Erbium

Erbium
←  Holmium | Thulium  →
68 Er ↓ fm 68 Er
Vzhled jednoduché látky
Vzorek erbia
Vlastnosti atomu
Jméno, symbol, číslo	Erbium / Erbium (Er), 68
Skupina , období , blok	3 (zastaralé 3), 6, f-prvek
atomová hmotnost ( molární hmotnost )	167,259(3) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronická konfigurace	[Xe] 6s 2 4f 12
Poloměr atomu	178 hodin
Chemické vlastnosti
kovalentní poloměr	157  hodin
Poloměr iontů	(+3e) 88,1  hodin
Elektronegativita	1,24 (Paulingova stupnice)
Elektrodový potenciál	Er←Er 3+ -2,32 V
Oxidační stavy	+3
Ionizační energie (první elektron)	581,0 (6,02)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamické vlastnosti jednoduché látky
Hustota (v n.a. )	9,06 g/cm³
Teplota tání	1802 tis .
Teplota varu	3136 tis .
Oud. výparné teplo	317 kJ/mol
Molární tepelná kapacita	28,12 [2]  J/(K mol)
Molární objem	18,4  cm³ / mol
Krystalová mřížka jednoduché látky
Příhradová konstrukce	Šestihranný
Parametry mřížky	a=3,560 c=5,587  Á
poměr c / a	1,570
Další vlastnosti
Tepelná vodivost	(300 K) (14,5) W/(m K)
Číslo CAS	7440-52-0
nejdéle žijící izotopy
Izotop Prevalence _ Poločas rozpadu Rozpadový kanál Produkt rozpadu 160 Er synth. 28,58 hod EZ 160 Ho 162 Er 0,139 % stabilní - - 164 Er 1,601 % stabilní - - 165 Er synth. 10.36 hod EZ 165 Ho 166 Er 33,503 % stabilní - - 167 Er 22,869 % stabilní - - 168 Er 26,978 % stabilní - - 169 Er synth. 9,4 dne β - 169 Tm 170 Er 14,910 % stabilní - - 171 Er synth. 7,516 h β - 171 Tm 172 Er synth. 49,3 hod β - 172 Tm

Erbium ( chemická značka  - Er ; lat.  Erbium ) - chemický prvek 3. skupiny (podle zastaralé klasifikace - vedlejší podskupina třetí skupiny, IIIB) šestého období periodického systému chemických prvků D. I. Mendělejeva s atomovým číslem 68.

Patří do rodiny Lanthanide .

Jednoduchá látka erbium je měkký kov vzácných zemin stříbrné barvy .

Historie objevů

Erbium poprvé izoloval v roce 1843 švédský chemik Carl Gustav Mosander z minerálu gadolinitu nalezeného poblíž vesnice Ytterby . Mosander našel nečistoty v koncentrátu Y 2 O 3 a izoloval z něj tři frakce: yttrium, růžové „ terbia “ (které obsahovalo moderní prvek erbium) a bezbarvé „ erbia “ (obsahovalo prvek terbium , nerozpustný oxid terbium má hnědý odstín) . Terbium a erbium byly nějakou dobu zmatené. Terbium bylo přejmenováno na erbium po roce 1860 a erbium na terbium v ​​roce 1877.

Marc Delafontaine začal pracovat s gadolinitem v roce 1864: erbium a jeho sloučeniny byly podrobně studovány různými metodami, včetně použití plynového hořáku . Poskytl také poměrně jasný důkaz pro objev erbia [3] . Per Theodor Cleve v roce 1879, když studoval erbium, které zůstalo po oddělení od ytterbia, dospěl k závěru, že frakce je heterogenní, a objevil v jejím složení další dva prvky: thulium a holmium.

Dostatečně čistý Er 2 O 3 nezávisle izolovali v roce 1905 Georges Urban a Charles James (27. 4. 1880 - 12. 10. 1928). Čistý kov získali až v roce 1934 Wilhelm Karl Klemm a Bommer. Až v 90. letech 20. století čínský oxid erbium klesl na ceně natolik, že se dal použít jako barvivo na sklo.

Původ jména

Spolu s dalšími třemi chemickými prvky ( terbium , ytterbium , yttrium ) byl pojmenován po vesnici Ytterby , která se nachází na ostrově Resarö, který je součástí Stockholmského souostroví .

Být v přírodě

Erbium clarke v zemské kůře (podle Taylora) je 3,3 g/t, obsah v oceánské vodě je 2,4⋅10 −6 [4] . Tyto koncentrace jsou dostatečné k tomu, aby se erbium umístilo na 45. nejrozšířenější chemický prvek v zemské kůře (tedy hojnější než olovo).

Stejně jako ostatní prvky vzácných zemin se erbium v ​​přírodě nevyskytuje ve volném stavu, ale je obsaženo v monazitových píscích. Historicky bylo velmi obtížné a nákladné oddělit prvky vzácných zemin, ale iontoměničová chromatografie , vyvinutá ke konci 20. století, výrazně snížila náklady na jejich získání.

Hlavními komerčními zdroji erbia jsou nerosty xenotim a euxenit a v poslední době jíly z jižní Číny; v důsledku toho se Čína stala hlavním dodavatelem tohoto prvku. Ve frakci koncentrátu s vysokým obsahem yttria je yttrium asi 2/3 hmotnosti a erbium asi 4-5 %. Po rozpuštění koncentrátu v kyselině erbium zbarví roztok do charakteristické růžové barvy – stejné, jakou Mosander pozoroval při zkoumání minerálů vesnice Ytterby.

