Erbium

Erbium
←  Holmium | Thulium  →
68 Er ↓ fm 68 Er
Utseendet av en enkel substans
Erbiumprov
Atomegenskaper
Namn, symbol, nummer	Erbium / Erbium (Er), 68
Grupp , punkt , block	3 (föråldrad 3), 6, f-element
Atommassa ( molmassa )	167 259(3) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration	[Xe] 6s 2 4f 12
Atomradie	178 pm
Kemiska egenskaper
kovalent radie	157  pm
Jonradie	(+3e) 88.1  pm
Elektronnegativitet	1,24 (Pauling-skala)
Elektrodpotential	Er←Er 3+ -2,32 V
Oxidationstillstånd	+3
Joniseringsenergi (första elektron)	581,0 (6,02)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiska egenskaper hos ett enkelt ämne
Densitet (vid ej )	9,06 g/cm³
Smält temperatur	1802K _
Koktemperatur	3136K _
Oud. avdunstningsvärme	317 kJ/mol
Molär värmekapacitet	28,12 [2]  J/(K mol)
Molar volym	18,4  cm³ / mol
Kristallgittret av en enkel substans
Gallerstruktur	Hexagonal
Gitterparametrar	a=3,560 c=5,587  Å
c / a -förhållande	1 570
Andra egenskaper
Värmeledningsförmåga	(300 K) (14,5) W/(m K)
CAS-nummer	7440-52-0
längst levande isotoper
Isotop Prevalens _ Halva livet Decay kanal Förfallande produkt 160 Er synth. 28.58 h EZ 160 Ho 162 Er 0,139 % stabil - - 164 Er 1,601 % stabil - - 165 Er synth. 10.36 timmar EZ 165 Ho 166 Er 33,503 % stabil - - 167 Er 22,869 % stabil - - 168 Er 26,978 % stabil - - 169 Er synth. 9,4 dagar β − 169 Tm 170 Er 14,910 % stabil - - 171 Er synth. 7.516 timmar β − 171 Tm 172 Er synth. 49,3 timmar β − 172 Tm

Erbium ( kemisk symbol  - Er ; lat.  Erbium ) - ett kemiskt element av den 3: e gruppen (enligt den föråldrade klassificeringen - en sidoundergrupp av den tredje gruppen, IIIB) av den sjätte perioden av det periodiska systemet av kemiska element av D. I. Mendeleev , med atomnummer 68.

Tillhör familjen Lanthanide .

Det enkla ämnet erbium är en mjuk , silverfärgad sällsynt jordartsmetall .

Upptäcktshistorik

Erbium isolerades första gången 1843 av den svenske kemisten Carl Gustav Mosander från mineralet gadolinit som hittades nära byn Ytterby . Mosander hittade föroreningar i Y 2 O 3 -koncentratet och isolerade tre fraktioner från det: yttrium, rosa " terbia " (som innehöll det moderna grundämnet erbium) och färglöst " erbia " (innehöll grundämnet terbium , olöslig terbiumoxid har en brun nyans) . Terbium och erbium förväxlades under en tid. Terbium döptes om till erbium efter 1860 och erbium till terbium 1877.

Marc Delafontaine började arbeta med gadolinit 1864: erbium och dess föreningar studerades i detalj med olika metoder, inklusive med en gasbrännare . Han gav också ganska tydliga bevis för upptäckten av erbium [3] . Per Theodor Cleve 1879, som studerade erbium, som fanns kvar efter separation från ytterbium, kom fram till att fraktionen var heterogen och upptäckte ytterligare två grundämnen i sin sammansättning: thulium och holmium.

Tillräckligt ren Er 2 O 3 isolerades oberoende 1905 av Georges Urban och Charles James (04/27/1880 - 12/10/1928). Ren metall erhölls först 1934 av Wilhelm Karl Klemm och Bommer. Det var inte förrän på 1990-talet som kinesisk erbiumoxid sjönk tillräckligt mycket för att användas som glasfärgämne.

Namnets ursprung

Tillsammans med ytterligare tre kemiska grundämnen ( terbium , ytterbium , yttrium ) fick den sitt namn efter byn Ytterby , som ligger på ön Resarö, en del av Stockholms skärgård .

Att vara i naturen

Erbium clarke i jordskorpan (enligt Taylor) är 3,3 g/t, halten i havsvatten är 2,4⋅10 −6 [4] . Dessa koncentrationer är tillräckliga för att placera erbium i det 45:e vanligaste kemiska elementet i jordskorpan (alltså rikligare än bly) .

Liksom andra sällsynta jordartsmetaller förekommer inte erbium i naturen i ett fritt tillstånd, utan finns i monazitsand . Historiskt sett var det mycket svårt och kostsamt att separera sällsynta jordartsmetaller, men jonbyteskromatografi , som utvecklades mot slutet av 1900-talet, reducerade avsevärt kostnaden för att få dem.

De huvudsakliga kommersiella källorna till erbium är mineralerna xenotime och euxenite , och, på senare tid, lerorna i södra Kina; som ett resultat har Kina blivit huvudleverantören av detta element. I högyttriumfraktionen av koncentratet är yttrium ca 2/3 viktprocent och erbium ca 4-5%. Efter att ha löst koncentratet i syra färgar erbium lösningen i en karakteristisk rosa färg - samma som Mosander observerade när han undersökte Ytterby bys mineraler.

Insättningar

Erbium är en beståndsdel av lantaniderna , som är mycket sällsynta. Lantaniderna finns i USA , Kazakstan , Ryssland , Ukraina , Australien , Brasilien , Indien , Skandinavien .

