Область применения европия. Информационная система «Электронная структура атомов Строение атома европия

Описание

Электронная структура атома европия Eu I содержит 63 электрона, которые заполнили 13 оболочек. Основной терм - октет 8 S 7/2 конфигурации 4f 7 6s 2 . При возбуждении s -электрона возникают различные термы конфигураций 4f 7 6snl, 4f 7 5dnl и 4f 7 nl 2 с высокой мультиплетностью (6,8,10) в LS- связи, которые и формируют спектр. Впервые оптический спектр атома Eu I исследовали Russell H. и King A. (1934). Выше первой границы ионизации (45734,9 см -1) имеются уровни конфигурации 4f 7 5dnp, выше второй (47404,1 см -1) - неклассифицированные уровни. К настоящему времени степень изученности Eu I мала, имеется много неклассифицированных уровней и переходов.

Использованная литература:

Коточигова С.А. и др.// ОиС - 1983 - Т. 55, № 3 - С. 422-429; Т. 54, № 3 - С. 415-420.

Комаровский В.А. и др. // ОиС - 1991 - Т. 71, № 4 - С.559-592; 1984 - Т. 57, № 5 - С. 803-807.

Karner C. et al. // Astron. and Astrophys. - 1982 - Vol. 107, № 1 - P. 161-165.

Головачев Н.В. и др. // ОиС - 1978 - Т. 44, № 1 - С. 28-30.

Bhattacharyya S. et al. // Phys. Rev. A - 2006 - Vol. 73, № 6 - P. 062506; 2007 - Vol. 76, № 1 A - P. 012502; Spectrochim. Acta B - 2003 - Vol. 58, № 3 - P. 469-478.

Смирнов Ю.М. // ТВТ - 2003 - Т. 41, № 3 - С. 353-360.

Nakhate S. et al. // J. Phys. B - 1996 - Vol. 29, № 8 - P. 1439-1450.

Xie J. et al. // J. Phys. B - 2011 - Vol. 44, № 1 - P. 015003.

Wang Xi et al. // J. Phys. B - 2012 - Vol. 45 - P. 165001.

Den Hartog E. et al. // Astrophys. J., suppl. ser. - 2002 - Vol. 141 - P. 255-265.

Elantkowska M. et al. // Z. Phys. D - 1993 - Vol. 27 - P. 103-109.

Европий - химический элемент в таблице Менделеева. Он используется в энергетике, медицине и электронике и является самым дорогим представителем лантаноидов. Каковы свойства и характеристики европия?

Элемент 63

Впервые химический элемент европий был обнаружен англичанином Уильямом Круксом в 1886 году. Но его свойства стали известны далеко не сразу. Неоднократно Крукс и другие учёные видели лишь спектральные линии неизвестного им вещества. Открытие же его приписывается французу Эжену Демарсе, который не просто обнаружил элемент, но и выделил его из минерала, описал и дал название.

Европий - это металл с атомным числом 63. Он не встречается в самостоятельном виде и присутствует в природе в составе редкоземельных минералов, например, монаците и ксенотиме. Количество химического элемента европия в земной коре составляет 1,2 *10 -4 %. Для промышленного производства металл добывают из монацита, так как в этом минерале его содержание доходит до 1 %.

Крупнейшие месторождения европия находятся в Кении. Он также встречается на территории США, Бразилии, Австралии, Скандинавских стран, России, Казахстана и т. д.

Основные характеристики

Химический элемент европий представляет собой металл серебристо-белого цвета. Его атомная масса составляет 151,964 (1) г/моль. Он мягкий и легко поддаётся механическому воздействию, но только при инертной атмосфере, так как является достаточно активным веществом.

Температура плавления металла составляет 826 градусов Цельсия, кипит европий при температуре 1529 градусов. Он может становиться сверхпроводящим (приобретает способность к нулевому электрическому сопротивлению) при давлении в 80 ГПа и температуре -271,35 Цельсия (1,8 К).

Существует два природных изотопа элемента европий 153 и европий 151 с разным содержанием нейтронов в ядре. Первый достаточно стабилен и распространён в природе чуть больше. Второй изотоп нестабилен и обладает альфа-распадом. Период химического элемента европия 151 составляет 5×10 18 лет. Кроме этих изотопов, существует ещё 35 искусственных. Самым длинным обладает Eu 150 (полураспад 36,9 лет), а одним из наиболее быстрых - Eu 152 m3 (полураспад 164 наносекунды).

