Europiu

Europiu
←  Samaria | Gadoliniu  →
63 Eu ↓ A.m 63 Eu
Aspectul unei substanțe simple
Europiu purificat (~300 g, puritate 99,998%)
Proprietățile atomului
Nume, simbol, număr	Europium / Europium (Eu), 63
Grup , punct , bloc	3 (învechit 3), 6, element f
Masa atomica ( masa molara )	151.964(1) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Configuratie electronica	[Xe] 6s 2 4f 7
Raza atomului	ora 199
Proprietăți chimice
raza covalentă	ora 185
Raza ionică	(+3e) 95 (+2e) 109  pm
Electronegativitatea	1.2 (Scara Pauling)
Potențialul electrodului	Eu←Eu 3+ -1,99V Eu←Eu 2+ -2,80V
Stări de oxidare	+2, +3
Energia de ionizare (primul electron)	546,9 (5,67)  kJ / mol  ( eV )
Proprietățile termodinamice ale unei substanțe simple
Densitate (la n.a. )	5,243 g/cm³
Temperatură de topire	1099 K (826 °C)
Temperatura de fierbere	1802K (1529°C)
Oud. căldură de fuziune	9,21 kJ/mol
Oud. căldură de evaporare	176 kJ/mol
Capacitate de căldură molară	27,656 [2]  J/(K mol)
Volumul molar	28,9  cm³ / mol
Rețeaua cristalină a unei substanțe simple
Structura de zăbrele	Corp cubic centrat
Parametrii rețelei	4,581Å  _
Alte caracteristici
Conductivitate termică	(300 K) 13,9 W/(m K)
numar CAS	7440-53-1

Europiul ( simbol chimic  - Eu , din lat.  Europium ) este un element chimic din grupa a 3-a (conform clasificării învechite  - un subgrup lateral al celui de-al treilea grup, IIIB) din a șasea perioadă a sistemului periodic de elemente chimice din D. I. Mendeleev , cu număr atomic 63.

Aparține familiei Lanthanide .

Substanța simplă europiu este un metal moale , alb-argintiu , pământuri rare , care se oxidează ușor în aer.

Istorie

Primele linii spectrale atribuite ulterior europiului au fost observate de Crookes ( 1886 ) și Lecoq de Boisbaudran ( 1892 ). Demarcet a descoperit o bandă din spectrul elementului în pământul samariului în 1896 , iar în 1901 a reușit să izoleze elementul, să-l descrie și să-i dea numele Europa [3] .

Fiind în natură

Depozite

Europiul face parte din lantanide , care se găsesc adesea în Rusia , Kazahstan , SUA , Australia , Brazilia , India , Scandinavia . Cel mai mare depozit de europiu din lume este situat în Kenya [4] . Există rezerve semnificative în zăcământul de apă adâncă de minerale rare din apropierea insulei Minamitori din Pacific, în zona economică exclusivă a Japoniei [5] .

Proprietăți fizice

Configurația electronică completă a atomului de europiu este: 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

Europiul (în forma sa pură) este un metal moale, alb- argintiu . Are o densitate neobișnuit de scăzută (5,243 g/cm3), punct de topire (826 °C) și punct de fierbere (1440 °C) în comparație cu vecinii săi din tabelul periodic al elementelor gadoliniu și samariu . Aceste valori contrazic fenomenul de contracție a lantanidelor datorită influenței configurației electronice a atomului de europiu [Xe] 4f 7 6s 2 asupra proprietăților acestuia. Deoarece învelișul de electroni f al atomului de europiu este umplut pe jumătate, sunt prevăzuți doar doi electroni pentru formarea unei legături metalice , a cărei atracție către nucleu este slăbită și duce la o creștere semnificativă a razei atomului. Un fenomen similar este observat și pentru atomul de iterbiu . În condiții normale, europiul are o rețea cristalină centrată pe corpul cubic, cu o constantă a rețelei de 4,581 Å. Când este cristalizat la presiune ridicată, europiul formează încă două modificări ale rețelei cristaline. În acest caz, secvența modificărilor cu creșterea presiunii diferă de o astfel de secvență în alte lantanide, care este observată și în itterbiu . Prima tranziție de fază are loc la o presiune peste 12,5 GPa, în timp ce europiul formează o rețea cristalină hexagonală cu parametrii a = 2,41 Å și c = 5,45 Å. La presiuni de peste 18 GPa, europiul formează o rețea cristalină hexagonală similară, cu împachetare mai densă. Ionii de europiu încorporați în rețeaua cristalină a unor compuși sunt capabili să producă fluorescență intensă , lungimea de undă a luminii emise fiind dependentă de starea de oxidare a ionilor de europiu . Eu 3+ practic indiferent de substanța din rețeaua cristalină în care este înglobat, emite lumină cu o lungime de undă de 613 și 618 nm, ceea ce corespunde unei culori roșii intense. Dimpotrivă, emisia maximă de Eu 2+ depinde puternic de structura rețelei cristaline a substanței gazdă și, de exemplu, în cazul aluminatului de bariu-magneziu, lungimea de undă a luminii emise este de 447 nm și este în partea albastră a spectrului, iar în cazul aluminatului de stronțiu (SrAl 2 O 4 :Eu 2+ ) lungimea de undă este de 520 nm și se află în partea verde a spectrului luminii vizibile. La o presiune de 80 GPa [6] și o temperatură de 1,8 K, europiul capătă proprietăți supraconductoare .

