Das chemische Element Europium: grundlegende Eigenschaften und Anwendungen. Informationssystem „Die elektronische Struktur von Europiumatomen wird aufgrund der hohen Kosten relativ selten, aber in innovativen Technologien eingesetzt

Europium

EUROPIUM-und I; M.[lat. Europium] Chemisches Element (Eu), ein silberweißes radioaktives Metall, das zu den Lanthaniden gehört (künstlich gewonnen; verwendet in der Nuklear- und Funktechnikindustrie).

Europium

(lat. Europium), ein chemisches Element der Gruppe III des Periodensystems, gehört zu den Lanthanoiden. Metall, Dichte 5,245 g/cm 3, T Pl 826°C. Der Name kommt von „Europa“ (Teil der Welt). Neutronenabsorber in Kernreaktoren, Phosphoraktivator in Farbfernsehern.

EUROPIUM

EUROPIUM (lat. Europium), Eu (sprich „Europium“), chemisches Element mit der Ordnungszahl 63, Atommasse 151,96. Besteht aus zwei stabilen Isotopen: 151 Eu (47,82 %) und 153 Eu (52,18 %). Konfiguration der äußeren elektronischen Schichten 4 S 2 P 6 D 10 F 7 5s 2 P 6 6s 2 . Die Oxidationsstufe in Verbindungen beträgt +3 (Wertigkeit III), seltener +2 (Wertigkeit II).
Gehört zu den Seltenerdelementen (Cer-Untergruppe der Lanthaniden). Befindet sich in Gruppe III B, in der 6. Periode des Periodensystems. Der Radius des neutralen Atoms beträgt 0,202 nm, der Radius des Eu 2+-Ions beträgt 0,131 nm und der des Eu 3+-Ions beträgt 0,109 nm. Ionisierungsenergien 5,664, 11,25, 24,70, 42,65 eV. Elektronegativität nach Pauling (cm. PAULING (Linus) 1.
Geschichte der Entdeckung
Europium wurde 1886 von E. Demarsay entdeckt. Das Element erhielt seinen Namen 1901 nach dem Namen des Kontinents. Europiummetall wurde erstmals 1937 gewonnen.
In der Natur sein
Der Europiumgehalt in der Erdkruste beträgt 1,310 -4 %, im Meerwasser 1,110 -6 mg/l. Teil der Monazitmineralien (cm. MONAZIT), Loparita (cm. LOPARIT), Bastnäsit (cm. BASTNESIT) und andere.
Quittung
Metallisches Europium wird durch Reduktion von Eu 2 O 3 im Vakuum mit Lanthan oder Kohlenstoff sowie durch Elektrolyse der EuCl 3 -Schmelze gewonnen.
Physikalische und chemische Eigenschaften
Europium ist ein silbergraues Metall. Kubischer Gittertyp a-Fe, A= 0,4582 nm. Schmelzpunkt 826 °C, Siedepunkt 1559 °C, Dichte 5,245 kg/dm3.
An der Luft ist Europium mit einem Film aus Oxiden und hydratisierten Karbonaten bedeckt. Bei leichter Erwärmung oxidiert es schnell. Bei leichter Erwärmung reagiert es mit Halogenen, Stickstoff und Wasserstoff. Reagiert bei Raumtemperatur mit Wasser und Mineralsäuren.
Eu 2 O 3-Oxid hat basische Eigenschaften; es entspricht der starken Base Eu(OH) 3. Durch die Wechselwirkung von Eu und Eu 2 O 3 sowie die Wechselwirkung dreiwertiger Europiumoxyhalogenide mit Lithiumhydrid LiH entsteht Europium(II)-oxid EuO. Die Base Eu(OH) 2 entspricht diesem Oxid.
Anwendung
Es wird als Neutronenabsorber in der Kerntechnik und als Aktivator roter Leuchtstoffe im Farbfernsehen eingesetzt. 155 Eu - in der medizinischen Diagnostik.


Enzyklopädisches Wörterbuch. 2009 .

