יסוד האדמה הנדיר הקסום אירופיום

אירופה, הסמל הוא Eu, והמספר האטומי הוא 63. כחבר טיפוסי של Lanthanide, לארופיום יש בדרך כלל ערכיות+3, אך ערכיות חמצן+2 נפוצה גם היא. יש פחות תרכובות של אירופיום עם מצב ערכיות של +2. בהשוואה למתכות כבדות אחרות, לארופיום אין השפעות ביולוגיות משמעותיות והוא יחסית לא רעיל. רוב היישומים של אירופיום משתמשים באפקט הזרחני של תרכובות אירופיום. אירופיום הוא אחד היסודות הפחות נפוצים ביקום; יש רק כ-5 ביקום × 10-8% מהחומר הוא אירופיום.

אירופיום קיים במונאזיט

גילוי האירופיום

הסיפור מתחיל בסוף המאה ה-19: באותה תקופה החלו מדענים מצוינים למלא באופן שיטתי את המשרות הפנויות שנותרו בטבלה המחזורית של מנדלייב על ידי ניתוח ספקטרום הפליטה האטומי. בתפיסה של היום, עבודה זו אינה קשה, וסטודנט לתואר ראשון יכול להשלים אותה; אבל באותה תקופה, למדענים היו רק מכשירים בעלי דיוק נמוך ודגימות שקשה היה לטהר. לכן, בכל ההיסטוריה של גילוי לנתניד, כל המגלים ה"מעין" המשיכו להעלות טענות שווא ולהתווכח זה עם זה.

בשנת 1885, סר וויליאם קרוקס גילה את האות הראשון אך הלא מאוד ברור של יסוד 63: הוא צפה בקו ספקטרלי אדום ספציפי (609 ננומטר) בדגימת סמאריום. בין השנים 1892 ל-1893, מגלה הגליום, הסמריום והדיספרוסיום, Paul é mile LeCoq de Boisbaudran, אישר את הרצועה הזו וגילה פס ירוק נוסף (535 ננומטר).

לאחר מכן, בשנת 1896, Eug è ne Anatole Demar ç ay הפריד בסבלנות את תחמוצת הסמריום ואישר את הגילוי של יסוד אדמה נדיר חדש שנמצא בין סמריום לגדוליניום. הוא הפריד את היסוד הזה בהצלחה ב-1901, וסימן את סוף מסע הגילוי: "אני מקווה לקרוא ליסוד החדש הזה אירופיום, עם הסמל Eu והמסה האטומית של בערך 151."

תצורת אלקטרונים

תצורת אלקטרונים:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f7

למרות היורופיום הוא בדרך כלל תלת-ערכי, הוא נוטה ליצור תרכובות דו ערכיות. תופעה זו שונה מהיווצרות של +3 תרכובות ערכיות על ידי רוב ה-Lanthanide. לארופיום דו ערכי יש תצורה אלקטרונית של 4f7, שכן מעטפת ה-F המלאה למחצה מספקת יותר יציבות, והאירופיום (II) והבריום (II) דומים. אירופיום דו ערכי הוא חומר מפחית עדין שמתחמצן באוויר ליצירת תרכובת של אירופיום (III). בתנאים אנאירוביים, במיוחד בתנאי חימום, אירופיום דו ערכי יציב מספיק ונוטה להיטמע בסידן ובמינרלים אחרים של אדמה אלקליין. תהליך החלפת יונים זה הוא הבסיס ל"אנומליה השלילית של אירופיום", כלומר, בהשוואה לשפע של כונדריט, למינרלים רבים של לנתניד כמו מונאזיט יש תכולת אירופיום נמוכה. בהשוואה ל-monazite, bastnaesite לעתים קרובות מציג פחות חריגות אירופיום שליליות, כך bastnaesite הוא גם המקור העיקרי של europium.

אירופיום מתכת

אירופיום היא מתכת אפורה ברזל עם נקודת התכה של 822 מעלות צלזיוס, נקודת רתיחה של 1597 מעלות צלזיוס וצפיפות של 5.2434 גרם/ס"מ ³; זהו היסוד הפחות צפוף, הרך והנדיף ביותר מבין יסודות אדמה נדירים. אירופיום היא המתכת הפעילה ביותר מבין יסודות אדמה נדירים: בטמפרטורת החדר היא מאבדת מיד את הברק המתכתי שלה באוויר ומתחמצנת במהירות לאבקה; להגיב באלימות עם מים קרים ליצירת גז מימן; אירופיום יכול להגיב עם בורון, פחמן, גופרית, זרחן, מימן, חנקן וכו'.