Химические свойства

Состоит химический элемент европий в группе лантаноидов, вместе с Лантаном, Церием, Гадолинием, Прометием и другими. Он самый легкий и самый активный из всех своих «одногруппников». Европий быстро вступает в реакцию с воздухом, окисляясь и покрываясь плёнкой. Из-за этого его обычно хранят в парафине или керосине в специальных контейнерах и колбах.

Активен европий и в других реакциях. В соединениях он обычно трёхвалентный, но иногда бывает и двухвалентным. При нагреве в атмосфере кислорода он образует соединение Eu 2 O 3 в виде бело-розового порошка. При небольшом нагревании он легко вступает в реакцию с азотом, водородом и галогенами. Многие его соединения имеют белый цвет со светлыми оттенками оранжевого и розового.

Катионы европия (III) получают разложением растворов солей сульфата, оксалата, нитрата. В промышленности металл получают при помощи углерода или лантана путём восстановления его окиси или электролизом его сплава EuCl 3 .

Из всех лантаноидов только спектр излучения ионов европия (III) может быть уловимы для человеческого глаза. При использовании для генерации лазерного излучения, цвет его луча оранжевый.

Применение

Применение химический элемент европий нашёл в сфере электроники. В цветном телевидении его используют для активации люминофоров красного или синего цвета. Его соединение с кремнием EuSi 2 образует тонкие пленки и используется для изготовления микросхем.

Элемент применяют для производства люминесцентных ламп и флуоресцентного стекла. В медицине с его помощью проводились лечения некоторых форм раковых заболеваний. Его искусственный изотоп европий 152 служит в индикатором, а изотоп с номером 155 применяют для медицинской диагностики.

Он сильнее других лантаноидов поглощает тепловые нейтроны, что очень пригождается в ядерной энергетике. Для этих целей используют его окись, соединение с борной кислотой (борат европия) и бинарное соединение с бором (гексаборид европия). Элемент применяют и в атомно-водородной энергетике во время термохимического разложения воды.

Вред и влияние на человека

В небольших количествах европий содержится в организме человека. Он также может содержаться в воде, попадая в неё в районах месторождения минералов, в состав которых он входит. Промышленное производство также снабжает воды этим элементом.

Действие элемента на организм и здоровье человека не изучено. Доверяя распространённой информации, он не представляет особой опасности, так как его концентрации, как правило, слишком малы.

Европий имеет совсем небольшую токсичность, а содержание его в воде обычно настолько незначительно, что не способно существенно повлиять на её качество. В пресных и малосолёных водах его количество доходит до 1 мкг/л, морской воде этот показатель составляет 1,1*10 -6 мг/л.

Европий

ЕВРО́ПИЙ -ия; м. [лат. Europium] Химический элемент (Eu), радиоактивный металл серебристо-белого цвета, относящийся к лантаноидам (получается искусственным путём; используется в ядерной и радиотехнической промышленности).

евро́пий

(лат. Europium), химический элемент III группы периодической системы, относится к лантаноидам. Металл, плотность 5,245 г/см 3 , t пл 826°C. Название от «Европа» (часть света). Поглотитель нейтронов в ядерных реакторах, активатор люминофоров в цветных телевизорах.

