عنصر جادویی خاکی کمیاب یوروپیوم

یوروپیوم، نماد Eu است و عدد اتمی آن 63 است. یوروپیوم به عنوان یک عضو معمولی لانتانید، معمولا ظرفیت 3+ دارد، اما ظرفیت اکسیژن+2 نیز رایج است. ترکیبات کمتری از یوروپیوم با وضعیت ظرفیت 2+ وجود دارد. در مقایسه با سایر فلزات سنگین، یوروپیوم اثرات بیولوژیکی قابل توجهی ندارد و نسبتاً غیر سمی است. بیشتر کاربردهای یوروپیوم از اثر فسفرسانس ترکیبات یوروپیوم استفاده می کند. یوروپیوم یکی از کم فراوان ترین عناصر در جهان است. فقط حدود 5 در جهان وجود دارد × 10-8٪ از این ماده یوروپیوم است.

یوروپیوم در مونازیت وجود دارد

کشف یوروپیوم

داستان در پایان قرن نوزدهم آغاز می شود: در آن زمان، دانشمندان عالی شروع به پر کردن سیستماتیک جای خالی باقی مانده در جدول تناوبی مندلیف با تجزیه و تحلیل طیف گسیل اتمی کردند. از نظر امروزی این کار سخت نیست و دانشجوی کارشناسی می تواند آن را تکمیل کند. اما در آن زمان دانشمندان فقط ابزارهایی با دقت پایین و نمونه هایی داشتند که خالص سازی آن ها دشوار بود. بنابراین، در کل تاریخ کشف لانتانید، همه کاشفان "شبه" مدام ادعاهای نادرست می کردند و با یکدیگر بحث می کردند.

در سال 1885، سر ویلیام کروکس اولین سیگنال اما نه چندان واضح عنصر 63 را کشف کرد: او یک خط طیفی قرمز خاص (609 نانومتر) را در یک نمونه ساماریوم مشاهده کرد. بین سال‌های 1892 و 1893، کاشف گالیوم، ساماریوم و دیسپروزیم، Paul é mile LeCoq de Boisbaudran، این نوار را تأیید کرد و یک نوار سبز دیگر (535 نانومتر) را کشف کرد.

سپس، در سال 1896، Eug è ne Anatole Demar ç ay با صبر و حوصله اکسید ساماریوم را جدا کرد و کشف یک عنصر خاکی کمیاب جدید را که بین ساماریوم و گادولینیوم قرار دارد تأیید کرد. او با موفقیت این عنصر را در سال 1901 جدا کرد و پایان سفر اکتشاف را نشان داد: "امیدوارم نام این عنصر جدید را یوروپیوم با نماد Eu و جرم اتمی حدود 151 بگذارم."

پیکربندی الکترون

پیکربندی الکترون:

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

اگرچه یوروپیوم معمولاً سه ظرفیتی است، اما مستعد تشکیل ترکیبات دو ظرفیتی است. این پدیده با تشکیل ترکیبات ظرفیت 3+ توسط اکثر لانتانیدها متفاوت است. یوروپیوم دو ظرفیتی دارای پیکربندی الکترونیکی 4f7 است، زیرا پوسته f نیمه پر پایداری بیشتری را فراهم می کند، و یوروپیوم (II) و باریم (II) مشابه هستند. یوروپیوم دو ظرفیتی یک عامل کاهنده ملایم است که در هوا اکسید می شود و ترکیبی از یوروپیوم (III) را تشکیل می دهد. در شرایط بی هوازی، به ویژه شرایط گرمایش، یوروپیوم دو ظرفیتی به اندازه کافی پایدار است و تمایل دارد در کلسیم و سایر مواد معدنی قلیایی خاکی گنجانده شود. این فرآیند تبادل یونی اساس "ناهنجاری منفی یوروپیوم" است، یعنی در مقایسه با فراوانی کندریت، بسیاری از کانی های لانتانید مانند مونازیت دارای محتوای یوروپیوم پایینی هستند. در مقایسه با مونازیت، باستنازیت اغلب ناهنجاری های منفی اوروپیم کمتری را نشان می دهد، بنابراین باستنازیت منبع اصلی یوروپیوم نیز می باشد.

یوروپیوم متال

یوروپیوم یک فلز خاکستری آهنی با نقطه ذوب 822 درجه سانتیگراد، نقطه جوش 1597 درجه سانتیگراد و چگالی 5.2434 گرم بر سانتیمتر مربع است که کمترین چگالی، نرم ترین و فرارترین عنصر در بین عناصر خاکی کمیاب است. یوروپیوم فعال ترین فلز در میان عناصر کمیاب خاکی است: در دمای اتاق، فوراً درخشش فلزی خود را در هوا از دست می دهد و به سرعت به پودر اکسید می شود. واکنش شدید با آب سرد برای تولید گاز هیدروژن؛ یوروپیوم می تواند با بور، کربن، گوگرد، فسفر، هیدروژن، نیتروژن و غیره واکنش دهد.

