європій, символ – Eu, а атомний номер – 63. Як типовий член лантаноїдів, європій зазвичай має валентність +3, але також поширена валентність кисню +2. Сполук європію з валентністю +2 менше. Порівняно з іншими важкими металами, європій не має значних біологічних ефектів і є відносно нетоксичним. У більшості застосувань європію використовується ефект фосфоресценції сполук європію. Європій є одним із найменш поширених елементів у Всесвіті; У Всесвіті є лише близько 5 × 10-8% речовини є європій.
Європій міститься в монациті
Відкриття європію
Історія починається в кінці 19 століття: в той час видатні вчені почали планомірно заповнювати залишилися вакансії в періодичній системі Менделєєва, аналізуючи спектр випромінювання атома. На сьогоднішній день ця робота не є складною, і студент бакалаврату може її виконати; Але на той час у вчених були лише прилади з низькою точністю та зразки, які важко було очистити. Тому за всю історію відкриття лантаноїду всі «квазі» першовідкривачі продовжували робити неправдиві твердження та сперечатися один з одним.
У 1885 році сер Вільям Крукс виявив перший, але не дуже чіткий сигнал елемента 63: він спостерігав специфічну червону спектральну лінію (609 нм) у зразку самарію. Між 1892 і 1893 роками першовідкривач галію, самарію та диспрозію Поль Е Міль ЛеКок де Буабодран підтвердив цю смугу та відкрив ще одну зелену смугу (535 нм).
Далі, у 1896 році, Ежен Анатоль Демар терпляче відокремив оксид самарію та підтвердив відкриття нового рідкоземельного елемента, розташованого між самарієм і гадолінієм. Він успішно відокремив цей елемент у 1901 році, ознаменувавши кінець шляху відкриття: «Я сподіваюся назвати цей новий елемент Європій із символом Eu та атомною масою приблизно 151».
Електронна конфігурація
Електронна конфігурація:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f7
Хоча європій зазвичай тривалентний, він схильний до утворення двовалентних сполук. Це явище відрізняється від утворення сполук +3 валентності більшістю лантаноїдів. Двовалентний європій має електронну конфігурацію 4f7, оскільки напівзаповнена оболонка f забезпечує більшу стабільність, а європій (II) і барій (II) подібні. Двовалентний європій є м’яким відновником, який окислюється на повітрі з утворенням сполуки європію (III). В анаеробних умовах, особливо в умовах нагрівання, двовалентний європій достатньо стабільний і має тенденцію включатися в кальцій та інші лужноземельні мінерали. Цей процес іонного обміну є основою «негативної європієвої аномалії», тобто, порівняно з великою кількістю Хондриту, багато лантаноїдних мінералів, таких як монацит, мають низький вміст європію. Порівняно з монацитом бастнезит часто демонструє менше негативних аномалій європію, тому бастнезит також є основним джерелом європію.
Європій — залізо-сірий метал з температурою плавлення 822 °C, температурою кипіння 1597 °C і густиною 5,2434 г/см³； Це найменш щільний, найм'якший і найбільш летючий елемент серед рідкоземельних елементів. Європій — найактивніший метал серед рідкоземельних елементів: при кімнатній температурі він відразу втрачає металевий блиск на повітрі і швидко окислюється в порошок; Бурхливо реагує з холодною водою з утворенням водню; Європій може реагувати з бором, вуглецем, сіркою, фосфором, воднем, азотом тощо.
Застосування європію
Сульфат европію випромінює червону флуоресценцію під ультрафіолетом
Жорж Урбен, молодий видатний хімік, успадкував прилад для спектроскопії від Демара Сая і виявив, що зразок оксиду ітрію(III), легованого європієм, випромінював дуже яскраве червоне світло в 1906 році. Це початок довгої подорожі фосфоресцентних матеріалів на основі європію – використовується не тільки для випромінювання червоного світла, а й синього світла, тому що спектр випромінювання Eu2+ потрапляє в цей діапазон. діапазон.
Люмінофор, що складається з червоного Eu3+, зеленого Tb3+ і синього Eu2+ випромінювачів або їх комбінації, може перетворювати ультрафіолетове світло у видиме світло. Ці матеріали відіграють важливу роль у різноманітних приладах у всьому світі: екранах підсилення рентгенівського випромінювання, електронно-променевих трубках або плазмових екранах, а також у сучасних енергозберігаючих люмінесцентних лампах і світлодіодах.
Ефект флуоресценції тривалентного європію також може бути сенсибілізований органічними ароматичними молекулами, і такі комплекси можна застосовувати в різних ситуаціях, які вимагають високої чутливості, наприклад, для захисту від підробок чорнил і штрих-кодів.
З 1980-х років європій відіграє провідну роль у високочутливому біофармацевтичному аналізі з використанням методу холодної флуоресценції з роздільною здатністю у часі. У більшості лікарень і медичних лабораторій такий аналіз став рутиною. У дослідженнях науки про життя, включаючи біологічні зображення, флуоресцентні біологічні зонди, виготовлені з європію та інших лантаноїдів, широко поширені. На щастя, одного кілограма європію достатньо для проведення приблизно одного мільярда аналізів – після того, як уряд Китаю нещодавно обмежив експорт рідкоземельних елементів, промислово розвинені країни, які запанікували дефіцитом сховищ рідкоземельних елементів, не повинні турбуватися про подібні загрози для таких застосувань.
Оксид европію використовується як стимульований люмінофор у новій рентгенівській системі медичної діагностики. Оксид європію також можна використовувати для виготовлення кольорових лінз і оптоелектронних фільтрів, для накопичувачів магнітних бульбашок, а також у контрольних матеріалах, захисних матеріалах і конструкційних матеріалах атомних реакторів. Оскільки його атоми можуть поглинати більше нейтронів, ніж будь-який інший елемент, його зазвичай використовують як матеріал для поглинання нейтронів в атомних реакторах.
У сучасному світі, який швидко розвивається, нещодавно відкрите застосування європію може мати серйозні наслідки для сільського господарства. Вчені виявили, що пластик, легований двовалентним європієм і одновалентною міддю, може ефективно перетворювати ультрафіолетову частину сонячного світла у видиме світло. Цей процес досить зелений (це додаткові кольори червоного). Використання цього типу пластику для будівництва теплиці може дозволити рослинам поглинати більше видимого світла та збільшити врожайність приблизно на 10%.
Європій також можна застосувати до мікросхем квантової пам’яті, які можуть надійно зберігати інформацію протягом кількох днів. Це може дозволити зберігати конфіденційні квантові дані на пристрої, схожому на жорсткий диск, і відправляти їх по всій країні.
Час публікації: 27 червня 2023 р