ЕВРОПИЙ

ЕВРО́ПИЙ (лат. Europium), Eu (читается «европий»), химический элемент с атомным номером 63, атомная масса 151,96. Состоит из двух стабильных изотопов 151 Eu (47,82%) и 153 Eu (52,18%). Конфигурация внешних электронных слоев 4s 2 p 6 d 10 f 7 5s 2 p 6 6s 2 . Степень окисления в соединениях +3 (валентность III), реже +2 (валентность II).
Относится к редкоземельным элементам (цериевая подгруппа лантаноидов). Расположен в группе III B, в 6 периоде периодической системы. Радиус нейтрального атома 0,202 нм, радиус иона Eu 2+ - 0,131 нм, иона Eu 3+ - 0,109 нм. Энергии ионизации 5,664, 11,25, 24,70, 42,65 эВ. Электроотрицательность по Полингу (см. ПОЛИНГ Лайнус) 1.
История открытия
Европий открыт Э. Демарсе в 1886. Название элемент получил в 1901 по названию континента. Металлический европий был впервые получен в 1937 году.
Нахождение в природе
Содержание европия в земной коре 1,310 -4 %, в морской воде 1,110 -6 мг/л. Входит в состав минералов монацита (см. МОНАЦИТ) , лопарита (см. ЛОПАРИТ) , бастнезита (см. БАСТНЕЗИТ) и других.
Получение
Металлический европий получают восстановлением Eu 2 О 3 в вакууме лантаном или углеродом, а также электролизом расплава EuСl 3 .
Физические и химические свойства
Европий - серебристо-серый металл. Решетка кубическая типа a-Fe, а = 0,4582 нм. Температура плавления 826 °C, температура кипения 1559 °C, плотность 5,245 кг/дм 3 .
На воздухе европий покрывается пленкой оксидов и гидратированных карбонатов. При небольшом нагревании окисляется быстро. При слабом нагревании реагирует с галогенами, азотом и водородом. С водой и минеральными кислотами реагирует при комнатной температуре.
Оксид Eu 2 О 3 обладает основными свойствами, ему отвечает сильное основание Eu(ОН) 3 . При взаимодействии Eu и Eu 2 О 3 , а также при взаимодействии оксигалогенидов трехвалентного европия с гидридом лития LiH образуется оксид европия (II) EuО. Этому оксиду отвечает основание Eu(ОН) 2 .
Применение
Применяют как поглотитель нейтронов в ядерной технике, активатор люминофоров красного свечения, используемых в цветном телевидении. 155 Eu - в медицинской диагностике.


Энциклопедический словарь . 2009 .

Синонимы :

Смотреть что такое "европий" в других словарях:

    - (символ Еu), серебристо белый металл из ряда ЛАНТАНИДОВ, самый мягкий и летучий из них. Впервые был выделен в виде оксида в 1896 г. Добывают европий из минералов монацита и бастнезита. Используют при изготовлении экранов цветных телевизоров,… … Научно-технический энциклопедический словарь

    - (Europium), Eu, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 63, атомная масса 151,96; относится к редкоземельным элементам; металл. Открыт французским химиком Э. Демарсе в 1901 … Современная энциклопедия

    - (лат. Europium) Eu, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 63, атомная масса 151,96, относится к лантаноидам. Металл, плотность 5,245 г/см³, tпл 826 .С. Название от Европа (часть света). Поглотитель нейтронов в… … Большой Энциклопедический словарь

    - (Europium), Eu хим. элемент III группы периодич. системы элементов, ат. номер 63, ат. масса 151,96, входит в семейство лантаноидов. Природный Е. состоит из изотопов с массовыми числами 151 (47,82%) и 153 (52,18%). Электронная конфигурация трёх… … Физическая энциклопедия

    Сущ., кол во синонимов: 3 лантаноид (15) металл (86) элемент (159) Словарь синонимов ASIS … Словарь синонимов

    европий - Еu Химический элемент; относится к лантонидам; в виде оксида применяется в ядерной энергетике в качестве выгорающего поглотителя. [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы Еu EN europium … Справочник технического переводчика

    Европий - (Europium), Eu, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 63, атомная масса 151,96; относится к редкоземельным элементам; металл. Открыт французским химиком Э. Демарсе в 1901. … Иллюстрированный энциклопедический словарь

    63 Самарий ← Европий → Гадолиний … Википедия

    - (лат. Europium), хим. элемент III гр. перио дич. системы, относится к лантаноидам. Металл, плотн. 5,245 г/см3, tпл 826 0С. Назв. от Европа (часть света). Поглотитель нейтронов в ядерных реакторах, активатор люминофоров в цв. телевизорах … Естествознание. Энциклопедический словарь

    - (собств.) хим. элемент из семейства лантаноидов, символ Eu (лат. europium); металл. Новый словарь иностранных слов. by EdwART, 2009. европий [Словарь иностранных слов русского языка

Книги

  • Популярная библиотека химических элементов. В двух книгах. Книга 1. Водород - Палладий , . "Популярная библиотека химических элементов" содержит сведения обо всех элементах, известных человечеству. Сегодня их 107, причем некоторые получены искусственно. Как неодинаковы свойства…

История

Нахождение в природе

Месторождения

Получение

Металлический европий получают восстановлением Eu 2 O 3 в вакууме лантаном или углеродом, а также электролизом расплава EuCl 3 .

