Europij, simbol je Eu, a atomski broj je 63. Kao tipičan član lantanoida, europijum obično ima valentnost +3, ali je česta i valentnost kisika +2. Postoji manje spojeva europija s valentnim stanjem +2. U usporedbi s drugim teškim metalima, europijum nema značajne biološke učinke i relativno je netoksičan. Većina primjena europija koristi efekat fosforescencije spojeva europija. Europijum je jedan od najmanje zastupljenih elemenata u svemiru; u svemiru postoji samo oko 5 × 10-8% tvari koje čine europijum.
Europij se nalazi u monazitu
Otkriće europija
Priča počinje krajem 19. vijeka: u to vrijeme, izvrsni naučnici su počeli sistematski popunjavati preostala praznine u Mendeljejevljevom periodnom sistemu analizirajući spektar atomske emisije. U današnjem smislu, ovaj posao nije težak i student dodiplomskog studija ga može završiti; Ali u to vrijeme, naučnici su imali samo instrumente niske preciznosti i uzorke koje je bilo teško prečistiti. Stoga su, tokom cijele historije otkrića lantanoida, svi "kvazi" otkrivači stalno iznosili lažne tvrdnje i međusobno se raspravljali.
Godine 1885., Sir William Crookes je otkrio prvi, ali ne baš jasan signal elementa 63: uočio je specifičnu crvenu spektralnu liniju (609 nm) u uzorku samarija. Između 1892. i 1893. godine, otkrivač galija, samarija i disprozija, Paul é mile LeCoq de Boisbaudran, potvrdio je ovu liniju i otkrio još jednu zelenu liniju (535 nm).
Zatim je 1896. godine Eugène Anatole Demar strpljivo odvojio samarij oksid i potvrdio otkriće novog rijetkog zemnog elementa koji se nalazi između samarija i gadolinija. Uspješno je odvojio ovaj element 1901. godine, označavajući kraj otkrića: „Nadam se da ću ovaj novi element nazvati Europij, sa simbolom Eu i atomskom masom od oko 151.“
Elektronska konfiguracija
Elektronska konfiguracija:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f7
Iako je europijum obično trovalentan, sklon je formiranju dvovalentnih spojeva. Ovaj fenomen se razlikuje od formiranja spojeva sa +3 valencijom kod većine lantanoida. Dvovalentni europijum ima elektronsku konfiguraciju 4f7, jer polupopunjena f ljuska pruža veću stabilnost, a europijum (II) i barijum (II) su slični. Dvovalentni europijum je blago redukciono sredstvo koje oksidira na zraku formirajući spoj europija (III). U anaerobnim uslovima, posebno uslovima zagrijavanja, dvovalentni europijum je dovoljno stabilan i teži da se ugradi u kalcijum i druge zemnoalkalne minerale. Ovaj proces izmjene iona je osnova "negativne anomalije europija", odnosno, u poređenju sa obiljem hondrita, mnogi lantanoidni minerali poput monazita imaju nizak sadržaj europija. U poređenju sa monazitom, bastnezit često pokazuje manje negativnih anomalija europija, tako da je bastnezit također glavni izvor europija.
Europij je željezno sivi metal s tačkom topljenja od 822 °C, tačkom ključanja od 1597 °C i gustoćom od 5,2434 g/cm³. To je najmanje gust, najmekši i najisparljiviji element među rijetkozemnim elementima. Europij je najaktivniji metal među rijetkozemnim elementima: na sobnoj temperaturi odmah gubi svoj metalni sjaj na zraku i brzo oksidira u prah; Burno reagira s hladnom vodom stvarajući vodik; Europij može reagirati s borom, ugljikom, sumporom, fosforom, vodikom, dušikom itd.
Primjena europija
Europijum sulfat emituje crvenu fluorescenciju pod ultraljubičastim svjetlom
Georges Urbain, mladi izvanredni hemičar, naslijedio je spektroskopski instrument Demarçaya i otkrio da uzorak itrijum(III) oksida dopiran europijem emituje vrlo jarku crvenu svjetlost 1906. godine. Ovo je početak dugog putovanja europijevih fosforescentnih materijala – koji se ne koriste samo za emitovanje crvene svjetlosti, već i plave svjetlosti, jer emisioni spektar Eu2+ spada u ovaj raspon.
Fosfor sastavljen od crvenih Eu3+, zelenih Tb3+ i plavih Eu2+ emitera, ili njihove kombinacije, može pretvoriti ultraljubičasto svjetlo u vidljivo svjetlo. Ovi materijali igraju važnu ulogu u raznim instrumentima širom svijeta: ekranima za pojačavanje rendgenskog zračenja, katodnim cijevima ili plazma ekranima, kao i novijim energetski štedljivim fluorescentnim lampama i svjetlećim diodama.
Fluorescentni efekat trovalentnog europija može se senzibilizirati i organskim aromatičnim molekulama, a takvi kompleksi mogu se primijeniti u različitim situacijama koje zahtijevaju visoku osjetljivost, kao što su tinte protiv krivotvorenja i barkodovi.
Od 1980-ih, europijum igra vodeću ulogu u visoko osjetljivim biofarmaceutskim analizama korištenjem vremenski razlučene metode hladne fluorescencije. U većini bolnica i medicinskih laboratorija, takva analiza je postala rutina. U istraživanjima prirodnih nauka, uključujući biološko snimanje, fluorescentne biološke sonde napravljene od europija i drugih lantanoida su sveprisutne. Srećom, jedan kilogram europija dovoljan je za podršku približno milijardu analiza - nakon što je kineska vlada nedavno ograničila izvoz rijetkih zemalja, industrijalizirane zemlje u panici zbog nedostatka skladišta rijetkih zemalja ne moraju se brinuti o sličnim prijetnjama takvim primjenama.
Europijum oksid se koristi kao fosfor sa stimulisanom emisijom u novom rendgenskom medicinskom dijagnostičkom sistemu. Europijum oksid se također može koristiti za proizvodnju obojenih sočiva i optoelektronskih filtera, za uređaje za magnetno skladištenje mjehurića, te u kontrolnim materijalima, zaštitnim materijalima i strukturnim materijalima atomskih reaktora. Budući da njegovi atomi mogu apsorbirati više neutrona od bilo kojeg drugog elementa, često se koristi kao materijal za apsorpciju neutrona u atomskim reaktorima.
U današnjem brzo rastućem svijetu, nedavno otkrivena primjena europija može imati dubok utjecaj na poljoprivredu. Naučnici su otkrili da plastika dopirana dvovalentnim europijem i jednovalentnim bakrom može efikasno pretvoriti ultraljubičasti dio sunčeve svjetlosti u vidljivu svjetlost. Ovaj proces je prilično zelen (to su komplementarne boje crvene). Korištenje ove vrste plastike za izgradnju staklenika može omogućiti biljkama da apsorbiraju više vidljive svjetlosti i povećaju prinos usjeva za otprilike 10%.
Europij se također može primijeniti na kvantne memorijske čipove, koji mogu pouzdano pohranjivati informacije nekoliko dana u kontinuitetu. To može omogućiti pohranjivanje osjetljivih kvantnih podataka u uređaj sličan tvrdom disku i njihovu dostavu širom zemlje.
Vrijeme objave: 27. juni 2023.