Europium, symbolet er Eu, og atomnummeret er 63. Som et typisk medlem av lantanid har europium vanligvis +3 valens, men oksygen +2 valens er også vanlig. Det er færre forbindelser av europium med en valenstilstand på +2. Sammenlignet med andre tungmetaller har europium ingen signifikante biologiske effekter og er relativt giftfritt. De fleste bruksområdene for europium bruker fosforescenseffekten til europiumforbindelser. Europium er et av de minst tallrike elementene i universet; Det er bare omtrent 5 i universet × 10-8 % av stoffet er europium.
Europium finnes i monazitt
Oppdagelsen av Europium
Historien begynner på slutten av 1800-tallet: På den tiden begynte fremragende forskere systematisk å fylle de gjenværende ledige plassene i Mendeleevs periodiske system ved å analysere det atomaremisjonsspekteret. I dagens syn er ikke denne jobben vanskelig, og en student kan fullføre den. Men på den tiden hadde forskere bare instrumenter med lav presisjon og prøver som var vanskelige å rense. Derfor, i hele historien om oppdagelsen av lantanid, fortsatte alle "kvasi"-oppdagerne å komme med falske påstander og krangle med hverandre.
I 1885 oppdaget Sir William Crookes det første, men ikke veldig klare signalet for grunnstoff 63: han observerte en spesifikk rød spektrallinje (609 nm) i en samariumprøve. Mellom 1892 og 1893 bekreftet oppdageren av gallium, samarium og dysprosium, Paul émile LeCoq de Boisbaudran, dette båndet og oppdaget et annet grønt bånd (535 nm).
Deretter, i 1896, separerte Eugène Anatole Demarçay tålmodig samariumoksid og bekreftet oppdagelsen av et nytt sjeldent jordartsmetall som lå mellom samarium og gadolinium. Han separerte dette elementet med hell i 1901, og markerte dermed slutten på oppdagelsesreisen: «Jeg håper å kunne kalle dette nye elementet europium, med symbolet Eu og atommassen omtrent 151.»
Elektronkonfigurasjon
Elektronkonfigurasjon:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f7
Selv om europium vanligvis er treverdig, er det tilbøyelig til å danne toverdige forbindelser. Dette fenomenet er forskjellig fra dannelsen av +3 valensforbindelser av de fleste lantanider. Toverdig europium har en elektronisk konfigurasjon på 4f7, ettersom det halvfylte f-skallet gir mer stabilitet, og europium (II) og barium (II) er like. Toverdig europium er et mildt reduksjonsmiddel som oksiderer i luft for å danne en forbindelse av europium (III). Under anaerobe forhold, spesielt oppvarmingsforhold, er toverdig europium tilstrekkelig stabilt og har en tendens til å bli inkorporert i kalsium og andre jordalkalimineraler. Denne ionebytteprosessen er grunnlaget for den "negative europium-anomalien", det vil si at sammenlignet med forekomsten av kondritt, har mange lantanidmineraler som monazitt lavt europiuminnhold. Sammenlignet med monazitt viser bastnesitt ofte færre negative europium-anomalier, så bastnesitt er også hovedkilden til europium.
Europium er et jerngrått metall med et smeltepunkt på 822 °C, et kokepunkt på 1597 °C og en tetthet på 5,2434 g/cm³. Det er det minst tette, mykeste og mest flyktige grunnstoffet blant sjeldne jordartsmetaller. Europium er det mest aktive metallet blant sjeldne jordartsmetaller: ved romtemperatur mister det umiddelbart sin metalliske glans i luften og oksideres raskt til pulver. Det reagerer voldsomt med kaldt vann for å generere hydrogengass. Europium kan reagere med bor, karbon, svovel, fosfor, hydrogen, nitrogen osv.
Anvendelse av Europium
Europiumsulfat avgir rød fluorescens under ultrafiolett lys
Georges Urbain, en ung og fremragende kjemiker, arvet Demarçays spektroskopiinstrument og fant ut at en yttrium(III)-oksidprøve dopet med europium sendte ut svært sterkt rødt lys i 1906. Dette er begynnelsen på den lange reisen til europium-fosforescerende materialer – ikke bare brukt til å sende ut rødt lys, men også blått lys, fordi emisjonsspekteret til Eu2+ faller innenfor dette området.
Et fosfor bestående av røde Eu3+-, grønne Tb3+- og blå Eu2+-emittere, eller en kombinasjon av dem, kan konvertere ultrafiolett lys til synlig lys. Disse materialene spiller en viktig rolle i ulike instrumenter rundt om i verden: røntgenforsterkende skjermer, katodestrålerør eller plasmaskjermer, samt nyere energisparende lysrør og lysdioder.
Fluorescenseffekten av trivalent europium kan også sensibiliseres av organiske aromatiske molekyler, og slike komplekser kan brukes i ulike situasjoner som krever høy følsomhet, for eksempel forfalskningsblekk og strekkoder.
Siden 1980-tallet har europium spilt en ledende rolle i svært sensitiv biofarmasøytisk analyse ved bruk av tidsbasert kaldfluorescensmetode. På de fleste sykehus og medisinske laboratorier har slik analyse blitt rutine. Innenfor biovitenskapelig forskning, inkludert biologisk avbildning, er fluorescerende biologiske sonder laget av europium og andre lantanider allestedsnærværende. Heldigvis er ett kilo europium nok til å støtte omtrent én milliard analyser – etter at den kinesiske regjeringen nylig begrenset eksporten av sjeldne jordarter, trenger ikke industrialiserte land som er i panikk over mangel på lagring av sjeldne jordarter, å bekymre seg for lignende trusler mot slike applikasjoner.
Europiumoksid brukes som stimulert emisjonsfosfor i nye medisinske røntgendiagnosesystemer. Europiumoksid kan også brukes til å produsere fargede linser og optoelektroniske filtre, for magnetiske boblelagringsenheter, og i kontrollmaterialer, skjermingsmaterialer og strukturmaterialer i atomreaktorer. Fordi atomene i dets materiale kan absorbere flere nøytroner enn noe annet element, brukes det ofte som et materiale for å absorbere nøytroner i atomreaktorer.
I dagens raskt voksende verden kan den nylig oppdagede bruken av europium ha betydelig innvirkning på landbruket. Forskere har funnet ut at plast dopet med toverdig europium og enverdig kobber effektivt kan konvertere den ultrafiolette delen av sollys til synlig lys. Denne prosessen er ganske grønn (det er komplementærfargene til rødt). Bruk av denne typen plast til å bygge et drivhus kan gjøre det mulig for planter å absorbere mer synlig lys og øke avlingene med omtrent 10 %.
Europium kan også brukes på kvanteminnebrikker, som pålitelig kan lagre informasjon i flere dager av gangen. Disse kan gjøre det mulig å lagre sensitive kvantedata i en enhet som ligner på en harddisk og sende dem over hele landet.
Publisert: 27. juni 2023