Европий (Eu)
ЛантаноидТвёрдое тело
Стандартная относительная атомная масса
151,964 uЭлектронная конфигурация
[Xe] 6s2 4f7Температура плавления
821,85 °CТемпература кипения
1528,85 °CПлотность
5240 kg/m³Степени окисления
0, +2, +3Электроотрицательность (по Полингу)
Нет данныхЭнергия ионизации (1-я)
5,670385 eVГод открытия
1896Атомный радиус
185 pmПодробные сведения
Европий — это редкоземельный металл-лантаноид с атомным номером 63. Он химически примечателен относительной устойчивостью как Eu³⁺, так и Eu²⁺, что контрастирует с большинством лантаноидов, для которых доминирует состояние +3. Эта редокс-изменчивость определяет большую часть его минералогического поведения и оптических применений. Европий лучше всего известен интенсивной узкой люминесценцией ионов Eu³⁺ и Eu²⁺ в твёрдых матрицах, особенно в люминофорах и защитных материалах.
Как и другие редкоземельные металлы, за исключением лантана, европий воспламеняется на воздухе примерно при 150–180°C. Европий примерно такой же твёрдый, как свинец, и довольно пластичен. Это наиболее реакционноспособный из редкоземельных металлов, быстро окисляющийся на воздухе. По реакции с водой он напоминает кальций. Бастнезит и монацит являются основными рудами, содержащими европий.
Название происходит от континента Европа. Он был выделен из минерала самарии в виде магний-самариевой селитры французским химиком Эженом-Антуаном Демарсе в 1896 году. Впервые он также был изолирован Демарсе в 1901 году.
Европий был открыт французским химиком Эженом-Антуаном Демарсе в 1896 году. Демарсе подозревал, что образцы недавно открытого элемента самария загрязнены неизвестным элементом. Ему удалось получить достаточно чистый европий в 1901 году. Сегодня европий преимущественно получают методом ионного обмена из монацитового песка ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4), материала, богатого редкоземельными элементами.
Назван в честь Европы. В 1890 году Буабодран получил основные фракции из концентратов самарий- гадолиния, которые давали в искровом спектре линии, не объясняемые самарием или гадолинием. Позднее было показано, что эти линии принадлежат европию. Открытие европия обычно приписывают Демарсе, который в 1901 году выделил редкоземельный элемент в достаточно чистом виде. Чистый металл был выделен лишь в последние годы.
Чистый европий — это мягкий, серебристый металл, который быстро тускнеет на воздухе и может темнеть по мере образования слоёв оксида и гидроксида. Он относится к более реакционноспособным металлам-лантаноидам и обычно хранится под инертным газом или в масле для ограничения окисления.
Европий используется главным образом как ион-активатор в люминесцентных материалах. Eu³⁺ даёт красное излучение во многих оксидных и ванадатных люминофорах, тогда как Eu²⁺ может давать синее, зелёное или иное излучение в зависимости от кристаллической матрицы. Эти люминофоры были важны в цветных телевизионных трубках, люминесцентных лампах, светодиодах, дисплеях и антифальсификационных чернилах. Материалы, легированные европием, также используются как оптические зонды в аналитических методах, благодаря резким линиям излучения и долгоживущим возбуждённым состояниям.
Европий является наиболее реакционноспособным из редкоземельных элементов. Коммерческих применений для металлического европия нет, хотя его использовали для легирования некоторых типов пластмасс с целью получения лазеров. Поскольку он является хорошим поглотителем нейтронов, европий изучается для использования в ядерных реакторах.
Оксид европия (Eu2O3), одно из соединений европия, широко используется в качестве красного люминофора в телевизорах и как активатор для люминофоров на основе иттрия.
Пластмасса, легированная европием, использовалась как лазерный материал. С развитием ионообменных технологий и специальных процессов стоимость металла в последние годы значительно снизилась.