Izotopi

Europiul natural este format din doi izotopi, 151 Eu și 153 Eu, într-un raport de aproximativ 1:1. Europium-153 are o abundență naturală de 52,2% și este stabil. Izotopul europiului-151 reprezintă 47,8% din europiul natural. Recent [7] a fost descoperită radioactivitatea sa slabă alfa cu un timp de înjumătățire de aproximativ 5×10 18 ani , ceea ce corespunde la aproximativ 1 descompunere la 2 minute într-un kilogram de europiu natural. Pe lângă acest radioizotop natural, au fost creați și studiati 35 de radioizotopi artificiali ai europiului, dintre care 150 Eu (timp de înjumătățire 36,9 ani), 152 Eu (13,516 ani) și 154 Eu (8,593 ani) sunt cei mai stabili. De asemenea, sunt găsite 8 stări excitate metastabile , dintre care cele mai stabile sunt 150m Eu (12,8 ore), 152m1 Eu (9.3116 ore) și 152m2 Eu (96 minute) [8] .

Proprietăți chimice

Europiul este un metal activ tipic și reacționează cu majoritatea nemetalelor. Europiul din grupul lantanidelor are cea mai mare reactivitate. Se oxidează rapid în aer, există întotdeauna o peliculă de oxid pe suprafața metalului. Se pastreaza in borcane sau fiole sub un strat de parafina lichida sau in kerosen . Când este încălzit în aer la o temperatură de 180 ° C, se aprinde și arde cu formarea de oxid de europiu (III).

Foarte activ, poate înlocui aproape toate metalele din soluțiile sărate. În compuși, ca majoritatea elementelor pământurilor rare , prezintă predominant o stare de oxidare de +3; în anumite condiții (de exemplu, reducerea electrochimică, reducerea amalgamului de zinc etc.), se poate obține o stare de oxidare de +2. De asemenea, la schimbarea condițiilor redox, se poate obține o stare de oxidare de +2 și +3, care corespunde unui oxid cu formula chimică Eu 3 O 4 . Europiul formează cu hidrogenul faze nestoichiometrice, în care atomii de hidrogen sunt localizați în golurile rețelei cristaline dintre atomii de europiu. Europiul se dizolvă în amoniac cu formarea unei soluții albastre, care se datorează, ca și în soluții similare de metale alcaline, formării de electroni solvați .

Obținerea

Europiul metal se obține prin reducerea Eu 2 O 3 în vid cu lantan sau carbon, precum și prin electroliza topiturii EuCl 3 .

Aplicație

Energia nucleară

Europiul este folosit în inginerie nucleară ca absorbant de neutroni (în principal oxid de europiu , hexaborură de europiu și borat de europiu ) în reactoarele nucleare , dar oxidul se „arde” treptat și este de 1,5 ori inferior carburii de bor în ceea ce privește durata de viață (deși are avantajul că aproape completă absența degajării și umflării gazului într-un flux puternic de neutroni, de exemplu, reactorul BN-600 ). Secțiunea transversală de captare termică a neutronilor pentru europiu (un amestec natural de izotopi) este de aproximativ 4500 hambare , europiul-151 fiind cel mai activ în ceea ce privește captarea neutronilor ( 9200 hambare ).

Energia atomică a hidrogenului

Oxidul de europiu este utilizat în descompunerea termochimică a apei în energie nuclear-hidrogen (ciclul europiu-stronțiu-iodură).

Materiale laser

Ionii de europiu sunt utilizați pentru a genera radiații laser în regiunea vizibilă a spectrului cu o lungime de undă de 0,61 microni (raze portocalii), astfel încât oxidul de europiu este utilizat pentru a crea lasere lichide cu stare solidă și mai puțin obișnuite.

Electronică

Europiul este un dopant în monosulfura de samariu (generatoare termoelectrice) și, de asemenea, ca componentă de aliere pentru sinteza nitrurii de carbon asemănătoare diamantului (superhard) .

Siliciul de europiu sub formă de pelicule subțiri își găsește aplicație în microelectronica integrată .

Monoxidul de europiu, precum și un aliaj de monoxid de europiu și monoxid de samariu , sunt utilizate sub formă de pelicule subțiri ca materiale semiconductoare magnetice pentru electronica funcțională și, în special, pentru electronica MIS.

