европий, символ — Eu, а атомный номер — 63. Как типичный член лантаноидов, европий обычно имеет валентность +3, но также часто встречается кислород +2.Меньше соединений европия с валентным состоянием +2.По сравнению с другими тяжелыми металлами европий не оказывает существенного биологического действия и относительно нетоксичен.В большинстве применений европия используется эффект фосфоресценции соединений европия.Европий — один из наименее распространенных элементов во Вселенной;Во Вселенной всего около 5 × 10-8% вещества составляет европий.
Европий существует в монаците.
Открытие европия
История начинается в конце XIX века: тогда замечательные ученые начали систематически заполнять оставшиеся вакансии в таблице Менделеева путем анализа спектра атомной эмиссии.На сегодняшний день эта работа несложная, и с ней справится студент бакалавриата;Но в то время у ученых были только инструменты низкой точности и трудно поддающиеся очистке образцы.Поэтому за всю историю открытия лантаноидов все «квази» первооткрыватели продолжали делать ложные заявления и спорить друг с другом.
В 1885 году сэр Уильям Крукс обнаружил первый, но не очень четкий сигнал элемента 63: он наблюдал специфическую красную спектральную линию (609 нм) в образце самария.Между 1892 и 1893 годами первооткрыватель галлия, самария и диспрозия Поль-миль Лекок де Буабодран подтвердил эту полосу и открыл еще одну зеленую полосу (535 нм).
Затем, в 1896 году, Эжен и Анатоль Демар терпеливо выделили оксид самария и подтвердили открытие нового редкоземельного элемента, расположенного между самарием и гадолинием.Он успешно выделил этот элемент в 1901 году, ознаменовав конец пути открытий: «Я надеюсь назвать этот новый элемент европием с символом Eu и атомной массой около 151».
Электронная конфигурация
Электронная конфигурация:
1с2 2с2 2п6 3с2 3п6 4с2 3д10 4п6 5с2 4д10 5п66с2 4f7
Хотя европий обычно трехвалентен, он склонен к образованию двухвалентных соединений.Это явление отличается от образования соединений с +3 валентностью большинством лантаноидов.Двухвалентный европий имеет электронную конфигурацию 4f7, поскольку полузаполненная f-оболочка обеспечивает большую стабильность, а европий (II) и барий (II) аналогичны.Двухвалентный европий — мягкий восстановитель, окисляющийся на воздухе с образованием соединения европия (III).В анаэробных условиях, особенно при нагревании, двухвалентный европий достаточно стабилен и имеет тенденцию включаться в кальций и другие щелочноземельные минералы.Этот процесс ионного обмена лежит в основе «отрицательной аномалии европия», то есть по сравнению с обилием хондрита многие минералы-лантаниды, такие как монацит, имеют низкое содержание европия.По сравнению с монацитом, бастнезит часто демонстрирует меньше отрицательных аномалий европия, поэтому бастнезит также является основным источником европия.
Европий — железно-серый металл с температурой плавления 822 °С, температурой кипения 1597 °С и плотностью 5,2434 г/см³; это наименее плотный, самый мягкий и наиболее летучий элемент среди редкоземельных элементов.Европий — наиболее активный металл среди редкоземельных элементов: при комнатной температуре он сразу теряет металлический блеск на воздухе и быстро окисляется в порошок;Бурная реакция с холодной водой с образованием газообразного водорода;Европий может реагировать с бором, углеродом, серой, фосфором, водородом, азотом и др.
Применение европия
Сульфат европия излучает красную флуоресценцию в ультрафиолетовом свете.
Жорж Урбен, молодой выдающийся химик, унаследовал спектроскопический прибор Демаршая и в 1906 году обнаружил, что образец оксида иттрия(III), легированного европием, излучает очень яркий красный свет. Это начало долгого пути европиевых фосфоресцентных материалов – используется не только для излучения красного света, но и синего света, поскольку спектр излучения Eu2+ попадает в этот диапазон.
Люминофор, состоящий из красного излучателя Eu3+, зеленого Tb3+ и синего Eu2+ или их комбинации, может преобразовывать ультрафиолетовый свет в видимый свет.Эти материалы играют важную роль в различных приборах по всему миру: в усиливающих рентгеновских экранах, электронно-лучевых трубках или плазменных экранах, а также в современных энергосберегающих люминесцентных лампах и светодиодах.
Эффект флуоресценции трехвалентного европия также может быть сенсибилизирован органическими ароматическими молекулами, и такие комплексы можно применять в различных ситуациях, требующих высокой чувствительности, таких как чернила и штрих-коды для защиты от подделки.
С 1980-х годов европий играет ведущую роль в высокочувствительном биофармацевтическом анализе с использованием метода холодной флуоресценции с временным разрешением.В большинстве больниц и медицинских лабораторий такой анализ стал рутинным.В исследованиях в области наук о жизни, включая биологическую визуализацию, повсеместно используются флуоресцентные биологические зонды, изготовленные из европия и других лантаноидов.К счастью, одного килограмма европия достаточно для проведения примерно одного миллиарда анализов – после того, как китайское правительство недавно ограничило экспорт редкоземельных элементов, промышленно развитые страны, запаниковавшие из-за нехватки хранилищ редкоземельных элементов, не должны беспокоиться о подобных угрозах для таких применений.
Оксид европия используется в качестве люминофора стимулированного излучения в новой системе рентгеновской медицинской диагностики.Оксид европия также может быть использован для изготовления цветных линз и оптоэлектронных фильтров, для магнитно-пузырьковых накопителей, а также в материалах управления, защитных материалах и конструкционных материалах атомных реакторов.Поскольку его атомы могут поглощать больше нейтронов, чем любой другой элемент, он обычно используется в качестве материала для поглощения нейтронов в атомных реакторах.
В современном быстро расширяющемся мире недавно открытое применение европия может оказать глубокое влияние на сельское хозяйство.Ученые обнаружили, что пластики, легированные двухвалентным европием и одновалентной медью, могут эффективно преобразовывать ультрафиолетовую часть солнечного света в видимый свет.Этот процесс довольно зеленый (это дополнительные цвета красного).Использование этого типа пластика для строительства теплицы может позволить растениям поглощать больше видимого света и увеличить урожайность примерно на 10%.
Европий также можно использовать в чипах квантовой памяти, которые могут надежно хранить информацию в течение нескольких дней.Они могут позволить хранить конфиденциальные квантовые данные на устройстве, похожем на жесткий диск, и доставлять их по всей стране.
Время публикации: 27 июня 2023 г.