Isotoper

Naturligt erbium består av 6 stabila isotoper: Er-162, Er-164, Er-166, Er-167, Er-168, Er-170; 166 Er är vanligast (33,503 % naturligt erbium). 29 radioisotoper har beskrivits , varav de mest stabila är 169 Er med en halveringstid på 9,4 dagar, 172 Er med en halveringstid på 49,3 timmar, 160 Er med en halveringstid på 28,58 timmar, 165 Er med en halveringstid -livslängd på 10,36 timmar och 171 Er med en halveringstid på 7,516 timmar. Resten av de radioaktiva isotoperna har en halveringstid på mindre än 3,5 timmar, många av dem har en halveringstid på mindre än 4 minuter. Detta element har också 13 nukleära isomerer , varav den mest stabila är Er-167m med en halveringstid på 2,269 s.

Erbiumisotoper ligger i atommassaområdet från 142,9663 (för Er-143) till 176,9541 (för Er-177).

Fysiska egenskaper

Erbiumatomens fullständiga elektronkonfiguration är: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 12

Erbium är en mjuk, seg , silverfärgad sällsynt jordartsmetall . Inte radioaktivt . Det är en paramagnet .

Biologisk påverkan

• Liksom alla sällsynta jordartsmetaller spelar inte erbium någon betydande biologisk roll i levande organismer.
• Den systemiska toxiciteten för erbium verkar vara låg.
• Det är ett metaboliskt stimulerande medel.

Får

Erbiummetall erhålls genom elektrolys av en smälta av erbiumklorid (fluorid) ErCl 3 (ErF 3 ), såväl som genom termisk kalciumreduktion av dessa salter.

Applikation

En av de viktigaste användningsområdena för erbium är dess användning i form av en oxid (ibland borat ) inom kärnteknik. Till exempel gör en blandning av erbiumoxid och uranoxid det möjligt att dramatiskt förbättra driften av RBMK-reaktorer genom att förbättra deras kraftfördelning, tekniska och ekonomiska parametrar och, viktigast av allt, säkerheten vid reaktordrift.

Enkristaller av erbiumoxid används som högpresterande lasermaterial . Kontinuerliga erbium- och thuliumpulsade lasrar som arbetar vid en våglängd av 3 μm är lämpliga för användning vid laserkirurgi : den operativa våglängden sammanfaller med oscillationsfrekvensen för O - H -atomer i vatten  - en stark absorption av strålen av biologiska vävnader uppnås [5 ] .

Erbiumoxid tillsätts kvartssmältan vid produktion av optiska fibrer som arbetar på ultralånga avstånd (VLE - erbiumdopad fiber). När man konstruerar ultralånga optiska banor uppstår problemet med mellanliggande signalregenerering på grund av dess naturliga dämpning under utbredning i en kvartsfilament. I händelse av att rutten passerar genom "svåra" sektioner (till exempel under vatten), placeringen av "konverterande" regenereringsstationer (det vill säga de som omvandlar en svag optisk signal till en elektrisk, förstärker den och omvandlar den tillbaka till laserstrålning) blir tekniskt mycket svår uppgift på grund av behovet av att förse sådana stationer med strömförsörjning. En optisk fiber dopad med det sällsynta jordartsmetallelementet erbium har förmågan att absorbera ljus av en våglängd och sända ut det vid en annan våglängd. En extern halvledarlaser sänder infrarött ljus med en våglängd på 980 eller 1480 nm in i fibern och exciterar erbiumatomerna. När en optisk signal med en våglängd mellan 1530 och 1620 nm kommer in i fibern avger de exciterade erbiumatomerna ljus med samma våglängd som insignalen. EDFA  - erbiumdopad fiberförstärkare - en förstärkare som fungerar enligt denna princip.

Anteckningar

1. ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Grundämnenas atomvikter 2011 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Vol. 85 , nr. 5 . - P. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
2. ↑ Ledare: Zefirov N. S. (chefredaktör). Kemisk uppslagsverk: i 5 volymer - Moskva: Great Russian Encyclopedia, 1999. - T. 5. - S. 487.
3. ↑ Handbook of the Physics and Chemistry of Rare Earths, 1988 , pp. 49-50.
4. ↑ JP Riley och Skirrow G. Chemical Oceanography V.I, 1965
5. ↑ Godard Antoine. Infraröda (2–12 μm) halvledarlaserkällor: en recension  //  Comptes Rendus Physique. - 2007. - December ( vol. 8 , nr 10 ). - P. 1100-1128 . — ISSN 1631-0705 . - doi : 10.1016/j.crhy.2007.09.010 .

Litteratur

• Kremlev A. M. , Mendeleev D. I. ,. Erbium // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 volymer (82 volymer och 4 ytterligare). - St Petersburg. 1890-1907.
• Handbook of the Physics and Chemistry of Rare Earths / Red.: Karl A. Gschneidner, Jr.; LeRoyEyring. — Vol. 11. - Elsevier Science Publishers BV, 1988. - 594 sid. — ISBN 9780444870803 .

Länkar

• Erbium on Webelements Arkiverad 10 oktober 2004 på Wayback Machine
• Erbium på Popular Library of Chemical Elements Arkiverad 30 september 2007 på Wayback Machine

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor norsk Stor ryss Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis Skrivbord
I bibliografiska kataloger	GND : 4152588-7 J9U : 987007552901505171 LCCN : sh85044573