Fosfori

• Europiul este o componentă indispensabilă a fosforilor utilizați în ecranele color cu fascicul catodic și cu plasmă .
• Bancnotele euro sunt rezistente la falsificare cu fosfor pe bază de europiu.
• Tungstatul de europiu  este un fosfor utilizat în microelectronică.
• Boratul de stronțiu dopat cu europiu este folosit ca fosfor în lămpile cu lumină neagră .

Medicina

Cationii de europiu sunt utilizați în diagnosticul medical ca sonde fluorescente . Izotopii radioactivi ai europiului sunt utilizați în tratamentul anumitor forme de cancer .

Alte utilizări

• Compușii sensibili la lumină ai europiului cu brom, clor și iod sunt studiati intens.
• Europiul-154 are o rată mare de eliberare a căldurii în timpul dezintegrarii radioactive și a fost propus ca sursă în sursele de energie radioizotopice .

Impactul asupra calității apei

În reacțiile cu apa, europiul se comportă chimic ca calciul. La niveluri de pH sub 6 europiul este capabil să migreze în apă sub formă ionică. La niveluri mai mari de pH, europiul formează hidroxizi slab solubili și, în consecință, mai puțin mobili. La contactul cu oxigenul atmosferic, are loc o oxidare suplimentară la Eu 2 O 3 . Concentrațiile maxime observate de europiu în apele naturale slab mineralizate sunt mai mici de 1 μg/l (în apa de mare - 1,1⋅10 −6 mg/l ). Impactul asupra calității apei la aceste concentrații pare a fi neglijabil. Concentrația maximă admisă (MPC) în apă este standardizată numai de standardele rusești și este egală (pentru apa potabilă) cu 0,3 mg / l .

Căile de intrare în corp

Probabilitatea ca europiul să intre în corpul uman pare a fi neglijabilă. Poate intrarea europiului în organism cu apă în cantități microscopice. Nu putem exclude posibilitatea altor căi de intrare în organism la persoanele care intră în contact cu compușii de europiu la locul de muncă.

Pericol potențial pentru sănătate

Europiul este un element slab toxic. Nu există informații despre efectele expunerii la europiu asupra corpului uman.

Semnificație fiziologică

În prezent, nu există dovezi ale vreunui rol biologic al europiului în corpul uman.

Prețuri

Europiul este una dintre cele mai scumpe lantanide [9] . În 2014, prețul europiului metalic EBM-1 a variat între 800 și 2000 de dolari SUA pe kg, iar oxidul de europiu cu o puritate de 99,9% - aproximativ 500 de dolari pe kg.

Note

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. Greutăți atomice ale elementelor 2011 (Raport tehnic IUPAC  )  // Chimie pură și aplicată . - 2013. - Vol. 85 , nr. 5 . - P. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
2. ↑ Editorial: Knunyants I. L. (redactor-șef). Enciclopedia chimică: în 5 vol. - Moscova: Enciclopedia sovietică, 1990. - T. 2. - S. 126. - 671 p. — 100.000 de exemplare.
3. ↑ Europium // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.
4. ↑ Minerale din Kenya . Data accesului: 16 noiembrie 2015. Arhivat din original pe 17 noiembrie 2015. (nedefinit)
5. ↑ Potențialul extraordinar al noroiului de adâncime ca sursă de elemente din pământuri rare . Preluat la 1 ianuarie 2019. Arhivat din original la 23 ianuarie 2019. (nedefinit)
6. ↑ Compulent  (link inaccesibil)
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 Căutare α decay of natural europium  (engleză)  // Nuclear Physics A  : journal. - 2007. - Vol. 789 . - P. 15-29 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2007.03.001 . - Cod biblic .
8. ↑ Nucleonica. Nucleonica: Diagrama universală a nuclizilor . Nucleonica: Diagrama universală a nuclizilor . Nucleonica (2007–2011). Preluat la 22 iulie 2011. Arhivat din original la 19 februarie 2017. (nedefinit)
9. ↑ Tabelul periodic al elementelor - Europiu . Consultat la 26 mai 2010. Arhivat din original la 17 martie 2010. (nedefinit)

Link -uri

• Datele Europium la WebElements Arhivate 19 noiembrie 2015 la Wayback Machine .
• Sinha SP Europium. / Springer-Verlag New York Inc., 1967. - 164 p. - (Anorganische und allgemeine Chemie in Einzeldarstellungen. Herausgegeben von Margot Becke-Goehring. Band VIII).

Dicționare și enciclopedii	mare danez Mare catalană Mare norvegian Rusă mare Brockhaus și Efron Micul Brockhaus și Efron Britannica (online) Treccani Universalis
În cataloagele bibliografice	GND : 4153210-7 J9U : 987007560305105171 LCCN : sh85045863