Europiu, simbolul este Eu, iar numărul atomic este 63. Ca membru tipic al lantanidelor, europiul are de obicei valență +3, dar valența oxigenului +2 este, de asemenea, comună. Există mai puțini compuși ai europiului cu o stare de valență de +2. Comparativ cu alte metale grele, europiul nu are efecte biologice semnificative și este relativ netoxic. Majoritatea aplicațiilor europiului utilizează efectul de fosforescență al compușilor europiului. Europiul este unul dintre cele mai puțin abundente elemente din univers; există doar aproximativ 5 în univers × 10-8% din substanță fiind europiu.
Europiul există în monazit
Descoperirea europiului
Povestea începe la sfârșitul secolului al XIX-lea: la acea vreme, oameni de știință excelenți au început să umple sistematic locurile libere rămase în tabelul periodic al lui Mendeleev prin analizarea spectrului de emisie atomică. În viziunea de astăzi, această sarcină nu este dificilă, iar un student de licență o poate îndeplini; însă, la acea vreme, oamenii de știință aveau doar instrumente cu precizie scăzută și probe dificil de purificat. Prin urmare, în întreaga istorie a descoperirii lantanidelor, toți descoperitorii „cvasi” au continuat să facă afirmații false și să se certe între ei.
În 1885, Sir William Crookes a descoperit primul semnal, dar nu foarte clar, al elementului 63: a observat o linie spectrală roșie specifică (609 nm) într-o probă de samariu. Între 1892 și 1893, descoperitorul galiului, samariului și disprosiului, Paul émile LeCoq de Boisbaudran, a confirmat această bandă și a descoperit o altă bandă verde (535 nm).
Apoi, în 1896, Eugène Anatole Demarçay a separat cu răbdare oxidul de samariu și a confirmat descoperirea unui nou element de pământ rar situat între samariu și gadoliniu. El a separat cu succes acest element în 1901, marcând sfârșitul călătoriei descoperirii: „Sper să numesc acest nou element Europiu, cu simbolul Eu și masa atomică de aproximativ 151.”
Configurația electronică
Configurația electronică:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f7
Deși europiul este de obicei trivalent, este predispus la formarea de compuși divalenți. Acest fenomen este diferit de formarea compușilor cu valență +3 de către majoritatea lantanidelor. Europiul divalent are o configurație electronică de 4f7, deoarece stratul f semi-umplut oferă mai multă stabilitate, iar europiul (II) și bariul (II) sunt similare. Europiul divalent este un agent reducător ușor care se oxidează în aer pentru a forma un compus de europiu (III). În condiții anaerobe, în special în condiții de încălzire, europiul divalent este suficient de stabil și tinde să fie încorporat în calciu și alte minerale alcalino-pământoase. Acest proces de schimb ionic stă la baza „anomaliei negative a europiului”, adică, în comparație cu abundența de condrită, multe minerale lantanide, cum ar fi monazitul, au un conținut scăzut de europiu. Comparativ cu monazitul, bastnaezitul prezintă adesea mai puține anomalii negative ale europiului, așa că bastnaezitul este, de asemenea, principala sursă de europiu.
Europiul este un metal gri-fieros, cu un punct de topire de 822 °C, un punct de fierbere de 1597 °C și o densitate de 5,2434 g/cm³; Este cel mai puțin dens, cel mai moale și cel mai volatil element dintre elementele de pământuri rare. Europiul este cel mai activ metal dintre elementele de pământuri rare: la temperatura camerei, își pierde imediat luciul metalic în aer și se oxidează rapid în pulbere; reacționează violent cu apa rece pentru a genera hidrogen gazos; Europiul poate reacționa cu borul, carbonul, sulful, fosforul, hidrogenul, azotul etc.
Aplicarea europiului
Sulfatul de europiu emite fluorescență roșie sub lumină ultravioletă
Georges Urbain, un tânăr chimist remarcabil, a moștenit instrumentul de spectroscopie al lui Demarçay și a descoperit că o probă de oxid de ytriu(III) dopată cu europiu emitea o lumină roșie foarte strălucitoare în 1906. Acesta este începutul lungii călătorii a materialelor fosforescente pe bază de europiu – folosite nu doar pentru a emite lumină roșie, ci și lumină albastră, deoarece spectrul de emisie al Eu2+ se încadrează în acest interval.
Un fosfor compus din emițători roșii Eu3+, verzi Tb3+ și albaștri Eu2+ sau o combinație a acestora poate converti lumina ultravioletă în lumină vizibilă. Aceste materiale joacă un rol important în diverse instrumente din întreaga lume: ecrane de intensificare a razelor X, tuburi catodice sau ecrane cu plasmă, precum și lămpi fluorescente economice și diode emițătoare de lumină recente.
Efectul de fluorescență al europiului trivalent poate fi, de asemenea, sensibilizat de molecule aromatice organice, iar astfel de complexe pot fi aplicate în diverse situații care necesită o sensibilitate ridicată, cum ar fi cernelurile anti-contrafacere și codurile de bare.
Încă din anii 1980, europiul a jucat un rol principal în analiza biofarmaceutică de înaltă sensibilitate folosind metoda fluorescenței reci cu rezoluție temporală. În majoritatea spitalelor și laboratoarelor medicale, o astfel de analiză a devenit o rutină. În cercetarea științelor vieții, inclusiv imagistica biologică, sondele biologice fluorescente fabricate din europiu și alte lantanide sunt omniprezente. Din fericire, un kilogram de europiu este suficient pentru a susține aproximativ un miliard de analize - după ce guvernul chinez a restricționat recent exporturile de pământuri rare, țările industrializate panicate de deficitul de stocare a elementelor de pământuri rare nu trebuie să-și facă griji cu privire la amenințări similare la adresa unor astfel de aplicații.
Oxidul de europiu este utilizat ca fosfor cu emisie stimulată în noile sisteme de diagnostic medical cu raze X. Oxidul de europiu poate fi, de asemenea, utilizat pentru fabricarea lentilelor colorate și a filtrelor optoelectronice, pentru dispozitivele de stocare a bulelor magnetice și în materialele de control, materialele de ecranare și materialele structurale ale reactoarelor atomice. Deoarece atomii săi pot absorbi mai mulți neutroni decât orice alt element, este frecvent utilizat ca material pentru absorbția neutronilor în reactoarele atomice.
În lumea de astăzi, aflată în rapidă expansiune, aplicarea recent descoperită a europiului ar putea avea un impact profund asupra agriculturii. Oamenii de știință au descoperit că materialele plastice dopate cu europiu divalent și cupru univalent pot converti eficient partea ultravioletă a luminii solare în lumină vizibilă. Acest proces este destul de ecologic (este o culoare complementară a roșului). Utilizarea acestui tip de plastic pentru a construi o seră poate permite plantelor să absoarbă mai multă lumină vizibilă și să crească randamentele culturilor cu aproximativ 10%.
Europiul poate fi aplicat și la cipurile de memorie cuantică, care pot stoca în mod fiabil informații timp de mai multe zile. Acestea pot permite stocarea datelor cuantice sensibile într-un dispozitiv similar unui hard disk și transportul acestora în întreaga țară.
Data publicării: 27 iunie 2023