Vklady

Erbium je složkou lanthanoidů , které jsou velmi vzácné. Lanthanoidy se vyskytují v USA , Kazachstánu , Rusku , Ukrajině , Austrálii , Brazílii , Indii , Skandinávii .

Izotopy

Přírodní erbium se skládá ze 6 stabilních izotopů: Er-162, Er-164, Er-166, Er-167, Er-168, Er-170; Nejběžnější je 166 Er (33,503 % přírodního erbia). Bylo popsáno 29 radioizotopů , z nichž nejstabilnější jsou 169 Er s poločasem rozpadu 9,4 dne, 172 Er s poločasem rozpadu 49,3 hodin, 160 Er s poločasem rozpadu 28,58 hodin, 165 Er s poločasem rozpadu -životnost 10,36 hodin a 171Er s poločasem rozpadu 7,516 hodin. Zbytek radioaktivních izotopů má poločas rozpadu menší než 3,5 hodiny, přičemž mnoho z nich má poločas rozpadu menší než 4 minuty. Tento prvek má také 13 jaderných izomerů , z nichž nejstabilnější je Er-167m s poločasem rozpadu 2,269 s.

Izotopy erbia leží v rozmezí atomové hmotnosti od 142,9663 (pro Er-143) do 176,9541 (pro Er-177).

Fyzikální vlastnosti

Kompletní elektronová konfigurace atomu erbia je: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 12

Erbium je měkký, tažný kov vzácných zemin stříbrné barvy . Ne radioaktivní . Je to paramagnet .

Biologický dopad

• Stejně jako všechny kovy vzácných zemin nehraje erbium v ​​živých organismech významnou biologickou roli.
• Systémová toxicita erbia se zdá být nízká.
• Je to metabolický stimulant.

Získání

Kovové erbium se získává elektrolýzou taveniny chloridu erbia (fluoridu) ErCl 3 (ErF 3 ), jakož i vápenatou tepelnou redukcí těchto solí.

Aplikace

Jedním z nejdůležitějších použití erbia je jeho použití ve formě oxidu (někdy boritanu ) v jaderné technologii. Například směs oxidu erbia a oxidu uranu umožňuje dramaticky zlepšit provoz reaktorů RBMK zlepšením jejich distribuce výkonu, technických a ekonomických parametrů a hlavně bezpečnosti provozu reaktorů.

Monokrystaly oxidu erbia se používají jako vysoce výkonné laserové materiály . Kontinuální erbiové a thuliové pulzní lasery pracující na vlnové délce 3 μm jsou vhodné pro použití v laserové chirurgii : provozní vlnová délka se shoduje s frekvencí oscilací atomů O - H ve vodě  - je dosaženo silné absorpce paprsku biologickými tkáněmi [5 ] .

Oxid erbia se přidává do křemenné taveniny při výrobě optických vláken pracujících na ultra dlouhé vzdálenosti (VLE - erbium-doped fiber). Při konstrukci ultradlouhých optických drah vzniká problém meziregenerace signálu v důsledku jeho přirozeného útlumu při šíření v křemenném vláknu. V případě, že trasa prochází „obtížnými“ úseky (například pod vodou), umístění „převodních“ regeneračních stanic (tedy těch, které převádějí slabý optický signál na elektrický, zesilují a převádějí zpět do laserového záření) se stává technicky velmi obtížným úkolem kvůli potřebě zajistit takové stanice napájením. Optické vlákno dopované prvkem vzácných zemin erbiem má schopnost absorbovat světlo jedné vlnové délky a vyzařovat ho na jiné vlnové délce. Externí polovodičový laser vysílá infračervené světlo o vlnové délce 980 nebo 1480 nm do vlákna a budí atomy erbia. Když optický signál s vlnovou délkou mezi 1530 a 1620 nm vstoupí do vlákna, excitované atomy erbia emitují světlo o stejné vlnové délce jako vstupní signál. EDFA  - erbiem dopovaný vláknový zesilovač - zesilovač, který pracuje na tomto principu.

Poznámky

1. ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Atomové hmotnosti prvků 2011 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Sv. 85 , č. 5 . - S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
2. ↑ Redakce: Zefirov N. S. (šéfredaktor). Chemická encyklopedie: v 5 svazcích. - Moskva: Velká ruská encyklopedie, 1999. - T. 5. - S. 487.
3. ↑ Handbook of the Physics and Chemistry of Rare Earths, 1988 , pp. 49-50.
4. ↑ JP Riley a Skirrow G. Chemická oceánografie V.I, 1965
5. ↑ Godard Antoine. Infračervené (2–12 μm) laserové zdroje v pevné fázi: přehled  //  Comptes Rendus Physique. - 2007. - prosinec ( roč. 8 , č. 10 ). - S. 1100-1128 . — ISSN 1631-0705 . - doi : 10.1016/j.crhy.2007.09.010 .

Literatura

• Kremlev A. M. , Mendělejev D. I .,. Erbium // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.
• Handbook of the Physics and Chemistry of Rare Earths / Ed.: Karl A. Gschneidner, Jr.; LeRoyEyring. — Sv. 11. - Elsevier Science Publishers BV, 1988. - 594 s. — ISBN 9780444870803 .

Odkazy

• Erbium na Webelements Archivováno 10. října 2004 na Wayback Machine
• Erbium v ​​Popular Library of Chemical Elements Archived 30. září 2007 na Wayback Machine

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Skvělý norský Velký Rus Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis plocha počítače
V bibliografických katalozích	GND : 4152588-7 J9U : 987007552901505171 LCCN : sh85044573