کاربرد یوروپیوم

سولفات یوروپیوم در زیر نور فرابنفش فلورسانس قرمز ساطع می کند

ژرژ اوربن، شیمیدان برجسته جوان، ابزار طیف سنجی Demar ç ay را به ارث برد و دریافت که یک نمونه اکسید ایتریوم (III) که با یوروپیوم دوپ شده بود در سال 1906 نور قرمز بسیار درخشانی از خود ساطع کرد. این آغاز سفر طولانی مواد فسفری یوروپیوم است. نه تنها برای ساطع نور قرمز، بلکه نور آبی نیز استفاده می شود، زیرا طیف انتشار Eu2+ در این محدوده قرار می گیرد.

فسفر متشکل از Eu3+ قرمز، Tb3+ سبز و Eu2+ آبی یا ترکیبی از آنها می تواند نور فرابنفش را به نور مرئی تبدیل کند. این مواد نقش مهمی در ابزارهای مختلف در سراسر جهان دارند: صفحه‌های تشدید کننده اشعه ایکس، لوله‌های پرتوی کاتدی یا صفحه‌های پلاسما، و همچنین لامپ‌های فلورسنت کم‌مصرف اخیر و دیودهای ساطع نور.

اثر فلورسانس یوروپیوم سه ظرفیتی را می‌توان توسط مولکول‌های آروماتیک آلی نیز حساس کرد و چنین کمپلکس‌هایی را می‌توان در موقعیت‌های مختلفی که نیاز به حساسیت بالایی دارد، مانند جوهرها و بارکدهای ضد جعل استفاده کرد.

از دهه 1980، یوروپیوم با استفاده از روش فلورسانس سرد حل شده با زمان، نقش اصلی را در آنالیزهای زیست دارویی بسیار حساس ایفا کرده است. در اکثر بیمارستان ها و آزمایشگاه های پزشکی، چنین تجزیه و تحلیل به امری عادی تبدیل شده است. در تحقیقات علوم زیستی، از جمله تصویربرداری بیولوژیکی، کاوشگرهای بیولوژیکی فلورسنت ساخته شده از یوروپیوم و سایر لانتانیدها در همه جا وجود دارند. خوشبختانه، یک کیلوگرم یوروپیوم برای پشتیبانی تقریباً یک میلیارد آنالیز کافی است – پس از اینکه دولت چین اخیراً صادرات خاک‌های کمیاب را محدود کرد، کشورهای صنعتی که از کمبود ذخیره‌سازی عناصر خاکی کمیاب وحشت کرده‌اند، نگران تهدیدات مشابهی برای چنین کاربردهایی نیستند.

اکسید یوروپیوم به عنوان فسفر انتشار تحریک شده در سیستم تشخیص پزشکی جدید اشعه ایکس استفاده می شود. اکسید یوروپیوم همچنین می تواند برای ساخت لنزهای رنگی و فیلترهای نوری، برای دستگاه های ذخیره حباب مغناطیسی و در مواد کنترلی، مواد محافظ و مواد ساختاری راکتورهای اتمی استفاده شود. از آنجا که اتم های آن می توانند نوترون های بیشتری را نسبت به هر عنصر دیگری جذب کنند، معمولاً به عنوان ماده ای برای جذب نوترون در راکتورهای اتمی استفاده می شود.

در دنیای امروزی که به سرعت در حال گسترش است، کاربرد اخیراً کشف شده از یوروپیوم ممکن است تأثیرات عمیقی بر کشاورزی داشته باشد. دانشمندان دریافته‌اند که پلاستیک‌های آغشته به یوروپیوم دو ظرفیتی و مس تک ظرفیتی می‌توانند به طور موثر بخش فرابنفش نور خورشید را به نور مرئی تبدیل کنند. این فرآیند کاملاً سبز است (رنگ های مکمل قرمز است). استفاده از این نوع پلاستیک برای ساخت گلخانه می تواند گیاهان را قادر سازد تا نور مرئی بیشتری جذب کنند و عملکرد محصول را تقریباً 10 درصد افزایش دهد.

Europium همچنین می تواند برای تراشه های حافظه کوانتومی اعمال شود، که می توانند به طور قابل اعتماد اطلاعات را برای چند روز در یک زمان ذخیره کنند. اینها می توانند داده های کوانتومی حساس را در دستگاهی مشابه هارد دیسک ذخیره کرده و در سراسر کشور ارسال کنند.