europium, symbol je Eu a atomové číslo je 63. Jako typický člen lanthanoidu má europium obvykle +3 valence, ale je také běžná kyslík + 2 valence. Sloučenin europia s valenčním stavem +2 je méně. Ve srovnání s jinými těžkými kovy nemá europium žádné významné biologické účinky a je relativně netoxické. Většina aplikací europia využívá fosforescenční efekt sloučenin europia. Europium je jedním z nejméně zastoupených prvků ve vesmíru; Ve vesmíru je jich jen asi 5 × 10-8 % látky je europium.
Europium existuje v monazitu
Objev europia
Příběh začíná na konci 19. století: v té době začali vynikající vědci systematicky zaplňovat zbývající volná místa v Mendělejevově periodické tabulce rozborem atomového emisního spektra. Z dnešního pohledu není tato práce obtížná a může ji dokončit i vysokoškolák; Ale v té době měli vědci pouze nástroje s nízkou přesností a vzorky, které bylo obtížné vyčistit. Proto v celé historii objevu Lanthanidu všichni „kvazi“ objevitelé neustále tvrdili a hádali se.
V roce 1885 objevil Sir William Crookes první, ale nepříliš jasný signál prvku 63: pozoroval specifickou červenou spektrální čáru (609 nm) ve vzorku samaria. V letech 1892 až 1893 objevitel gallia, samaria a dysprosia Paul é mile LeCoq de Boisbaudran toto pásmo potvrdil a objevil další zelený pás (535 nm).
Dále v roce 1896 Eug è ne Anatole Demar çay trpělivě oddělil oxid samaria a potvrdil objev nového prvku vzácných zemin nacházejícího se mezi samariem a gadoliniem. Úspěšně oddělil tento prvek v roce 1901, což znamenalo konec objevovací cesty: „Doufám, že tento nový prvek pojmenuji Europium se symbolem Eu a atomovou hmotností asi 151.“
Konfigurace elektronů
Konfigurace elektronů:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f7
Přestože je europium obvykle trojmocné, je náchylné k tvorbě dvojmocných sloučenin. Tento jev se liší od tvorby +3 valenčních sloučenin u většiny lanthanoidů. Divalentní europium má elektronickou konfiguraci 4f7, protože polovyplněný f plášť poskytuje větší stabilitu a europium (II) a baryum (II) jsou podobné. Divalentní europium je mírné redukční činidlo, které na vzduchu oxiduje za vzniku sloučeniny europia (III). Za anaerobních podmínek, zejména za podmínek zahřívání, je dvojmocné europium dostatečně stabilní a má tendenci se začleňovat do vápníku a dalších minerálů alkalických zemin. Tento proces iontové výměny je základem „negativní anomálie europia“, to znamená, že ve srovnání s množstvím chondritu má mnoho lanthanoidových minerálů, jako je monazit, nízký obsah europia. Bastnaezit ve srovnání s monazitem často vykazuje méně negativních europiových anomálií, proto je bastnaezit také hlavním zdrojem europia.
Europium je železo šedý kov s bodem tání 822 °C, bodem varu 1597 °C a hustotou 5,2434 g/cm³； Je to nejméně hustý, nejměkčí a nejtěkavější prvek mezi prvky vzácných zemin. Europium je nejaktivnější kov mezi prvky vzácných zemin: při pokojové teplotě na vzduchu okamžitě ztrácí svůj kovový lesk a rychle se oxiduje na prášek; Prudce reagujte se studenou vodou za vzniku plynného vodíku; Europium může reagovat s borem, uhlíkem, sírou, fosforem, vodíkem, dusíkem atd.
Aplikace europia
Europium sulfát vyzařuje pod ultrafialovým světlem červenou fluorescenci
Georges Urbain, mladý vynikající chemik, zdědil spektroskopický přístroj Demar çaye a zjistil, že vzorek oxidu yttria dopovaného europiem v roce 1906 emitoval velmi jasné červené světlo. Toto je začátek dlouhé cesty europiových fosforeskujících materiálů – používá nejen k vyzařování červeného světla, ale také modrého světla, protože emisní spektrum Eu2+ spadá do tohoto rozsahu.
Fosfor složený z červených Eu3+, zelených Tb3+ a modrých Eu2+ emitorů, nebo jejich kombinace, dokáže přeměnit ultrafialové světlo na viditelné světlo. Tyto materiály hrají důležitou roli v různých přístrojích po celém světě: rentgenové zesilovací obrazovky, katodové trubice nebo plazmové obrazovky, stejně jako nedávné energeticky úsporné zářivky a světelné diody.
Fluorescenční efekt trojmocného europia může být také senzibilizován organickými aromatickými molekulami a takové komplexy lze aplikovat v různých situacích, které vyžadují vysokou citlivost, jako jsou inkousty proti padělání a čárové kódy.
Od 80. let 20. století hraje europium vedoucí roli ve vysoce citlivé biofarmaceutické analýze využívající časově rozlišenou metodu studené fluorescence. Ve většině nemocnic a lékařských laboratoří se taková analýza stala rutinou. Ve výzkumu biologických věd, včetně biologického zobrazování, jsou fluorescenční biologické sondy vyrobené z europia a dalších lanthanoidů všudypřítomné. Naštěstí jeden kilogram europia stačí na podporu přibližně jedné miliardy analýz – poté, co čínská vláda nedávno omezila vývoz vzácných zemin, se průmyslové země zpanikařené nedostatkem zásob prvků vzácných zemin nemusí obávat podobných hrozeb pro takové aplikace.
Oxid europia se používá jako fosfor se stimulovanou emisí v novém rentgenovém lékařském diagnostickém systému. Oxid europia lze také použít k výrobě barevných čoček a optoelektronických filtrů, pro zařízení k ukládání magnetických bublin a v kontrolních materiálech, stínicích materiálech a konstrukčních materiálech atomových reaktorů. Protože jeho atomy mohou absorbovat více neutronů než jakýkoli jiný prvek, běžně se používá jako materiál pro pohlcování neutronů v atomových reaktorech.
V dnešním rychle se rozvíjejícím světě může mít nedávno objevená aplikace europia hluboký dopad na zemědělství. Vědci zjistili, že plasty dopované dvojmocným europiem a jednomocnou mědí dokážou účinně přeměnit ultrafialovou část slunečního světla na viditelné světlo. Tento proces je zcela zelený (jedná se o doplňkové barvy červené). Použití tohoto typu plastu pro stavbu skleníku může rostlinám umožnit absorbovat více viditelného světla a zvýšit výnosy plodin přibližně o 10 %.
Europium lze také aplikovat na kvantové paměťové čipy, které dokážou spolehlivě uchovávat informace několik dní v kuse. Ty mohou umožnit ukládání citlivých kvantových dat v zařízení podobném pevnému disku a jejich přepravu po celé zemi.
Čas odeslání: 27. června 2023