יישום אירופיום

אירופיום סולפט פולט פלואורסצנטי אדום תחת אור אולטרה סגול

ז'ורז' אורביין, כימאי צעיר ומצטיין, ירש את מכשיר הספקטרוסקופיה של Demar ç ay ומצא שדגימת תחמוצת איטריום(III) המסוממת בארופיום פולטת אור אדום בוהק מאוד בשנת 1906. זוהי תחילתו של המסע הארוך של חומרים זרחניים אירופיום - לא רק משמש לפליטת אור אדום, אלא גם אור כחול, מכיוון שספקטרום הפליטה של ​​Eu2+ נופל בתוך טווח זה.

זרחן המורכב מפולטי Eu3+ אדום, ירוק Tb3+ ופולט Eu2+ כחול, או שילוב שלהם, יכול להמיר אור אולטרה סגול לאור נראה. חומרים אלו ממלאים תפקיד חשוב במכשירים שונים ברחבי העולם: מסכים מעצימים קרני רנטגן, שפופרות של קרני קתודיות או מסכי פלזמה, וכן מנורות פלורסנט חיסכון באנרגיה ודיודות פולטות אור.

אפקט הקרינה של אירופיום תלת ערכי יכול להיות רגיש גם על ידי מולקולות ארומטיות אורגניות, וניתן ליישם קומפלקסים כאלה במצבים שונים הדורשים רגישות גבוהה, כגון דיו וברקודים נגד זיוף.

מאז שנות ה-80, אירופיום משחק תפקיד מוביל בניתוח ביו-פרמצבטי רגיש במיוחד תוך שימוש בשיטת הקרינה הקרה שנפתרה בזמן. ברוב בתי החולים והמעבדות הרפואיות, ניתוח כזה הפך לשגרה. במחקר של מדעי החיים, כולל הדמיה ביולוגית, בדיקות ביולוגיות פלואורסצנטיות העשויות מאירופיום ולנתניד אחרות נמצאות בכל מקום. למרבה המזל, קילוגרם אחד של אירופיום מספיק כדי לתמוך בכמיליארד ניתוחים - לאחר שהממשלה הסינית הגבילה לאחרונה יצוא של אדמה נדירה, מדינות מתועשות שנבהלות ממחסור באחסון אלמנטים של אדמה נדירים אינן צריכות לדאוג מאיומים דומים ליישומים כאלה.

תחמוצת אירופיום משמשת כזרחן פליטה מעורר במערכת אבחון רפואית חדשה של רנטגן. ניתן להשתמש בתחמוצת אירופיום גם לייצור עדשות צבעוניות ומסננים אופטואלקטרוניים, עבור התקני אחסון בועות מגנטיות, וחומרי בקרה, חומרי מיגון וחומרי מבנה של כורים אטומיים. מכיוון שהאטומים שלו יכולים לספוג יותר נויטרונים מכל יסוד אחר, הוא משמש בדרך כלל כחומר לקליטת נויטרונים בכורים אטומיים.

בעולם המתרחב במהירות של היום, היישום שהתגלה לאחרונה של אירופיום עשוי להיות בעל השפעות עמוקות על החקלאות. מדענים מצאו שפלסטיק המסומם בארופיום דו ערכי ונחושת חד ערכית יכול להמיר ביעילות את החלק האולטרה סגול של אור השמש לאור נראה. תהליך זה הוא ירוק למדי (זה הצבעים המשלימים של אדום). שימוש בסוג זה של פלסטיק לבניית חממה יכול לאפשר לצמחים לספוג יותר אור גלוי ולהגדיל את תפוקת היבול בכ-10%.

ניתן להחיל אירופיום גם על שבבי זיכרון קוונטי, שיכולים לאחסן מידע באופן מהימן במשך מספר ימים בכל פעם. אלה יכולים לאפשר לאחסן נתונים קוונטיים רגישים במכשיר הדומה לדיסק קשיח ולשלוח לכל הארץ.