O elemento químico európio: propriedades básicas e aplicações. Área de aplicação európio Energia de hidrogênio

Európio é um elemento químico da tabela periódica. É utilizado em energia, medicina e eletrônica e é o representante mais caro dos lantanídeos. Quais são as propriedades e características do európio?

Elemento 63

O elemento químico európio foi descoberto pela primeira vez pelo inglês William Crookes em 1886. Mas suas propriedades não foram conhecidas imediatamente. Repetidamente, Crookes e outros cientistas viram apenas linhas espectrais de uma substância desconhecida para eles. Sua descoberta é atribuída ao francês Eugene Demarce, que não só descobriu o elemento, mas também o isolou do mineral, descreveu-o e deu-lhe um nome.

O európio é um metal com número atômico 63. Não é encontrado em forma independente e ocorre naturalmente em minerais de terras raras, como monazita e xenótima. Quantidade do elemento químico európio em crosta da terrraé 1,2 * 10 -4%. Para a produção industrial, o metal é extraído da monazita, já que seu teor nesse mineral chega a 1%.

Os maiores depósitos de európio estão localizados no Quénia. Também é encontrado nos EUA, Brasil, Austrália, países escandinavos, Rússia, Cazaquistão, etc.

Características principais

O elemento químico európio é um metal prateado branco. Sua massa atômica é 151,964 (1) g/mol. É macio e facilmente passível de ação mecânica, mas apenas em atmosfera inerte, por se tratar de uma substância bastante ativa.

O ponto de fusão do metal é de 826 graus Celsius, o európio ferve a uma temperatura de 1.529 graus. Pode tornar-se supercondutor (ganhando a capacidade de ter resistência elétrica zero) a uma pressão de 80 GPa e uma temperatura de -271,35 Celsius (1,8 K).

Existem dois isótopos naturais do elemento európio 153 e európio 151 com diferentes conteúdos de nêutrons no núcleo. O primeiro é bastante estável e um pouco mais difundido na natureza. O segundo isótopo é instável e apresenta decaimento alfa. O período do elemento químico európio 151 é de 5×10 18 anos. Além desses isótopos, existem mais 35 artificiais. O mais longo é o Eu 150 (meia-vida de 36,9 anos), e um dos mais rápidos é o Eu 152 m3 (meia-vida de 164 nanossegundos).

Propriedades quimicas

O elemento químico európio pertence ao grupo dos lantanídeos, junto com o Lantânio, o Cério, o Gadolínio, o Promécio e outros. Ele é o mais leve e ativo de todos os seus “colegas”. O európio reage rapidamente com o ar, oxidando e ficando coberto por uma película. Por isso, costuma ser armazenado em parafina ou querosene em recipientes e frascos especiais.

O európio também é ativo em outras reações. Em compostos geralmente é trivalente, mas às vezes é divalente. Quando aquecido em atmosfera de oxigênio, forma o composto Eu 2 O 3 na forma de um pó branco-rosado. Quando ligeiramente aquecido, reage facilmente com nitrogênio, hidrogênio e halogênios. Muitos de seus compostos são brancos com tons claros de laranja e rosa.

Os cátions európio (III) são obtidos pela decomposição de soluções de sais de sulfato, oxalato e nitrato. Na indústria, o metal é produzido a partir de carbono ou lantânio por redução de seu óxido ou eletrólise de sua liga EuCl 3.

De todos os lantanídeos, apenas o espectro de emissão dos íons európio(III) pode ser discernido pelo olho humano. Quando usado para gerar radiação laser, a cor do seu feixe é laranja.

Aplicativo

O elemento químico európio encontrou aplicação no campo da eletrônica. Na televisão em cores é usado para ativar fósforos vermelhos ou vermelhos. de cor azul. Sua combinação com o silício EuSi 2 forma filmes finos e é utilizada na fabricação de microcircuitos.

O elemento é utilizado para a produção de lâmpadas fluorescentes e vidros fluorescentes. Na medicina, foi usado para tratar algumas formas de câncer. Seu isótopo artificial európio 152 serve como indicador, e o isótopo numerado 155 é usado para diagnósticos médicos.

