53-1

Europium ( kemisk symbol  - Eu , fra lat.  Europium ) er 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 grundstoffer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 63.

Tilhører Lanthanide- familien .

Det simple stof europium er et blødt , sølvhvidt sjældent jordmetal , der let oxideres i luften.

Historie

De første spektrallinjer, der senere blev tilskrevet europium, blev observeret af Crookes ( 1886 ) og Lecoq de Boisbaudran ( 1892 ). Demarcet opdagede et bånd af grundstoffets spektrum i samarium-land i 1896 , og i 1901 var han i stand til at isolere grundstoffet, beskrev det og opkaldte det efter Europa [3] .

At være i naturen

Indskud

Europium er en del af lanthaniderne , som ofte findes i Rusland , Kasakhstan , USA , Australien , Brasilien , Indien , Skandinavien . Verdens største forekomst af europium ligger i Kenya [4] . Der er betydelige reserver i dybvandsforekomsten af ​​sjældne jordarters mineraler nær stillehavsøen Minamitori i den eksklusive økonomiske zone i Japan [5] .

Fysiske egenskaber

Europium-atomets komplette elektronkonfiguration 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 7

Europium (i sin rene form) er et blødt, sølvhvidt metal . Den har en usædvanlig lav massefylde (5,243 g/cm3), smeltepunkt (826 °C) og kogepunkt (1440 °C) sammenlignet med sine naboer i det periodiske system af grundstofferne gadolinium og samarium . Disse værdier modsiger fænomenet lanthanidsammentrækning på grund af indflydelsen af ​​den elektroniske konfiguration af europium-atomet [Xe] 4f 7 6s 2 på dets egenskaber. Da europium-atomets elektronskal f er halvt fyldt, er der kun tilvejebragt to elektroner til dannelsen af ​​en metallisk binding , hvis tiltrækning til kernen svækkes og fører til en betydelig stigning i atomets radius. Et lignende fænomen observeres også for ytterbium -atomet . Under normale forhold har europium et kubisk kropscentreret krystalgitter med en gitterkonstant på 4,581 Å. Når det krystalliseres under højt tryk, danner europium yderligere to modifikationer af krystalgitteret. I dette tilfælde adskiller sekvensen af ​​modifikationer med stigende tryk sig fra en sådan sekvens i andre lanthanider, som også observeres i ytterbium . Den første faseovergang sker ved et tryk over 12,5 GPa, mens europium danner et hexagonalt krystalgitter med parametrene a = 2,41 Å og c = 5,45 Å. Ved tryk over 18 GPa danner europium et lignende sekskantet krystalgitter med tættere pakning. Europiumioner indlejret i krystalgitteret i nogle forbindelser er i stand til at producere intens fluorescens , hvor bølgelængden af ​​det udsendte lys afhænger af europiumionernes oxidationstilstand . Eu 3+ udsender praktisk talt uanset hvilket stof i krystalgitteret det er indlejret lys med en bølgelængde på 613 og 618 nm, hvilket svarer til en intens rød farve. Tværtimod afhænger den maksimale emission af Eu 2+ stærkt af strukturen af ​​værtsstoffets krystalgitter, og for eksempel i tilfælde af barium-magnesiumaluminat er bølgelængden af ​​det udsendte lys 447 nm og er i den blå del af spektret, og i tilfælde af strontiumaluminat (SrAl 2 O 4 :Eu 2+ ) er bølgelængden 520 nm og er i den grønne del af det synlige lysspektrum. Ved et tryk på 80 GPa [6] og en temperatur på 1,8 K får europium superledende egenskaber .

Isotoper

Naturlig europium består af to isotoper, 151 Eu og 153 Eu, i et forhold på cirka 1:1. Europium-153 har en naturlig overflod på 52,2% og er stabil. Europium-151 isotopen udgør 47,8% af naturligt europium. For nylig [7] blev dens svage alfa-radioaktivitet opdaget med en halveringstid på omkring 5×10 18 år , hvilket svarer til omkring 1 henfald pr. 2 minutter i et kilogram naturligt europium. Ud over denne naturlige radioisotop er der skabt og undersøgt 35 kunstige radioisotoper af europium, blandt hvilke 150 Eu (halveringstid 36,9 år), 152 Eu (13.516 år) og 154 Eu (8.593 år) er de mest stabile. Der er også fundet 8 metastabile exciterede tilstande , blandt hvilke de mest stabile er 150m Eu (12,8 timer), 152m1 Eu (9,3116 timer) og 152m2 Eu (96 minutter) [8] .