Synonyme:

Sehen Sie, was „Europium“ in anderen Wörterbüchern ist:

    - (Symbol Eu), ein silberweißes Metall aus der LANTHANIDE-Reihe, dem weichsten und flüchtigsten unter ihnen. Es wurde erstmals 1896 in Form eines Oxids isoliert. Europium wird aus den Mineralien Monazit und Bastnäsit abgebaut. Wird bei der Herstellung von Farbfernsehbildschirmen verwendet,... ... Wissenschaftliches und technisches Enzyklopädisches Wörterbuch

    - (Europium), Eu, chemisches Element der Gruppe III des Periodensystems, Ordnungszahl 63, Atommasse 151,96; gehört zu den Seltenerdelementen; Metall. 1901 vom französischen Chemiker E. Demarsay entdeckt... Moderne Enzyklopädie

    - (lat. Europium) Eu, ein chemisches Element der Gruppe III des Periodensystems, Ordnungszahl 63, Atommasse 151,96, gehört zu den Lanthaniden. Metall, Dichte 5,245 g/cm³, Schmelzpunkt 826 °C. Der Name stammt aus Europa (Teil der Welt). Neutronenabsorber in... ... Großes enzyklopädisches Wörterbuch

    - (Europium), Eu-Chemikalie. Element der periodischen Gruppe III. Systeme der Elemente, bei. Nummer 63, bei. Masse 151,96, Teil der Lanthanoidenfamilie. Natürliches E. besteht aus Isotopen mit den Massenzahlen 151 (47,82 %) und 153 (52,18 %). Elektronische Konfiguration von drei... ... Physische Enzyklopädie

    Substantiv, Anzahl der Synonyme: 3 Lanthanid (15) Metall (86) Element (159) ASIS Synonymwörterbuch ... Synonymwörterbuch

    Europium- Eu Chemisches Element; gehört zu den Lanthanoiden; In Form von Oxid wird es in der Kernenergie als brennbarer Absorber eingesetzt. [A.S. Goldberg. Englisch-Russisches Energiewörterbuch. 2006] Themen Energie im Allgemeinen Synonyme Eu EN europium ... Leitfaden für technische Übersetzer

    Europium- (Europium), Eu, chemisches Element der Gruppe III des Periodensystems, Ordnungszahl 63, Atommasse 151,96; gehört zu den Seltenerdelementen; Metall. 1901 vom französischen Chemiker E. Demarsay entdeckt. ... Illustriertes enzyklopädisches Wörterbuch

    63 Samarium ← Europium → Gadolinium ... Wikipedia

    - (lat. Europium), chemisch. Element III gr. Periode wild System, bezieht sich auf die Lanthaniden. Metall, dicht 5,245 g/cm3, Schmelzpunkt 826 0C. Name aus Europa (Teil der Welt). Neutronenabsorber in Kernreaktoren, Aktivator von Leuchtstoffen in Farbe. Fernseher... Naturwissenschaft. Enzyklopädisches Wörterbuch

    - (prop.) chemisch ein Element aus der Familie der Lanthaniden, Symbol Eu (lat. Europium); Metall. Neues Fremdwörterwörterbuch. von EdwART, 2009. europium [Wörterbuch der Fremdwörter der russischen Sprache

Bücher

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Geschichte

In der Natur sein

Geburtsort

Quittung

Metallisches Europium wird durch Reduktion von Eu 2 O 3 im Vakuum mit Lanthan oder Kohlenstoff sowie durch Elektrolyse der EuCl 3 -Schmelze gewonnen.

Preise

Europium ist eines der teuersten Lanthanoide. Im Jahr 2014 lag der Preis für Europiummetall EBM-1 zwischen 800 und 2000 US-Dollar pro kg, und Europiumoxid mit einer Reinheit von 99,9 % lag bei etwa 500 Dollar pro kg.

