EuropiumHet symbool is Eu en het atoomnummer is 63. Als typisch lid van Lanthanide heeft europium gewoonlijk een valentie van +3, maar zuurstof +2-valentie komt ook vaak voor.Er zijn minder verbindingen van europium met een valentietoestand van +2.Vergeleken met andere zware metalen heeft europium geen significante biologische effecten en is het relatief niet-toxisch.De meeste toepassingen van europium maken gebruik van het fosforescentie-effect van Europium-verbindingen.Europium is een van de minst voorkomende elementen in het universum;Er zijn er slechts ongeveer 5 in het universum × 10-8% van de stof is europium.
Europium bestaat in monaziet
De ontdekking van Europium
Het verhaal begint aan het einde van de 19e eeuw: in die tijd begonnen uitstekende wetenschappers systematisch de resterende vacatures in het periodiek systeem van Mendelejev te vervullen door het atomaire emissiespectrum te analyseren.Volgens de huidige opvatting is deze taak niet moeilijk en kan een bachelorstudent deze voltooien;Maar in die tijd beschikten wetenschappers alleen over instrumenten met een lage nauwkeurigheid en monsters die moeilijk te zuiveren waren.Daarom bleven alle ‘quasi’-ontdekkers in de hele geschiedenis van de ontdekking van Lanthanide valse beweringen doen en met elkaar discussiëren.
In 1885 ontdekte Sir William Crookes het eerste, maar niet erg duidelijke signaal van element 63: hij observeerde een specifieke rode spectraallijn (609 nm) in een samariummonster.Tussen 1892 en 1893 bevestigde de ontdekker van gallium, samarium en dysprosium, Paul é mile LeCoq de Boisbaudran, deze band en ontdekte een andere groene band (535 nm).
Vervolgens scheidde Eugène Anatole Demarçay in 1896 geduldig samariumoxide en bevestigde de ontdekking van een nieuw zeldzaam aardelement dat zich tussen samarium en gadolinium bevindt.Hij scheidde dit element met succes in 1901, wat het einde van de ontdekkingsreis markeerde: “Ik hoop dit nieuwe element Europium te noemen, met het symbool Eu en de atoommassa van ongeveer 151.”
Elektronen configuratie
Elektronen configuratie:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f7
Hoewel europium gewoonlijk driewaardig is, is het gevoelig voor de vorming van tweewaardige verbindingen.Dit fenomeen verschilt van de vorming van +3 valentieverbindingen door de meeste lanthaniden.Tweewaardig europium heeft een elektronische configuratie van 4f7, omdat de halfgevulde f-schaal meer stabiliteit biedt, en europium (II) en barium (II) vergelijkbaar zijn.Tweewaardig europium is een mild reductiemiddel dat in de lucht oxideert en een verbinding van europium (III) vormt.Onder anaerobe omstandigheden, vooral onder verwarmingsomstandigheden, is tweewaardig europium voldoende stabiel en heeft het de neiging te worden opgenomen in calcium en andere aardalkalimineralen.Dit ionenuitwisselingsproces is de basis van de “negatieve europiumanomalie”, dat wil zeggen dat, vergeleken met de overvloed aan chondriet, veel lanthanidemineralen zoals monaziet een laag europiumgehalte hebben.Vergeleken met monaziet vertoont bastnaësiet vaak minder negatieve europiumafwijkingen, dus bastnaësiet is ook de belangrijkste bron van europium.
Europium is een ijzergrijs metaal met een smeltpunt van 822 ° C, een kookpunt van 1597 ° C en een dichtheid van 5,2434 g/cm³; Het is het minst dichte, zachtste en meest vluchtige element onder de zeldzame aardelementen.Europium is het meest actieve metaal onder de zeldzame aardmetalen: bij kamertemperatuur verliest het onmiddellijk zijn metaalachtige glans in de lucht en wordt het snel geoxideerd tot poeder;Reageer hevig met koud water om waterstofgas te genereren;Europium kan reageren met boor, koolstof, zwavel, fosfor, waterstof, stikstof, enz.