Цены

Европий является одним из самых дорогих лантаноидов . В 2014 году цена металлического европия ЕВМ-1 составляла от 800 до 2000 долларов США за кг, а оксида европия чистотой 99,9 % - около 500 долларов за кг.

Физические свойства

Европий в чистом виде представляет собой, как и другие лантаноиды , мягкий серебристо-белый металл . Он имеет необычно низкие плотность (5,243 г/см3), температуру плавления (826 °C) и температуру кипения (1440 °C) по сравнению со своими соседями по периодической системе элементов гадолинием и самарием . Эти величины противоречат явлению лантаноидного сжатия из-за влияния электронной конфигурации атома европия 4f 7 6s 2 на его свойства. Так как электронная оболочка f атома европия заполнена наполовину, для образования металлической связи предоставлены только два электрона, притяжение которых к ядру ослаблено и приводит к существенному увеличению радиуса атома. Аналогичное явление наблюдается также у атома иттербия . При нормальных условиях европий имеет кубическую объёмно-центрированную кристаллическую решетку с постоянной решетки 4,581 Å. При кристаллизации под высоким давлением европий образует ещё две модификации кристаллической решетки. При этом последовательность модификаций при возрастании давления отличается от такой последовательности у других лантаноидов, что наблюдается также и у иттербия . Первый фазовый переход происходит при давлении свыше 12,5 ГПа, при этом европий образует гексагональную кристаллическую решетку с параметрами a = 2,41 Å и c = 5,45 Å. При давлении свыше 18 ГПа европий образует аналогичную гексагональную кристаллическую решетку с более плотной упаковкой. Ионы европия, встроенные в кристаллическую решетку некоторых соединений, способны вызывать интенсивную флуоресценцию , причем длина волны излучаемого света зависит от степени окисления ионов европия. Eu 3+ практически независимо от того вещества, в кристаллическую решетку которого он встроен, испускает свет с длиной волны 613 и 618 нм, что соответствует интенсивному красному цвету. Напротив, максимальная эмиссия Eu 2+ сильно зависит от строения кристаллической решетки вещества-хозяина и, например, в случае алюмината бария-магния длина волны испускаемого света составляет 447 нм и находится в синей части спектра, а в случае алюмината стронция (SrAl 2 O 4:Eu 2+) длина волны составляет 520 нм и находится в зелёной части спектра видимого света. При давлении 80 ГПа и температуре 1,8 К европий приобретает сверхпроводящие свойства .

Изотопы

Природный европий состоит из двух изотопов, 151 Eu и 153 Eu, в соотношении примерно 1:1. Европий-153 имеет природную распространённость 52,2 %, он стабилен. Изотоп европий-151 составляет 47,8 % природного европия. Недавно была обнаружена его слабая альфа-радиоактивность с периодом полураспада около 5×10 18 лет , что соответствует примерно 1 распаду за 2 минуты в килограмме природного европия. Кроме этого природного радиоизотопа, созданы и исследованы 35 искусственных радиоизотопов европия, среди которых наиболее устойчивы 150 Eu (период полураспада 36,9 года), 152 Eu (13,516 года) и 154 Eu (8,593 года). Обнаружены также 8 метастабильных возбуждённых состояний , среди которых наиболее стабилен 150m Eu (12,8 часа), 152m1 Eu (9,3116 часа) и 152m2 Eu (96 минут) .

Химические свойства

Европий является типичным активным металлом и вступает в реакции с большинством неметаллов. Европий в группе лантаноидов имеет максимальную реакционную способность. На воздухе быстро окисляется, на поверхности металла всегда есть оксидная плёнка. Хранят в банках или ампулах под слоем жидкого парафина или в керосине . При нагревании на воздухе до температуры 180 °C воспламеняется и горит с образованием оксида европия (III).