Изотопы в геохронологии
Более 40 лет оружейный плутоний производился на Красноярском горно-химическом комбинате в ныне закрытом городе Красноярского края, Россия, с использованием однопроходных уран-графитовых производственных реакторов [447] Z. G. Gritchenko, Y. V. Kuznetsov, V. K. Legin, V. N. Strukov. Radiochemistry44, 199 (2002).. Для отвода тепла из активной зоны реактора использовалась вода из реки Енисей. Радиоактивно загрязненная вода сбрасывалась в реку Енисей и была основным источником загрязнения донных отложений и поймы на сотни километров вниз по течению от Красноярского горно-химического комбината. В 2002 году радиоактивное загрязнение донных отложений и поймы было представлено главным образом 137Cs, 152Eu, 154Eu и 60Co [447] Z. G. Gritchenko, Y. V. Kuznetsov, V. K. Legin, V. N. Strukov. Radiochemistry44, 199 (2002).. Снижение отношения количеств изотопов n(154Eu)/n(152Eu) вдоль глубинных профилей (рис. IUPAC.63.1) позволяет определять возраст донных отложений и поймы реки Енисей и рассчитывать их средние скорости формирования [447] Z. G. Gritchenko, Y. V. Kuznetsov, V. K. Legin, V. N. Strukov. Radiochemistry44, 199 (2002)..
Изотопы в промышленности
Изотопы европия использовались в приложениях ядерного контроля, поскольку они являются хорошими поглотителями нейтронов [448] C. R. Hammond. “The elements”, in CRC Handbook of Chemistry and Physics, C. Press, Taylor & Francis Group (1998).. 152Eu (с периодом полураспада 13,5 года), который образуется из 151Eu посредством реакции захвата нейтрона 151Eu (n, γ) 152Eu, и 154Eu (с периодом полураспада 8,59 года) используются в качестве эталонных источников для калибровки в гамма-спектроскопии (рис. IUPAC.63.2) [449] K. V. Vimalnatha, M. K. Dasb, M. Ananthakrishnana, N. Ramamoorthy. Appl. Radiat. Isot.62, 17 (2005)..
Изотопы, используемые как источник радиоактивных изотопов
Реакции на 153Eu могут приводить к образованию терапевтического радионуклида 153Sm (с периодом полураспада около 1,9 дня) посредством облучения быстрыми нейтронами 153Eu (n, p) 153Sm [451] M. Al-Abyad, I. Spahn, S. Sudár, M. Morsy, M. N. H. Comsan, J. Csikai, S. M. Qaim, H. H. Coenen. Appl. Radiat. Isot.64, 717 (2006)..
Химия европия определяется ионными соединениями Eu³⁺, однако соединения Eu²⁺ для лантаноида необычно доступны и по размеру и поведению напоминают соединения щёлочноземельных металлов. Оксид европия(III), Eu₂O₃, является обычным исходным соединением и предшественником фосфоров. Оксид европия(II), EuO, представляет собой ферромагнитный полупроводник, изучаемый в физике твёрдого тела. Галогениды, такие как хлорид европия(III), EuCl₃, и хлорид европия(II), EuCl₂, иллюстрируют две основные степени окисления. Комплексы Eu³⁺ с органическими лигандами широко используются для исследований люминесценции.
See more information at the Europium compound page.
Металлический европий представляет пожарную и химическую опасность, поскольку мелкодисперсный материал может легко окисляться и реагирует с влагой и кислотами с выделением водорода, H₂. Растворимые соли европия не известны как обладающие биологической ролью и должны рассматриваться как тяжелометалльные соединения с неполностью охарактеризованной токсикологией. Пыль и аэрозоли являются основной практической проблемой воздействия в лабораториях и при производстве люминофоров. Природный европий лишь слабо радиоактивен за счет долгоживущего ¹⁵¹Eu.
Европий в природе встречается рассеянно в редкоземельных минералах, а не в виде самородного металла. Обычно он присутствует в монаците, бастнезите, ксенотиме и родственных месторождениях и следует за другими трёхвалентными редкоземельными элементами при выветривании и транспортировке осадков. Его способность существовать в виде Eu²⁺ в восстановительных геологических условиях приводит к европиевым аномалиям в горных породах и минералах, которые полезны как индикаторы магматических и коровых процессов. Известной жизненно важной биологической функции он не имеет.
Европий производится как выделенный редкоземельный элемент из минеральных концентратов, а не добывается как первичный элемент. Его разделение облегчается характерной окислительно-восстановительной химией Eu²⁺/Eu³⁺, однако высокая чистота все равно требует экстракции растворителем или ионообменной переработки. Исторически спрос был связан с красными люминофорами для ламп и дисплеев; изменения в технологии освещения и повышение эффективности люминофоров снизили часть потребления. Рециклинг из отработавших люминесцентных ламп и люминофоров дисплеев технически возможен, но сбор, загрязнение и изменение потоков отходов ограничивают широкое извлечение. Поставка связана с более широкой редкоземельной промышленностью и решениями о извлечении побочных продуктов.