Physikalische Eigenschaften

Europium ist in seiner reinen Form, wie die anderen Lanthanoide, ein weiches, silberweißes Metall. Es hat eine ungewöhnlich niedrige Dichte (5,243 g/cm3), Schmelzpunkt (826 °C) und Siedepunkt (1440 °C) im Vergleich zu seinen Nachbarn im Periodensystem, Gadolinium und Samarium. Diese Werte widersprechen dem Phänomen der Lanthanoidkompression aufgrund des Einflusses der elektronischen Konfiguration des Europiumatoms 4f 7 6s 2 auf seine Eigenschaften. Da die f-Elektronenhülle des Europiumatoms zur Hälfte gefüllt ist, stehen für die Bildung einer metallischen Bindung nur zwei Elektronen zur Verfügung, deren Anziehungskraft auf den Kern geschwächt wird und zu einer deutlichen Vergrößerung des Atomradius führt. Ein ähnliches Phänomen wird auch beim Ytterbiumatom beobachtet. Unter normalen Bedingungen hat Europium ein kubisch raumzentriertes Kristallgitter mit einer Gitterkonstante von 4,581 Å. Beim Kristallisieren unter hohem Druck bildet Europium zwei weitere Modifikationen des Kristallgitters. Darüber hinaus unterscheidet sich die Abfolge der Modifikationen mit steigendem Druck von der Abfolge bei anderen Lanthanoiden, was auch bei Ytterbium beobachtet wird. Der erste Phasenübergang erfolgt bei Drücken über 12,5 GPa, wobei Europium ein hexagonales Kristallgitter mit den Parametern a = 2,41 Å und c = 5,45 Å bildet. Bei Drücken über 18 GPa bildet Europium ein ähnliches hexagonales Kristallgitter mit dichterer Packung. Im Kristallgitter einiger Verbindungen eingebettete Europiumionen sind in der Lage, intensive Fluoreszenz zu erzeugen, wobei die Wellenlänge des emittierten Lichts vom Oxidationszustand der Europiumionen abhängt. Eu 3+ emittiert, nahezu unabhängig von der Substanz, in deren Kristallgitter es eingebettet ist, Licht mit Wellenlängen von 613 und 618 nm, was einer intensiven roten Farbe entspricht. Im Gegenteil, die maximale Emission von Eu 2+ hängt stark von der Struktur des Kristallgitters der Wirtssubstanz ab und beispielsweise im Fall von Barium-Magnesium-Aluminat beträgt die Wellenlänge des emittierten Lichts 447 nm und liegt bei im blauen Teil des Spektrums, und im Fall von Strontiumaluminat (SrAl 2 O 4 :Eu 2+) beträgt die Wellenlänge 520 nm und liegt im grünen Teil des sichtbaren Lichtspektrums. Bei einem Druck von 80 GPa und einer Temperatur von 1,8 K erhält Europium supraleitende Eigenschaften.

Isotope

Natürliches Europium besteht aus zwei Isotopen, 151 Eu und 153 Eu, in einem Verhältnis von etwa 1:1. Europium-153 hat eine natürliche Häufigkeit von 52,2 % und ist stabil. Das Isotop Europium-151 macht 47,8 % des natürlichen Europiums aus. Kürzlich wurde entdeckt, dass es eine schwache Alpha-Radioaktivität mit einer Halbwertszeit von etwa 5 x 10 18 Jahren aufweist, was etwa einem Zerfall pro 2 Minuten pro Kilogramm natürlichem Europium entspricht. Zusätzlich zu diesem natürlichen Radioisotop wurden 35 künstliche Europium-Radioisotope erstellt und untersucht, von denen 150 Eu (Halbwertszeit 36,9 Jahre), 152 Eu (13,516 Jahre) und 154 Eu (8,593 Jahre) die stabilsten sind. Außerdem wurden 8 metastabile angeregte Zustände entdeckt, von denen die stabilsten 150 m Eu (12,8 Stunden), 152 m1 Eu (9,3116 Stunden) und 152 m2 Eu (96 Minuten) sind.

Chemische Eigenschaften

Europium ist ein typisches Aktivmetall und reagiert mit den meisten Nichtmetallen. Europium in der Lanthanoidgruppe weist die maximale Reaktivität auf. An der Luft oxidiert es schnell; auf der Metalloberfläche bildet sich immer ein Oxidfilm. In Gläsern oder Ampullen unter einer Schicht flüssigem Paraffin oder Kerosin aufbewahren. Wenn es an der Luft auf eine Temperatur von 180 °C erhitzt wird, entzündet es sich und verbrennt unter Bildung von Europium(III)-oxid.

