Europium, symbol je Eu a atomové číslo je 63. Jako typický člen lanthanoidů má europium obvykle valenci +3, ale běžná je i valence kyslíku +2. Existuje méně sloučenin europia s valenčním stavem +2. 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 hojných prvků ve vesmíru; ve vesmíru se nachází pouze asi 5 × 10⁻⁶ % látky, což je europium.
Europium se vyskytuje 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 analýzou atomového emisního spektra. Z dnešního pohledu to není obtížný úkol a zvládne ho i student bakalářského studia; tehdy však vědci měli k dispozici pouze přístroje s nízkou přesností a vzorky, které bylo obtížné čistit. Proto v celé historii objevu lanthanoidů všichni „kvazi“ objevitelé neustále vznášeli nepravdivá tvrzení a vzájemně se hádali.
V roce 1885 objevil Sir William Crookes první, ale ne příliš jasný signál prvku 63: pozoroval specifickou červenou spektrální čáru (609 nm) ve vzorku samaria. Mezi lety 1892 a 1893 tento pás potvrdil a objevil další zelený pás (535 nm) objevitel galia, samaria a dysprosia, Paul é mile LeCoq de Boisbaudran.
Dále, v roce 1896, Eugène Anatole Demar trpělivě oddělil oxid samaria a potvrdil objev nového prvku vzácných zemin, který se nachází mezi samariem a gadoliniem. Tento prvek úspěšně oddělil v roce 1901, čímž ukončil cestu objevu: „Doufám, že tento nový prvek pojmenuji europium, se symbolem Eu a atomovou hmotností přibližně 151.“
Elektronová konfigurace
Elektronová konfigurace:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f7
Ačkoli je europium obvykle trojmocné, má sklon k tvorbě dvojmocných sloučenin. Tento jev se liší od tvorby sloučenin s valencí +3 u většiny lanthanoidů. Dvojmocné europium má elektronovou konfiguraci 4f7, protože částečně vyplněná f-vrstva poskytuje větší stabilitu, a europium (II) a baryum (II) jsou si podobné. Dvojmocné europium je mírné redukční činidlo, které oxiduje na vzduchu za vzniku sloučeniny europia (III). Za anaerobních podmínek, zejména za tepla, 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 hojností chondritu má mnoho lanthanoidových minerálů, jako je monazit, nízký obsah europia. Ve srovnání s monazitem vykazuje bastnaezit často méně negativních anomálií europia, takže bastnaezit je také hlavním zdrojem europia.
Europium je železitě 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 nejaktivnějším kovem mezi prvky vzácných zemin: při pokojové teplotě okamžitě ztrácí svůj kovový lesk na vzduchu a rychle oxiduje na prášek. Prudce reaguje se studenou vodou za vzniku vodíku. Europium může reagovat s bórem, uhlíkem, sírou, fosforem, vodíkem, dusíkem atd.
Aplikace europia
Síran europia emituje červenou fluorescenci pod ultrafialovým světlem
Georges Urbain, mladý vynikající chemik, zdědil spektroskopický přístroj Demarçay a v roce 1906 zjistil, že vzorek oxidu yttritého dopovaného europiem emitoval velmi jasné červené světlo. Toto je začátek dlouhé cesty fosforeskujících materiálů s europiem – používaných nejen k emitování červeného světla, ale i modrého světla, protože emisní spektrum Eu2+ spadá do tohoto rozsahu.
Fosfor složený z červených zářičů Eu3+, zelených Tb3+ a modrých zářičů Eu2+ nebo jejich kombinace dokáže přeměnit ultrafialové světlo na viditelné světlo. Tyto materiály hrají důležitou roli v různých přístrojích po celém světě: zesilovačích rentgenového záření, katodových trubicích nebo plazmových obrazovkách, stejně jako v nedávných energeticky úsporných zářivkách a světelných diodách.
Fluorescenční efekt trojmocného europia může být také senzibilizován organickými aromatickými molekulami a takové komplexy lze použít v různých situacích, které vyžadují vysokou citlivost, jako jsou například inkousty proti padělání a čárové kódy.
Od 80. let 20. století hraje europium vedoucí roli ve vysoce citlivých biofarmaceutických analýzách s využitím metody časově rozlišené studené fluorescence. Ve většině nemocnic a lékařských laboratoří se tato 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 k podpoře přibližně jedné miliardy analýz – poté, co čínská vláda nedávno omezila vývoz vzácných zemin, se industrializované země panikařící nedostatkem zásob prvků vzácných zemin nemusí podobných hrozeb pro tyto aplikace obávat.
Oxid europia se používá jako fosfor se stimulovanou emisí v nových rentgenových lékařských diagnostických systémech. Oxid europia lze také použít k výrobě barevných čoček a optoelektronických filtrů, pro magnetická bublinková zařízení a v řídicích materiálech, stínícím materiálu a konstrukčních materiálech atomových reaktorů. Protože jeho atomy dokáží absorbovat více neutronů než kterýkoli jiný prvek, běžně se používá jako materiál pro absorpci neutronů v atomových reaktorech.
V dnešním rychle se rozvíjejícím světě může mít nedávno objevené využití europia zásadní dopad na zemědělství. Vědci zjistili, že plasty dopované dvojmocným europiem a jednomocnou mědí dokáží efektivně přeměňovat ultrafialovou část slunečního záření na viditelné světlo. Tento proces je poměrně ekologický (jedná se o doplňkovou barvu červené). Použití tohoto typu plastu k výstavbě skleníku může rostlinám umožnit absorbovat více viditelného světla a zvýšit výnosy plodin přibližně o 10 %.
Europium lze také použít v kvantových paměťových čipech, které dokáží spolehlivě ukládat informace po dobu několika dní. Ty umožňují ukládání citlivých kvantových dat do zařízení podobného pevnému disku a jejich přepravu po celé zemi.
Čas zveřejnění: 27. června 2023