Что такое Европий, europium, характеристики, свойства

Европий — это химический элемент Eu химический элемент с атомным номером 63 и атомной массой 151,964(1) а. е. м., относящийся к группе лантаноидов, а также относящийся к группе редкоземельных элементов. Простое вещество европий, как и другие лантаноиды — мягкий серебристо-белый металл, легко окисляющийся на воздухе.

Европий класс химических элементов

Элемент Eu — относится к группе, классу хим элементов (ягкий серебристо-белый металл, легко окисляющийся на воздухе)

Элемент Eu свойство химического элемента Европий Europium

Основные характеристики и свойства элемента Eu…, его параметры.

Нахождение в природе

Месторождения

Европий входит в состав лантаноидов, которые часто встречаются в США, Казахстанe, России, Австралии, Бразилии, Индии, Скандинавии. Крупнейшее в мире месторождение европия находится в Кении. Значительны запасы в глубоководном месторождении редкоземельных минералов у тихоокеанского острова Минамитори в исключительной экономической зоне Японии.

Получение

Металлический европий получают восстановлением Eu 2 O3 в вакууме лантаном или углеродом, а также электролизом расплава EuCl 3 .

Кристаллическая структура европия при нормальных условиях. а=4,581 Å

Физические свойства

Кристаллическая структура европия при давлении свыше 12,5 ГПа.

Европий в чистом виде представляет собой, как и другие лантаноиды , мягкий серебристо-белый металл . Он имеет необычно низкие плотность (5,243 г/см3), температуру плавления (826 °C) и температуру кипения (1440 °C) по сравнению со своими соседями по периодической системе элементов гадолинием и самарием . Эти величины противоречат явлению лантаноидного сжатия из-за влияния электронной конфигурации атома европия [Xe] 4f 7 6s 2 на его свойства. Так как электронная оболочка f атома европия заполнена наполовину, для образования металлической связи предоставлены только два электрона, притяжение которых к ядру ослаблено и приводит к существенному увеличению радиуса атома. Аналогичное явление наблюдается также у атома иттербия . При нормальных условиях европий имеет кубическую объёмно-центрированную кристаллическую решетку с постоянной решетки 4,581 Å. При кристаллизации под высоким давлением европий образует ещё две модификации кристаллической решетки.

При этом последовательность модификаций при возрастании давления отличается от такой последовательности у других лантаноидов, что наблюдается также и у иттербия .

Первый фазовый переход происходит при давлении свыше 12,5 ГПа, при этом европий образует гексагональную кристаллическую решетку с параметрами a = 2,41 Å и c = 5,45 Å. При давлении свыше 18 ГПа европий образует аналогичную гексагональную кристаллическую решетку с более плотной упаковкой. Ионы европия, встроенные в кристаллическую решетку некоторых соединений, способны вызывать интенсивную флуоресценцию, причем длина волны излучаемого света зависит от степени окисления ионов европия. Eu 3+ практически независимо от того вещества, в кристаллическую решетку которого он встроен, испускает свет с длиной волны 613 и 618 нм, что соответствует интенсивному красному цвету. Напротив, максимальная эмиссия Eu 2+ сильно зависит от строения кристаллической решетки вещества-хозяина и, например, в случае алюмината бария-магния длина волны испускаемого света составляет 447 нм и находится в синей части спектра, а в случае алюмината стронция (SrAl 2 O4 :Eu 2+ ) длина волны составляет 520 нм и находится в зеленой части спектра видимого света. При давлении 80 ГПа и температуре 1,8 К европий приобретает сверхпроводящие свойства.

Изотопы

Природный европий состоит из двух изотопов, 151 Eu и 153 Eu, в соотношении примерно 1:1. Европий-153 имеет природную распространённость 52,2 %, он стабилен. Изотоп европий-151 составляет 47,8 % природного европия. Недавно была обнаружена его слабая альфа-радиоактивность с периодом полураспада около 5×10 18 лет, что соответствует примерно 1 распаду за 2 минуты в килограмме природного европия. Кроме этого природного радиоизотопа, созданы и исследованы 35 искусственных радиоизотопов европия, среди которых наиболее устойчивы 150 Eu (период полураспада 36,9 года), 152 Eu (13,516 года) и 154 Eu (8,593 года). Обнаружены также 8 метастабильных возбуждённых состояний , среди которых наиболее стабилен 150m Eu (12,8 часа), 152m1 Eu (9,3116 часа) и 152m2 Eu (96 минут).

Химические свойства

Европий является типичным активным металлом и вступает в реакции с большинством неметаллов. Европий в группе лантаноидов имеет максимальную реакционную способность. На воздухе быстро окисляется, на поверхности металла всегда есть оксидная пленка. Хранят в банках или ампулах под слоем жидкого парафина или в керосине. При нагревании на воздухе до температуры 180 °C воспламеняется и горит с образованием оксида европия (III).

{\\displaystyle \\mathrm {4\\ Eu+3\\ O_{2}\\longrightarrow 2\\ Eu_{2}O_{3}} }

Очень активен, может вытеснять из растворов солей почти все металлы. В соединениях, как и большинство РЗЭ, проявляет преимущественно степень окисления +3, при определённых условиях (например, электрохимическим восстановлением, восстановлением амальгамой цинка и др.) можно получить степень окисления +2. Также при изменении окислительно-восстановительных условий возможно получение степени окисления +2 и +3, что соответствует оксиду с химической формулой Eu 3 O4 . С водородом европий образует нестехиометрические фазы, в которых атомы водорода находятся в промежутках кристаллической решетки между атомами европия. Европий растворяется в аммиаке с образованием раствора синего цвета, что обусловлено, как и в подобных растворах щелочных металлов, образованием сольватированных электронов.