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}} }

Очень активен, может вытеснять из растворов солей почти все металлы. В соединениях, как и большинство РЗЭ , проявляет преимущественно степень окисления +3, при определённых условиях (например, электрохимическим восстановлением, восстановлением амальгамой цинка и др.) можно получить степень окисления +2. Также при изменении окислительно-восстановительных условий возможно получение степени окисления +2 и +3, что соответствует оксиду с химической формулой Eu 3 O 4 . С водородом европий образует нестехиометрические фазы, в которых атомы водорода находятся в промежутках кристаллической решетки между атомами европия. Европий растворяется в аммиаке с образованием раствора синего цвета, что обусловлено, как и в подобных растворах щелочных металлов, образованием сольватированных электронов.

Европий — 63

Европий (Eu)-редкоземельный металл , атомный номер 63, атомная масса 152,0, температура плавления 826ОС, плотность 5,166 г/см3.
Название элемента—европий, который в чистом виде, был открыт в 1901 году, не нуждается в объяснении происхождения этого названия. В природе не существует минералов с достаточно большим содержанием европия, он сильно распылён (в монацитовом песке содержится 0,002% этого элемента), но, вместе с тем, европия в земной коре больше чем серебра в два раза, а золота-в 250 раз.
Выделить соединения европия из минералов, содержащих смеси солей различных лантаноидов, удалось только в 1940 году, после длительных исследований. Сырьём для получения европия являются минералы и техногенные соединения: лопарит (0,08%), эвдиалит (0,95%), хибинский апатит (0,7%), фосфогипс из хибинского апатита (0,6%), природный концентрат Томтора (0,6%) (процентное содержание указано от общего содержания в сырье).

Европий редкоземельный металл

Европий-металл серебристо -белого цвета, самый лёгкий из лантаноидов, его плотность в 1,5 раза менее чем у железа. Этот металл —мягкий, по твёрдости похож на свинец, легко обрабатывается давлением в инертной атмосфере.
Европий реагирует с водородом и с водой, взаимодействует с кислотами, а со щелочами не реагирует. На воздухе хорошо окисляется, с образованием плёнки оксида.
Из радиоактивных изотопов европия, хорошо изучен европий-155 (период полураспада около двух лет).

ПОЛУЧЕНИЕ.

Для выделения европия из смеси РЗМ в минералах применяются методы хроматографии и экстракции, с получением либо кальций-фторида, либо магний-фторида европия, из которого, затем, получают металлический европий.
Европий в металлическом виде получают также восстановлением его окиси Eu2O3, в вакууме с помощью лантана или углерода, или электролизом расплава хлористого европия EuCl3.

ПРИМЕНЕНИЕ.

Европий применяется сравнительно ограниченно, из-за высокой стоимости,но в инновационных технологиях.

    Дефектоскопия. Радиоактивный изотоп европия применяется в лёгких портативных аппаратах для просвечивания и проверки качества тонкостенных металлических сосудов. Гамма-дефектоскопия на основе изотопов европия, гораздо более чувствительна, чем дефектоскопия на основе изотопов цезия и кобальта. Для анализа минералов содержащих европий, применяются соли европия флюоресцирующие от ультрафиолетовых излучений. Этим способом обнаруживают ничтожные доли европия в исследуемом минерале.

  • Атомная энергетика. Ядра атомов европия хорошо захватывают нейтроны, что используется в ядерной энергетике, для использования европия как поглотителя нейтронов при регулировании ядерных процессов.

  • Лазеры. Оксид европия применяется для создания твердотельных и жидкостных лазеров, генерирующих лазерное излучение в диапазоне видимой области спектра (оранжевые лучи).

  • Астрономия. Вспышечные люминофоры, содержащие ничтожные доли процента европия, используются в астрономии в инфракрасной части спектра, для изучения излучений звёзд и туманностей.

  • Электроника. Современные микрочипы и устройства памяти создаются, в том числе, и с применением европия.

  • Сплавы и керамика. Европий в керамике используется для создания сверхпроводников, а его сплавы применяются в чёрной и цветной металлургии.

  • Водородная энергетика. Для получения тепловой энергии способом термо-химического разложения воды, используется оксид европия.

  • Прочие. Изотопы европия применяются в медицинской диагностике, при создании фильтров в экологических аппаратах, значительно европий стал применяться для нужд обороны. Кроме того, применение европия находится в стадии активного изучения.

 

Возможно, будет полезно почитать: