Європій (, ) — хімічний елемент. Символ Eu, ат. н. 63, ат.м. 151,96. Належить до лантаноїдів. Сріблясто-білий метал. Хімічно активний. Компонент люмінофорів. Входить як ізоморфна домішка в кристалічну ґратку мінералів монациту, лопариту, евксеніту, фергусоніту.
Історія У 1879 французький хімік Поль Еміль Лекок де Буабодран заявив про відкриття нового елементу, самарію. Проте, складний спектр самарію вказував на наявність у ньому домішків інших невідомих елементів.
Першим зафіксував специфічну червону спектральну лінію європію довжиною 609 нм Вільям Крукс у 1885 році, проте тоді не було ясно, що вона належить саме новому елементуEuropium in the limelight .
У 1886 році швейцарський хімік Жан Шарль Галісард Маріньяк виділив з самарію гадоліній, що пояснив частину незрозумілих спектральних ліній, але не всі. Пізніше того ж року Ежен Анатоль Демарсе заявив про виділення оксиду ще одного елементу, проте його дослід не вдалося повторитиЕвропий: факты и фактики .
У 1892 році Буабодран також заявив про відкриття нового елементу, проте ця заява була зроблена лише за спектральними данними — елемент не було відділено від самарію.
Нарешті, у 1896 році, через 10 років після своєї першої спроби, Демарсе зміг виділити оксид нового елементу, а у 1901 році отримав порівняно чистий зразок, і показав, що саме з ним пов'язані аномальні спектральні лінії, які спостерігали Крукс і Буабодран, а також встановив його приблизну атомну масу (151)On the phosphorescent spectra of Sδ and Europium .
Назву елемент отримав на честь континенту Європа. Можливо, Демарсе таким чином хотів відповісти на популярну в останні десятиліття 19 століття тенденцію називати елементи на честь окремих країн — германій, галій, полонійНаучные сказки периодической таблицы. Занимательная история химических элементов от мышьяка до цинка .
Поширення та отримання
Європій є порівняно розповсюдженим елементом земної кори — його частка (1,8 г/т) у кілька сотень разів вища за частку золотаAbundance in Earth's Crust of the elements , проте, як і інші лантаноїди, він є розсіяним елементом, а тому не скупчується у родовищах.
Європій може заміщати кальцій і стронцій, тому деякі мінерали кальцію і стронцію мають підвищений вміст європію. Проте, для комерційного видобутку така концентрація є занизькою.
Зазвичай, всі лантаноїди в усіх мінералах присутні разом, і їх пропорція також зберігається (важчі лантаноїди мають меншу концентрацію). Проте, через те, що хімічні властивості європію трохи відрізняються від решти лантаноїдів, він не підкоряється цій закономірності. Це явище носить назву . При описі мінералів, у яких концентрація європію значно менша за очікувану, кажуть про негативну європієву аномалію, а для тих, у яких концентрація вища — про позитивну європієву аномаліюSystematics and the Properties of the Lanthanides.
Добувають європій разом з іншими рідкісноземельними металами з мінералів монациту, бастнезиту і ксенотиму. У найбагатших рудах вміст європію сягає 1%, проте більш типовим є значення 0,05% (за вагою)Materials Handbook: A Concise Desktop Reference .
Більша частина покладів цих мінералів знаходиться у Китаї, Бразилії, В'єтнамі та Росії, проте, оскільки китайські руди є значно багатшими, їх переробка є більш вигідною, починаючи з 90-х років Китай є основним постачальником рідкісноземельних металів, у тому числі і європіюRARE EARTHS .
При переробці руди завжди отримується суміш лантаноїдів. Розділення лантаноїдів є складним багатостадійним процесом, проте європій може бути відділений порівняно легко, через те, що він може бути переведений у двовалентний стан.
Металевий європій отримують відновленням Eu2O3 у вакуумі лантаном або вуглецем, а також електролізом розплаву .
У 2010 році було видобуто близько 270 тон європію (у перерахунку на чистий метал)Europium .