Применение

Ядерная энергетика

Европий используется в ядерной энергетике в качестве поглотителя нейтронов (в основном окись европия , гексаборид и борат европия ) в атомных реакторах , но окись постепенно «выгорает», и по срокам эксплуатации уступает карбиду бора в 1,5 раза (хотя имеет преимущество в почти полном отсутствии газовыделения и распухания в мощном потоке нейтронов, например, реактор БН-600 ). Сечение захвата тепловых нейтронов европием (природной смесью изотопов) составляет около 4500 барн , самым активным в отношении захвата нейтронов является европий-151 (9200 барн).

Атомно-водородная энергетика

Оксид европия применяется при термохимическом разложении воды в атомно-водородной энергетике (европий-стронций-йодидный цикл).

Лазерные материалы

Ионы европия служат для генерации лазерного излучения в видимой области спектра с длиной волны 0,61 мкм (оранжевые лучи), поэтому оксид европия используется для создания твердотельных, и менее распространённых жидкостных лазеров.

Электроника

Европий является легирующей примесью в моносульфиде самария (термоэлектрогенераторы), а также как легирующий компонент для синтеза алмазоподобного (сверхтвердого) нитрида углерода .

Силицид европия в виде тонких пленок находит применение в интегральной микроэлектронике .

Моноокись европия , а также сплав моноокиси европия и моноокиси самария применяются в виде тонких пленок в качестве магнитных полупроводниковых материалов для функциональной электроники и, в частности, МДП-электроники.

Люминофоры

  • Европий — непременная составляющая люминофоров, используемых в электронно-лучевых и плазменных цветных экранах.
  • Купюры евро защищены от подделок люминофорами на основе европия.
  • Вольфрамат европия — люминофор, используемый в микроэлектронике.
  • Легированный европием борат стронция используется как люминофор в лампах чёрного света .

Медицина

Катионы европия используются в медицинской диагностике в качестве флуоресцентных зондов. Радиоактивные изотопы европия применяются при лечении некоторых форм рака.

Другие сферы применения

  • Интенсивно изучаются светочувствительные соединения европия с бромом, хлором и иодом.
  • Европий-154 обладает большой мощностью тепловыделения при радиоактивном распаде и предложен в качестве источника в радиоизотопных источниках энергии.

Влияние на качество воды

В реакциях с водой европий химически ведет себя как кальций. При уровнях рН ниже 6 европий способен мигрировать в воде в ионном виде. При более высоких уровнях рН европий образует плохо растворимые и, соответственно, менее подвижные гидроксиды. При контакте с кислородом воздуха происходит дальнейшее окисление до Eu 2 O3 . Максимально наблюдаемые концентрации европия в природных маломинерализованных водах составляют менее 1 мкг/л (в морской воде — 1,1⋅10 −6 мг/л). Влияние на качество воды при таких концентрациях представляется незначительным. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воде нормируется только российскими нормами и равна (для питьевой воды) 0,3 мг/л.

Пути поступления в организм

Вероятность попадания европия в организм человека представляется незначительной. Возможно поступление европия в организм с водой в микроскопических количествах. Нельзя исключать вероятности и других путей попадания в организм у людей, сталкивающихся с соединениями европия на производстве.

Потенциальная опасность для здоровья

Европий относится к малотоксичным элементам. Нет какой-либо информации о последствиях воздействия европия на организм человека.

Физиологическое значение

На данный момент нет данных о какой-либо биологической роли европия в организме человека.

формула химического элемента Европий Europium

Химическая формула Европия:

Атомы Европий Europium химических элементов

Атомы Europium хим. элемента

Europium Европий ядро строение

Строение ядра химического элемента Europium — Eu,

История открытия Европий Europium

Открытие элемента Europium — Первыми спектральные линии, отнесённые впоследствии к европию, наблюдали Крукс (1886) и Лекок де Буабодран (1892). Демарсе обнаружил полосу спектра элемента в самариевой земле в 1896 году, а в 1901 году смог выделить элемент, описал его и дал ему название в честь Европы.

Европий Europium происхождение названия

Откуда произошло название Europium …

Распространённость Европий Europium

Как любой хим. элемент имеет свою распространенность в природе, Eu …

Получение Европий Europium

Europium — получение элемента

Физические свойства Европий Europium

Основные свойства Europium

Изотопы Europium Европий

Наличие и определение изотопов Europium

Eu свойства изотопов Европий Europium

Химические свойства Европий Europium

Определение химических свойств Europium

Меры предосторожности Европий Europium

Внимание! Внимательно ознакомьтесь с мерами безопасности при работе с Europium

Стоимость Европий Europium

Рыночная стоимость Eu, цена Европий Europium Европий является одним из самых дорогих лантаноидов. В 2014 году цена металлического европия ЕВМ-1 составляла от 800 до 2000 долларов США за кг, а оксида европия чистотой 99,9 % — около 500 долларов за кг.

Примечания

Список примечаний и ссылок на различные материалы про хим. элемент Eu