Европий спектроскопически обнаружен на Солнце и в некоторых звёздах. В настоящее время признано семнадцать изотопов. Изотопы европия хорошо поглощают нейтроны и изучаются для использования в системах ядерного регулирования.
Европий — редкий элемент во Вселенной. Его стабильные изотопы образуются главным образом в результате нуклеосинтеза захвата нейтронов, причём быстрый r-процесс особенно важен. Поскольку его спектральные линии можно измерять у древних звёзд, астрономы часто используют европий как индикатор обогащения по r-процессу. В планетарных материалах он литофилен и обычно остаётся в оксидных и силикатных фазах, а не в металлических ядрах.
- Европий — один из немногих лантаноидов, который обычно образует стабильные двухвалентные соединения.
- Eu²⁺ может замещать Ca²⁺ или Sr²⁺ во многих кристаллических решётках люминофорных матриц.
- Аномалии европия помогают идентифицировать фракционирование плагиоклаза в магматических породах.
- Красная эмиссия Eu³⁺ чрезвычайно узка по сравнению со многими органическими красителями.
- EuO становится ферромагнитным при низкой температуре.
Изображения
Свойства
Физические свойства
- Атомный радиус (эмпирический)
- 185 pm Сравнить Атомный радиус (эмпирический) у всех элементов →
- Ковалентный радиус
- 198 pm Сравнить Ковалентный радиус у всех элементов →
- Ван-дер-ваальсов радиус
- 233 pm Сравнить Ван-дер-ваальсов радиус у всех элементов →
- Плотность
- 5240 kg/m³ Сравнить Плотность у всех элементов →
- Молярный объём
- 0,0289 L/mol
- Фаза при стандартных температуре и давлении
- Твёрдое вещество Сравнить Фаза при стандартных температуре и давлении у всех элементов →
- Температура плавления
- 821,85 °C Сравнить Температура плавления у всех элементов →
- Температура кипения
- 1528,85 °C Сравнить Температура кипения у всех элементов →
- Теплопроводность
- 13,9 Вт/(м·К) Сравнить Теплопроводность у всех элементов →
- Удельная теплоёмкость
- 0,182 Дж/(г·К) Сравнить Удельная теплоёмкость у всех элементов →
- Молярная теплоёмкость
- 27,66 Дж/(моль·К) Сравнить Молярная теплоёмкость у всех элементов →
- Кристаллическая структура
- Объёмно-центрированная кубическая Сравнить Кристаллическая структура у всех элементов →
Химические свойства
- Сродство к электрону
- 0,116 eV
- Энергия ионизации (1-я)
- 5,670385 eV Сравнить Энергия ионизации (1-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (2-я)
- 11,240039 eV Сравнить Энергия ионизации (2-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (3-я)
- 24,840086 eV Сравнить Энергия ионизации (3-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (4-я)
- 42,940148 eV Сравнить Энергия ионизации (4-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (5-я)
- 63,200218 eV Сравнить Энергия ионизации (5-я) у всех элементов →
- Степени окисления
- 0, +2, +3 Сравнить Степени окисления у всех элементов →
- Валентные электроны
- 3 Сравнить Валентные электроны у всех элементов →
- Электронная конфигурация
- [Xe] 6s2 4f7
Термодинамические свойства
- Теплота плавления
- 0,09535161 eV Сравнить Теплота плавления у всех элементов →
- Теплота испарения
- 1,824118 eV Сравнить Теплота испарения у всех элементов →
- Теплота сублимации
- 1,886304 eV
- Теплота атомизации
- 1,886304 eV
- Энтальпия атомизации
- 1,838628 eV
Ядерные свойства
- Протоны
- 63 Сравнить Протоны у всех элементов →
- Нейтроны
- 88 Сравнить Нейтроны у всех элементов →
- Известные изотопы
- 41 Сравнить Известные изотопы у всех элементов →
- Стабильные изотопы
- 0 Сравнить Стабильные изотопы у всех элементов →
- Наиболее стабильный изотоп
- Eu-151
- Год открытия
- 1896
Распространённость
- Содержание в земной коре
- 2 мг/кг Сравнить Содержание в земной коре у всех элементов →
- Содержание в океане
- 1,3 × 10−7 мг/л Сравнить Содержание в океане у всех элементов →
Кристаллическая структура
- Параметр решётки a
- 461 pm
Электронная структура
- Электроны по оболочкам
- 2, 8, 18, 25, 8, 2 Сравнить Электроны по оболочкам у всех элементов →
Идентификаторы
- Номер CAS
- 7440-53-1 Сравнить Номер CAS у всех элементов →
- Символ терма
- 8S°7/2
- InChI
- InChI=1S/Eu
- Ключ InChI
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N
Электронная конфигурация Измеренные
Eu: 4f⁷ 6s²[Xe] 4f⁷ 6s²1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f⁷ 6s²Модель атома
Изотопы различаются числом нейтронов, массой и стабильностью, но не электронной конфигурацией нейтрального атома.