Kemiske egenskaber

Europium er et typisk aktivt metal og reagerer med de fleste ikke-metaller. Europium i lanthanidgruppen har den højeste reaktivitet. Det oxiderer hurtigt i luft, der er altid en oxidfilm på metaloverfladen. Opbevares i krukker eller ampuller under et lag flydende paraffin eller i petroleum . Når den opvarmes i luft til en temperatur på 180 ° C, antændes den og brænder med dannelsen af ​​europium (III) oxid.

Meget aktiv, kan fortrænge næsten alle metaller fra saltopløsninger. I forbindelser, som de fleste sjældne jordarters grundstoffer , udviser det overvejende en oxidationstilstand på +3; under visse betingelser (f.eks. elektrokemisk reduktion, zinkamalgamreduktion osv.), kan en oxidationstilstand på +2 opnås. Også ved ændring af redoxforhold er det muligt at opnå en oxidationstilstand på +2 og +3, hvilket svarer til et oxid med den kemiske formel Eu 3 O 4 . Europium danner ikke-støkiometriske faser med brint, hvor brintatomerne er placeret i hullerne i krystalgitteret mellem europium-atomerne. Europium opløses i ammoniak med dannelsen af ​​en blå opløsning, hvilket skyldes, som i lignende opløsninger af alkalimetaller, dannelsen af ​​solvatiserede elektroner .

Henter

Europiummetal opnås ved at reducere Eu 2 O 3 i vakuum med lanthan eller kulstof, samt ved elektrolyse af EuCl 3 -smelten .

Ansøgning

Atomkraft

Europium bruges i atomkraftteknik som neutronabsorber (hovedsageligt europiumoxid , europiumhexaborid og europiumborat ) i atomreaktorer , men oxidet "brænder ud", og er 1,5 gange ringere end borcarbid med hensyn til levetid (selvom den har den fordel, at den næsten fuldstændiggør fraværet af gasudvikling og kvældning i en kraftig neutronflux, for eksempel BN-600- reaktoren ). Det termiske neutronfangst tværsnit for europium (en naturlig blanding af isotoper) er omkring 4500 stalde , hvor europium-151 er den mest aktive med hensyn til neutronfangst ( 9200 stalde ).

Atomisk brintenergi

Europiumoxid bruges til den termokemiske nedbrydning af vand i nuklear-brintenergi (europium-strontium-iodid cyklus).

Lasermaterialer

Europiumioner bruges til at generere laserstråling i det synlige område af spektret med en bølgelængde på 0,61 mikron (orange stråler), så europiumoxid bruges til at skabe faststof- og mindre almindelige flydende lasere.

Elektronik

Europium er et dopingmiddel i samariummonosulfid (termoelektriske generatorer) og også som en legeringskomponent til syntese af diamantlignende (superhård) carbonnitrid .

Europiumsilicid i form af tynde film finder anvendelse i integreret mikroelektronik .

Europiummonoxid samt en legering af europiummonoxid og samariummonoxid anvendes i form af tynde film som magnetiske halvledermaterialer til funktionel elektronik og især MIS-elektronik.

Fosforer

• Europium er en uundværlig komponent af fosfor , der anvendes i katodestråle- og plasmafarveskærme .
• Eurosedler er falske med europium-baserede fosfor.
• Europium wolframat  er en fosfor, der bruges i mikroelektronik.
• Europium- doteret strontiumborat bruges som fosfor i blacklight-lamper .

Medicin

Europiumkationer bruges i medicinsk diagnostik som fluorescerende prober. Radioaktive isotoper af europium bruges til behandling af visse former for kræft .