4 E u + 3 O 2 ⟶ 2 E u 2 O 3 (\displaystyle \mathrm (4\ Eu+3\ O_(2)\longrightarrow 2\ Eu_(2)O_(3)) )

Es ist sehr aktiv und kann fast alle Metalle aus Salzlösungen verdrängen. In Verbindungen weist es, wie die meisten Seltenerdelemente, überwiegend eine Oxidationsstufe von +3 auf; unter bestimmten Bedingungen (z. B. elektrochemische Reduktion, Reduktion mit Zinkamalgam usw.) kann eine Oxidationsstufe von +2 erreicht werden. Außerdem ist es bei Änderung der Redoxbedingungen möglich, eine Oxidationsstufe von +2 und +3 zu erhalten, was einem Oxid mit der chemischen Formel Eu 3 O 4 entspricht. Europium bildet mit Wasserstoff nichtstöchiometrische Phasen, in denen sich Wasserstoffatome in den Zwischenräumen des Kristallgitters zwischen den Europiumatomen befinden. Europium löst sich in Ammoniak unter Bildung einer blauen Lösung auf, was wie bei ähnlichen Lösungen von Alkalimetallen auf die Bildung solvatisierter Elektronen zurückzuführen ist.

Das letzte Seltenerdelement der Cer-Untergruppe – Europium – gehört ebenso wie seine Nachbarn im Periodensystem zu den stärksten Absorbern thermischer Neutronen. Dies ist die Grundlage für den Einsatz in der Kerntechnik und Strahlenschutztechnik.
Als Anti-Neutronen-Schutzmaterial ist Element Nr. 63 interessant, weil seine natürlichen Isotope 151 Eu und 153 Eu, die Neutronen absorbieren, in Isotope umgewandelt werden, deren Wirkungsquerschnitt zum Einfangen thermischer Neutronen fast ebenso groß ist.

In Kernreaktoren erzeugtes radioaktives Europium wird zur Behandlung einiger Krebsarten eingesetzt.
Europium hat als Aktivator von Leuchtstoffen an Bedeutung gewonnen. Insbesondere Yttriumoxid, Oxysulfid und Orthovanadat YV0 4, die zur Erzeugung der roten Farbe auf Fernsehbildschirmen verwendet werden, werden durch Mikroverunreinigungen von Europium aktiviert. Auch andere durch Europium aktivierte Leuchtstoffe sind von praktischer Bedeutung. Sie basieren auf Zink- und Strontiumsulfiden, Natrium- und Calciumfluoriden, Calcium- und Bariumsilikaten.
Es ist bekannt, dass versucht wurde, einige Speziallegierungen getrennt von anderen Lanthanoiden mit Europium zu legieren, insbesondere Legierungen auf Zirkoniumbasis.
Element Nr. 63 ähnelt in keiner Weise den anderen Seltenerdelementen. - das leichteste Lanthanoid, seine Dichte beträgt nur 5,245 g/cm 3 . Europium hat den größten Atomradius und das größte Atomvolumen aller Lanthaniden. Einige Forscher bringen diese „Anomalien“ in den Eigenschaften des Elements Nr. 63 auch damit in Verbindung, dass Europium von allen Seltenerdelementen am wenigsten resistent gegen die korrosive Wirkung von feuchter Luft und Wasser ist.
Bei der Reaktion mit Wasser bildet Europium eine lösliche Verbindung Eu(0H) 2 *2H 2 0. Sie hat eine gelbe Farbe, wird aber während der Lagerung allmählich weiß. Offenbar kommt es hier zu einer weiteren Oxidation durch Luftsauerstoff zu Eu 2 0 3.
Wie wir bereits wissen, kann Europium in Verbindungen zwei- und dreiwertig sein. Die meisten seiner Verbindungen sind weiß, meist mit einem cremefarbenen, rosafarbenen oder hellorangen Farbton. Verbindungen von Europium mit Chlor und Brom sind lichtempfindlich.
Bekanntlich können dreiwertige Ionen vieler Lanthaniden, wie das Cr 3+ -Ion im Rubin, zur Anregung von Laserstrahlung verwendet werden. Aber von allen erzeugt nur das Eu 3+-Ion Strahlung in dem Teil des Spektrums, den das menschliche Auge wahrnimmt. Der Europium-Laserstrahl ist orange.