Схематическая модель атома, без соблюдения масштаба.
Атомный отпечаток
Спектр излучения / поглощения
Распределение изотопов
Стабильных изотопов нет.
| Массовое число | Атомная масса (а. е. м.) | Содержание в природе | Период полураспада |
|---|---|---|---|
| 153 Радиоактивный | 152,921238 ± 0,0000018 | 52,1900% | 550 Py |
| 134 Радиоактивный | 133,9464 ± 0,00032 | Нет данных | 500 мс |
| 169 Радиоактивный | 168,961717 ± 0,000537 | Нет данных | 420 мс |
| 133 Радиоактивный | 132,94929 ± 0,00032 | Нет данных | 200 мс |
| 168 Радиоактивный | 167,957863 ± 0,000429 | Нет данных | 200 мс |
Фаза / агрегатное состояние
Причина: на 796,9 °C ниже температуры плавления (821,85 °C)
Схематично, без соблюдения масштаба
Температуры фазовых переходов
Энергии переходов
Энергия, необходимая для плавления 1 моль вещества при температуре плавления
Энергия, необходимая для испарения 1 моль вещества при температуре кипения
Энергия, необходимая для сублимации 1 моль вещества при температуре сублимации
Плотность
При стандартных условиях
При стандартных условиях
Атомные спектры
Показано 10 из 63. Сортировка по заряду иона (по возрастанию).
Данные о спектральных линиях ?
| Ион | Заряд | Всего линий | Вероятности переходов | Обозначения уровней |
|---|---|---|---|---|
| Eu I | 0 | 350 | 152 | 343 |
| Eu II | +1 | 218 | 13 | 13 |
| Eu III | +2 | 229 | 0 | 0 |
Данные об энергетических уровнях ?
| Ион | Заряд | Уровни |
|---|---|---|
| Eu I | 0 | 592 |
| Eu II | +1 | 163 |
| Eu III | +2 | 118 |
| Eu IV | +3 | 13 |
| Eu V | +4 | 2 |
| Eu VI | +5 | 2 |
| Eu VII | +6 | 2 |
| Eu VIII | +7 | 2 |
| Eu IX | +8 | 2 |
| Eu X | +9 | 2 |
Ионные радиусы
| Заряд | Координация | Спин | Радиус |
|---|---|---|---|
| +2 | 6 | Нет данных | 117 пм |
| +2 | 7 | Нет данных | 120 пм |
| +2 | 8 | Нет данных | 125 пм |
| +2 | 9 | Нет данных | 130 пм |
| +2 | 10 | Нет данных | 135 пм |
| +3 | 6 | Нет данных | 94.69999999999999 пм |
| +3 | 7 | Нет данных | 101 пм |
| +3 | 8 | Нет данных | 106.60000000000001 пм |
| +3 | 9 | Нет данных | 112.00000000000001 пм |
Соединения
Изотопы (5)
| Массовое число | Атомная масса (а. е. м.) | Содержание в природе | Период полураспада | Тип распада | |
|---|---|---|---|---|---|
| 153 Радиоактивный | 152,921238 ± 0,0000018 | 52,1900% ± 0,0600% | 550 Py | IS =52.19±0.6% | |
| 134 Радиоактивный | 133,9464 ± 0,00032 | Нет данных | 500 мс | β+ =100%β+p =? | |
| 169 Радиоактивный | 168,961717 ± 0,000537 | Нет данных | 420 мс | β- ? | |
| 133 Радиоактивный | 132,94929 ± 0,00032 | Нет данных | 200 мс | β+ ?β+p ? | |
| 168 Радиоактивный | 167,957863 ± 0,000429 | Нет данных | 200 мс | β- =100%β-n ? |
Расширенные данные о свойствах
Ковалентные радиусы (расширенные данные)
- Ковалентный радиус (по Пююккё)
- 168 pm
- Ковалентный радиус (по Пююккё, двойная связь)
- 134 pm
Ван-дер-ваальсовы радиусы
- Alvarez
- 287 pm
- UFF
- 349,3 pm
- MM3
- 294 pm
Атомные и металлические радиусы
- Атомный радиус (по Раму)
- 280 pm
Шкалы нумерации
- Mendeleev
- 25
- Pettifor
- 18
- Glawe
- 17
Шкалы электроотрицательности
- Ghosh
- 0
- Miedema
- 3
- Gunnarsson–Lundqvist
- 3
- Robles–Bartolotti
- 2
Поляризуемость и дисперсия
- Дипольная поляризуемость
- 184 a.u.