Andre anvendelser

• Lysfølsomme forbindelser af europium med brom, klor og jod undersøges intensivt.
• Europium-154 har en høj varmeafgivelseshastighed under radioaktivt henfald og er blevet foreslået som en kilde i radioisotopstrømkilder .

Indvirkning på vandkvaliteten

I reaktioner med vand opfører europium sig kemisk som calcium. Ved pH - niveauer under 6 er europium i stand til at migrere i vand i ionisk form. Ved højere pH-niveauer danner europium dårligt opløselige og følgelig mindre mobile hydroxider. Ved kontakt med atmosfærisk oxygen sker der yderligere oxidation til Eu 2 O 3 . De maksimalt observerede koncentrationer af europium i naturligt lavmineraliserede vand er mindre end 1 μg/l (i havvand - 1,1⋅10 −6 mg/l ). Indvirkningen på vandkvaliteten ved disse koncentrationer synes at være ubetydelig. Den maksimalt tilladte koncentration (MPC) i vand er kun standardiseret af russiske standarder og er lig (for drikkevand) med 0,3 mg/l .

Indgangsveje til kroppen

Sandsynligheden for, at europium trænger ind i den menneskelige krop, synes at være ubetydelig. Måske indtrængen af ​​europium i kroppen med vand i mikroskopiske mængder. Vi kan ikke udelukke muligheden for andre indtrængningsveje i kroppen hos personer, der kommer i kontakt med europiumforbindelser på arbejdet.

Potentiel sundhedsfare

Europium er et lavt toksisk grundstof. Der er ingen information om virkningerne af eksponering for europium på den menneskelige krop.

Fysiologisk betydning

I øjeblikket er der ingen beviser for nogen biologisk rolle af europium i den menneskelige krop.

Priser

Europium er en af ​​de dyreste lanthanider [9] . I 2014 varierede prisen på metallisk europium EBM-1 fra 800 til 2000 amerikanske dollars pr. kg og europiumoxid med en renhed på 99,9% - omkring 500 dollars pr. kg.

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: Knunyants I. L. (chefredaktør). Chemical Encyclopedia: i 5 bind - Moskva: Soviet Encyclopedia, 1990. - T. 2. - S. 126. - 671 s. — 100.000 eksemplarer.
3. ↑ Europium // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
4. ↑ Mineraler fra Kenya . Dato for adgang: 16. november 2015. Arkiveret fra originalen 17. november 2015. (ubestemt)
5. ↑ Dybhavsmudders enorme potentiale som en kilde til sjældne jordarters elementer . Hentet 1. januar 2019. Arkiveret fra originalen 23. januar 2019. (ubestemt)
6. ↑ Kompulent  (utilgængeligt link)
7. ↑ Belli P., Bernabei R., Cappella F., Cerulli R., Dai C., Danevich F., Dangelo A., Incicchitti A., Kobychev V., Nagorny SS, Nisi S., Nozzoli F., Prosperi D. ., Tretyak VI, Yurchenko SS Søg efter α henfald af naturligt europium  (engelsk)  // Nuclear Physics A  : journal. - 2007. - Bd. 789 . - S. 15-29 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2007.03.001 . - .
8. ↑ Nucleonica. Nucleonica: Universal Nuclide Chart . Nucleonica: Universal Nuclide Chart . Nucleonica (2007-2011). Hentet 22. juli 2011. Arkiveret fra originalen 19. februar 2017. (ubestemt)
9. ↑ Grundstoffernes periodiske system - Europium . Hentet 26. maj 2010. Arkiveret fra originalen 17. marts 2010. (ubestemt)

Links

• Europium-data på WebElements Arkiveret 19. november 2015 på Wayback Machine .
• Sinha SP Europium. / Springer-Verlag New York Inc., 1967. - 164 s. - (Anorganische und allgemeine Chemie in Einzeldarstellungen. Herausgegeben von Margot Becke-Goehring. Band VIII).

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk catalansk Fantastisk norsk Stor russer Brockhaus og Efron Lille Brockhaus og Efron Britannica (online) Treccani Universalis
I bibliografiske kataloger	GND : 4153210-7 J9U : 987007560305105171 LCCN : sh85045863