Ursprung des Namens Europium

Woher der Name des Elements Nr. 63 kommt, ist nicht schwer zu verstehen. Die Entdeckungsgeschichte war schwierig und langwierig.
Im Jahr 1886 isolierte der französische Chemiker Demarsay ein neues Element aus der Samara-Erde, bei dem es sich offenbar nicht um reines Europium handelte. Aber seine Erfahrung konnte nicht reproduziert werden. Im selben Jahr entdeckte der Engländer Crookes eine neue Linie im Spektrum des Samarskits. Lecoq de Boisbaudran äußerte sechs Jahre später eine ähnliche Botschaft. Aber alle Daten über das neue Element waren etwas wackelig.
Demarsay zeigte Charakter. Er verbrachte mehrere Jahre damit, ein neues Element aus Samariumerde zu isolieren, und nachdem er schließlich (dies war bereits 1896) ein reines Präparat hergestellt hatte, sah er deutlich die Spektrallinie des neuen Elements. Zunächst bezeichnete er das neue Element mit dem griechischen Großbuchstaben „Sigma“ – 2. 1901 erhielt dieses Element nach einer Reihe von Kontrollexperimenten seinen heutigen Namen.
Metallisches Europium wurde erstmals 1937 gewonnen.

Beschreibung

Die elektronische Struktur des Europiumatoms Eu I enthält 63 Elektronen, die 13 Schalen füllten. Der Hauptterm ist das Oktett 8 S 7/2 der Konfiguration 4f 7 6s 2. Bei Anregung des s-Elektrons entstehen in der LS-Kopplung verschiedene Terme der 4f 7 6snl-, 4f 7 5dnl- und 4f 7 nl 2-Konfigurationen mit hoher Multiplizität (6,8,10), die das Spektrum bilden. Zum ersten Mal wurde das optische Spektrum des Eu I-Atoms von Russell H. und King A. (1934) untersucht. Oberhalb der ersten Ionisationsgrenze (45734,9 cm -1) gibt es Niveaus der 4f 7 5dnp-Konfiguration, oberhalb der zweiten (47404,1 cm -1) gibt es nicht klassifizierte Niveaus. Bisher ist der Studiengrad von Eu I gering, es gibt viele nicht klassifizierte Niveaus und Übergänge.

Verweise:

Kotochigova S.A. und andere // OiS - 1983 - T. 55, Nr. 3 - S. 422-429; T. 54, Nr. 3 - S. 415-420.

Komarovsky V.A. und andere // OiS - 1991 - T. 71, Nr. 4 - S.559-592; 1984 – T. 57, Nr. 5 – S. 803-807.

Karner C. et al. //Astron. und Astronomie. - 1982 - Bd. 107, Nr. 1 – S. 161-165.

Golovachev N.V. und andere // OiS - 1978 - T. 44, Nr. 1 - S. 28-30.

Bhattacharyya S. et al. // Phys. Rev. A – 2006 – Bd. 73, Nr. 6 – S. 062506; 2007 – Bd. 76, Nr. 1 A - S. 012502; Spektrochem. Acta B – 2003 – Bd. 58, Nr. 3 – S. 469–478.

Smirnov Yu.M. // TVT – 2003 – T. 41, Nr. 3 – S. 353-360.

Nakhate S. et al. // J. Phys. B – 1996 – Bd. 29, Nr. 8 – S. 1439–1450.

Xie J. et al. // J. Phys. B – 2011 – Bd. 44, Nr. 1 – S. 015003.

Wang Xi et al. // J. Phys. B – 2012 – Bd. 45 - S. 165001.

Den Hartog E. et al. // Astronomien. J., suppl. ser. - 2002 - Bd. 141 - S. 255-265.

Elantkowska M. et al. // Z. Phys. D – 1993 – Bd. 27 - S. 103-109.