Хімічні властивості Європій найактивніший серед рідкісноземельних елементів. Його реакційна здатність порівнюється з кальцієм. Європій досить швидко, а при нагріванні активно реагує з киснем повітря з утворенням європій (ІІІ) оксиду:
4_Eu + 3_O2 -> 2_Eu2O3
Повільно реагує з водою, однак реакція пришвидшується при нагріванні з утворенням гідроксиду:
2Eu{(тв)} + 6H2O {(р)} -> 2Eu(OH)3{(р)} + 3 H2{(г)}
Європій реагує з галогенами:
2Eu {(тв)} + 3F2{(г)} -> 2EuF3{(тв)} (сіль білого кольору)
2Eu {(тв)} + 3Cl2 {(г)} -> 2EuCl3{(тв)} (сіль жовтого кольору)
2Eu {(тв)} + 3Br2 {(г)} -> 2EuBr3{(тв)} (сіль зеленого кольору)
2Eu {(тв)} + 3I2 {(г)} -> 2EuI3{(тв)}
Європій реагує з розведеними кислотами з утворенням Eu(III) іона який забарвлює розчин у рожевий колір (існує як [Eu(OH2)9]^3+ аквакомплекс)
2Eu + 3H2SO4 + 18H2O -> 2 [Eu(OH2)9]^3+ + 3SO4^2- + 3H2
Європій один з небагатьох рідкісноземельних металів, що може проявляти ступінь окиснення +2.
Ізотопи
Природній європій складається з двох різних ізотопів. З них 1 стабільний, а ще 1 має надзвичайно довгий період розпаду. Масове число Частка у природному європії Період напіврозпаду 151 47,81 % >= 1,7×1018 років 153 52,19 %
Загалом відомо 43 ізотопи європію з масовими числами від 130 до 165, 8 з яких — метастабільні. З нестабільних ізотопів, що не зустрічаються в природі, найбільші періоди напіврозпаду мають Eu150 (36,9 років) і Eu152 (13,5 років)Isotopes of the Element Europium .
Застосування Люмінофори
Європій має яскраву емісійну лінію червоного кольору (довжина хвилі 610 нм). Ця лінія відповідає переходу електрону на четвертому f-рівні. Цей рівень електронів екранований s- і p-електронами п'ятої орбіталі, тому хімічні зв'язки дуже слабко впливають на частоту світла, що випромінюється при цьому переході. Інші лінії виникають лише у деяких хімічних сполуках, наприклад, синя лінія випромінюється лише у двовалентному стані.
У кольорових дисплеях кожен піксель складається з трьох субпікселів червоного, синього і зеленого кольору. У телевізорах з кінескопом і плазмових дисплеях світіння забезпечується трьома люмінофорами відповідних кольорів, що випромінюють світло після опромінення їх пучком швидких електронів. У 60-х роках виявилося, що для створення червоного кольору ідеально підходить люмінофор на основі європію у комплексі з ванадатом ітрію. Виробництво кольорових телевізорів було найбільшим споживачем європію до початку 21 століття, коли кінескопи були витіснені рідкокристалічними дисплеями.
Зараз люмінофори на основі європію використовуються у дисплеях підвищеної яскравості. Також ведуться розробки органічних світлодіодів на основі європію.
Одним зі ступенів захисту банкнот євро є малюнок, нанесений сполукою європію, що світиться помаранчево-червоним світлом при опроміненні ультрафіолетом.
Метод флуоресціюючих антитіл, що використовується для виявлення у пацієнта специфічних антигенів використовує антитіла, мічені люмінофором, з подальшим візуальним дослідженням світіння тестованого зразка. Люмінофорами часто використовуються сполуки європію Introduction to time-resolved fluorescence (TRF) .
Легований європієм борат або фтороборат стронцію використовується як робоче тіло у лампах чорного світла (ультрафіолетові лампи, що майже не випромінюють у видимому діапазоні) з довжиною хвилі 368-371 нмPrinciples of Colour and Appearance Measurement .
Європієві мітки використовують для боротьби з контрафактною продукцією.
Існують потенційні використання європію у сільському господарстві — пластик, легований двовалентним європієм і міддю ефективно перетворює ультрафіолетове світло у видиме, що пришвидшує ріст рослин під ним. Схожа методика використовується для підвищення ККД фотоелементів.
Інше Пластики, леговані європієм використовуються у лазерній техніці. Один з найефективніших поглиначів нейтронів у ядерній техніці.
Примітки
Література Глосарій термінів з хімії // Й.Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім.. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк:"Вебер", 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
Посилання https://www.webelements.com/europium/chemistry.html