Absorve nêutrons térmicos com mais força do que outros lantanídeos, o que é muito útil na energia nuclear. Para esses fins, seu óxido, um composto com ácido bórico(borato de európio) e um composto binário com boro (hexaboreto de európio). O elemento também é usado na energia atômica do hidrogênio durante a decomposição termoquímica da água.

Danos e impacto nos seres humanos

O európio é encontrado em pequenas quantidades no corpo humano. Também pode estar contido na água, entrando nas áreas de jazidas minerais nas quais está inserido. A produção industrial também fornece água com esse elemento.

O efeito do elemento no corpo e na saúde humana não foi estudado. Confiando na informação generalizada, não representa um perigo particular, uma vez que as suas concentrações são geralmente muito baixas.

O európio tem muito pouca toxicidade e o seu conteúdo na água é geralmente tão pequeno que não pode afetar significativamente a sua qualidade. Em águas doces e com baixo teor de sal sua quantidade chega a 1 µg/l, água do mar este valor é 1,1*10 -6 mg/l.

O último elemento de terras raras do subgrupo cério - európio - assim como seus vizinhos na tabela periódica, é um dos mais poderosos absorvedores de nêutrons térmicos. Esta é a base para a sua utilização na tecnologia nuclear e na tecnologia de proteção contra radiações.
Como material de proteção antinêutrons, o elemento nº 63 é interessante porque seus isótopos naturais 151 Eu e 153 Eu, absorvendo nêutrons, são convertidos em isótopos cuja seção transversal para captura de nêutrons térmicos é quase tão grande.

O európio radioativo produzido em reatores nucleares tem sido usado para tratar algumas formas de câncer.
O európio ganhou importância como ativador de fósforos. Em particular, o óxido de ítrio, o oxissulfureto e o ortovanadato YV0 4, utilizados para produzir a cor vermelha nos ecrãs de televisão, são activados por microimpurezas do európio. Outros fósforos ativados pelo európio também são de importância prática. Eles são baseados em sulfetos de zinco e estrôncio, fluoretos de sódio e cálcio, silicatos de cálcio e bário.
Sabe-se que foram feitas tentativas de ligar algumas ligas especiais com európio, separadas de outros lantanídeos, em particular ligas à base de zircônio.
O elemento nº 63 não é como outros elementos de terras raras em todos os sentidos. - o mais leve dos lantanídeos, sua densidade é de apenas 5,245 g/cm 3 . O európio tem o maior raio atômico e volume atômico de todos os lantanídeos. Alguns investigadores também associam estas “anomalias” nas propriedades do elemento n.º 63 ao facto de, de todos os elementos de terras raras, o európio ser o menos resistente à ação corrosiva do ar húmido e da água.
Reagindo com a água, o európio forma um composto solúvel Eu(0H) 2 *2H 2 0. É de cor amarela, mas gradualmente torna-se branco durante o armazenamento. Aparentemente, ocorre aqui mais oxidação pelo oxigênio atmosférico em Eu 2 0 3.
Como já sabemos, nos compostos o európio pode ser divalente e trivalente. A maioria de seus compostos são brancos, geralmente com tonalidade creme, rosada ou laranja claro. Os compostos de európio com cloro e bromo são fotossensíveis.
Como é sabido, íons trivalentes de muitos lantanídeos podem ser usados, como o íon Cr 3+ no rubi, para excitar a radiação laser. Mas de todos eles, apenas o íon Eu 3+ produz radiação na parte do espectro percebida pelo olho humano. O feixe de laser de európio é laranja.

Origem do nome európio

De onde vem o nome do elemento nº 63 não é difícil de entender. Quanto à história da descoberta, foi difícil e longa de descobrir.
Em 1886, o químico francês Demarsay isolou um novo elemento da terra de Samarp, que aparentemente não era európio puro. Mas sua experiência não pôde ser reproduzida. No mesmo ano, o inglês Crookes descobriu uma nova linha no espectro da samarskita. Lecoq de Boisbaudran transmitiu uma mensagem semelhante seis anos depois. Mas todos os dados sobre o novo elemento eram um tanto instáveis.
Demarsay mostrou caráter. Ele passou vários anos isolando um novo elemento da terra de samário e, tendo finalmente preparado (isso já em 1896), uma preparação pura, viu claramente a linha espectral do novo elemento. Inicialmente, ele designou o novo elemento com a letra grega maiúscula “sigma” - 2. Em 1901, após uma série de experimentos de controle, esse elemento recebeu o nome atual.
O európio metálico foi obtido pela primeira vez apenas em 1937.