Toepassing van Europium
Europiumsulfaat straalt rode fluorescentie uit onder ultraviolet licht
Georges Urbain, een jonge uitmuntende scheikundige, erfde het spectroscopie-instrument van Demarçay en ontdekte dat een Yttrium(III)oxide-monster gedoteerd met europium in 1906 zeer helder rood licht uitstraalde. Dit is het begin van de lange reis van europium fosforescerende materialen – niet alleen gebruikt om rood licht uit te zenden, maar ook blauw licht, omdat het emissiespectrum van Eu2+ binnen dit bereik valt.
Een fosfor bestaande uit rode Eu3+, groene Tb3+ en blauwe Eu2+-stralers, of een combinatie daarvan, kan ultraviolet licht omzetten in zichtbaar licht.Deze materialen spelen een belangrijke rol in verschillende instrumenten over de hele wereld: röntgenversterkerschermen, kathodestraalbuizen of plasmaschermen, maar ook recente energiebesparende fluorescentielampen en lichtgevende dioden.
Het fluorescentie-effect van driewaardig europium kan ook worden gesensibiliseerd door organische aromatische moleculen, en dergelijke complexen kunnen worden toegepast in verschillende situaties die een hoge gevoeligheid vereisen, zoals anti-namaakinkten en streepjescodes.
Sinds de jaren tachtig speelt europium een leidende rol in zeer gevoelige biofarmaceutische analyses met behulp van tijdsopgeloste koude fluorescentiemethode.In de meeste ziekenhuizen en medische laboratoria is een dergelijke analyse routine geworden.In het onderzoek op het gebied van de levenswetenschappen, inclusief biologische beeldvorming, zijn fluorescerende biologische sondes gemaakt van europium en andere lanthaniden alomtegenwoordig.Gelukkig is één kilogram europium voldoende om ongeveer een miljard analyses te ondersteunen – nadat de Chinese overheid onlangs de export van zeldzame aardmetalen heeft beperkt, hoeven geïndustrialiseerde landen die in paniek zijn door tekorten aan opslag van zeldzame aardmetalen zich geen zorgen te maken over soortgelijke bedreigingen voor dergelijke toepassingen.
Europiumoxide wordt gebruikt als gestimuleerde emissiefosfor in een nieuw medisch röntgendiagnosesysteem.Europiumoxide kan ook worden gebruikt voor de vervaardiging van gekleurde lenzen en opto-elektronische filters, voor opslagapparaten voor magnetische bellen, en in controlematerialen, afschermingsmaterialen en structurele materialen van atoomreactoren.Omdat de atomen ervan meer neutronen kunnen absorberen dan enig ander element, wordt het gewoonlijk gebruikt als materiaal voor het absorberen van neutronen in atoomreactoren.
In de snel groeiende wereld van vandaag kan de onlangs ontdekte toepassing van europium diepgaande gevolgen hebben voor de landbouw.Wetenschappers hebben ontdekt dat kunststoffen die zijn gedoteerd met tweewaardig europium en eenwaardig koper het ultraviolette deel van zonlicht efficiënt kunnen omzetten in zichtbaar licht.Dit proces is behoorlijk groen (het zijn de complementaire kleuren rood).Door dit soort plastic te gebruiken om een kas te bouwen, kunnen planten meer zichtbaar licht absorberen en de gewasopbrengsten met ongeveer 10% verhogen.
Europium kan ook worden toegepast op kwantumgeheugenchips, die op betrouwbare wijze informatie meerdere dagen achter elkaar kunnen opslaan.Hierdoor kunnen gevoelige kwantumgegevens worden opgeslagen op een apparaat dat lijkt op een harde schijf en door het hele land worden verzonden.
Posttijd: 27 juni 2023