- Дипольная поляризуемость (неопределённость)
- 20 a.u.
- C₆ (Gould–Bučko)
- 2940 Ha·Bohr6
Параметры Мидемы
- Молярный объём по Мидеме
- 19,97 cm3/mol
- Электронная плотность по Мидеме
- 2
Риски поставок и экономика
- Концентрация производства
- 97
- Относительный риск поставок
- 10
- Распределение запасов
- 50
- Политическая стабильность (ведущий производитель)
- 24
- Политическая стабильность (страна с крупнейшими запасами)
- 24
Фазовые переходы и аллотропные модификации
| Температура плавления | 1095,15 K |
| Температура кипения | 1802,15 K |
Категории степеней окисления
Расширенные справочные данные
Константы экранирования (13)
| n | Орбиталь | σ |
|---|---|---|
| 1 | s | 1,2391 |
| 2 | p | 4,282 |
| 2 | s | 16,5292 |
| 3 | d | 13,7472 |
| 3 | p | 19,716 |
| 3 | s | 20,1318 |
| 4 | d | 34,0592 |
| 4 | f | 38,68 |
| 4 | p | 31,1252 |
| 4 | s | 30,132 |
Подробные данные о кристаллических радиусах (9)
| Заряд | CN | Спин | rcrystal (pm) | Происхождение |
|---|---|---|---|---|
| 2 | VI | 131 | ||
| 2 | VII | 134 | ||
| 2 | VIII | 139 | ||
| 2 | IX | 144 | ||
| 2 | X | 149 | ||
| 3 | VI | 108,7 | from r^3 vs V plots, | |
| 3 | VII | 115 | ||
| 3 | VIII | 120,6 | from r^3 vs V plots, | |
| 3 | IX | 126 | from r^3 vs V plots, |
Типы распада изотопов (63)
| Изотоп | Режим | Интенсивность |
|---|---|---|
| 130 | p | 100% |
| 130 | B+ | — |
| 130 | B+p | — |
| 131 | p | 89% |
| 131 | B+ | — |
| 131 | B+p | — |
| 132 | B+ | — |
| 132 | B+p | — |
| 132 | p | 0% |
| 133 | B+ | — |
Факторы рассеяния рентгеновского излучения (514)
| Энергия (eV) | f₁ | f₂ |
|---|---|---|
| 10 | — | 0,18583 |
| 10,1617 | — | 0,19489 |
| 10,3261 | — | 0,20439 |
| 10,4931 | — | 0,21435 |
| 10,6628 | — | 0,22479 |
| 10,8353 | — | 0,23529 |
| 11,0106 | — | 0,24598 |
| 11,1886 | — | 0,25716 |
| 11,3696 | — | 0,26817 |
| 11,5535 | — | 0,27854 |
Дополнительные данные
Оценочная распространённость в земной коре
The estimated element abundance in the earth's crust.
Оценочная распространённость в земной коре
2.0 milligrams per kilogram
Источники (1)
- [5] Europium https://education.jlab.org/itselemental/ele063.html
Оценочная распространённость в океане
The estimated element abundance in the earth's oceans.
Оценочная распространённость в океане
1.3×10-7 milligrams per liter
Источники (1)
- [5] Europium https://education.jlab.org/itselemental/ele063.html
Источники
Sources of this element.
Europium has been identified spectroscopically in the sun and certain stars. Seventeen isotopes are now recognized. Europium isotopes are good neutron absorbers and are being studied for use in nuclear control applications.
Источники (1)
- [6] Europium https://periodic.lanl.gov/63.shtml
Получение
Production of this element (from raw materials or other compounds containing the element).
Europium is now prepared by mixing Eu2O3 with a 10%-excess of lanthanum metal and heating the mixture in a tantalum crucible under high vacuum. The element is collected as a silvery-white metallic deposit on the walls of the crucible.
Источники (1)
- [6] Europium https://periodic.lanl.gov/63.shtml
Источники
(9)
Data deposited in or computed by PubChem
The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.
Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.
The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.
Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/
The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.
The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database
This section provides all form of data related to element Europium.
The element property data was retrieved from publications.