"Europa"

Concluído por: aluno do grupo YaF-42

Zharlgapova Aida

Verificado por: Zhumadilov K.Sh.

Astana, 2015

História da descoberta

A descoberta do európio está associada aos primeiros trabalhos espectroscópicos de Crookes e Lecoq de Boisbaudran. Em 1886, Crookes, enquanto estudava o espectro de fosforescência do mineral samarskita, descobriu uma banda na região de comprimento de onda de 609 A. Ele observou a mesma banda ao analisar uma mistura de terras de itérbio e samário. Crookes não deu nome ao elemento suspeito e designou-o temporariamente com o índice Y. Em 1892, Lecoq de Boisbaudran recebeu de Cleves 3 g de terra de samário purificada e realizou sua cristalização fracionada. Após a espectroscopia das frações resultantes, ele descobriu uma série de novas linhas e designou o suposto novo elemento com os índices Z (épsilon) e Z (zetta). Quatro anos depois, Demarsay, como resultado de um trabalho meticuloso de longo prazo para isolar o elemento procurado da terra de samário, viu claramente uma faixa espectroscópica da terra desconhecida; ele deu o índice "E". Mais tarde foi provado que Z(épsilon) e Z(zetta) de Lecoq de Boisbaudran, o "E" de Demarsay e as bandas espectrais anômalas observadas por Crookes pertencem ao mesmo elemento, nomeado por Demarsay em 1901 como Európio em homenagem ao continente europeu. .

EUROPIO(Európio), Eu - químico. elemento do grupo III periódico. sistemas de elementos, em. número 63, em. massa 151,96, parte da família dos lantanídeos. Natural E. consiste em isótopos com números de massa 151 (47,82%) e 153 (52,18%). Configuração eletrônica de três ramais. conchas 4s 2 p 6 d 10 f 7 5s 2 p 6 6s 2. Energia e pesquisa as ionizações são 5,664, 11,25 e 24,7 eV. Cristalchem. o raio do átomo Eu é 0,202 nm (o maior entre os lantanídeos), o raio do íon Eu 3+ é 0,097 nm. O valor da eletronegatividade é 1,01. Na forma livre - metal branco prateado, estrutura cristalina cúbica de corpo centrado com constante de rede uma = 0,45720nm. Densidade 5,245 kg/dm 3, t pl =822 °C, t fervura =1597 °C. Calor de fusão 9,2 kJ/mol, calor de evaporação 146 kJ/mol, sp. capacidade térmica 27,6 J/mol.K, sp. resistência 8.13.10 -5 Ohm.cm (a 25 °C). Paramagnético, magnético suscetibilidade 22,10 -8. Em química. os compostos exibem estados de oxidação +2 e +3. Os isótopos naturais de E. têm altas seções transversais de captura de nêutrons térmicos, então E. é usado como efeito. absorvedor de nêutrons. Eu serve como ativador na decomposição. fósforos baseados em compostos Y, Zn, etc. Lasers baseados em Eu 3+ ativado por rubi produzem radiação na região visível do espectro. Dos radionuclídeos, a maioria O que importa são (b - -radioativos 152 Eu (T 1/2 = 13,33 g) e 154 Eu (T 1/2 = 8,8 g), usados ​​na detecção de falhas g e outros fins.

Para a biblioteca ROSFOND foi necessário selecionar dados de nêutrons para 12 isótopos de európio estáveis ​​e de longa vida. Os dados para todos esses isótopos estão contidos na biblioteca FOND-2.2. Contudo, como será visto abaixo, seria aconselhável substituir os dados de nêutrons para uma série de isótopos por estimativas mais modernas e completas feitas em últimos anos. Consideremos os resultados da reavaliação dos dados dos isótopos de európio realizada nos últimos anos em comparação com as estimativas contidas no FUND-2.2. Neste caso, daremos atenção principal aos resultados da avaliação da seção transversal de captura. Todos os dados experimentais utilizados em comparação com as seções transversais estimadas foram retirados do banco de dados EXFOR-CINDA (versão 1.81, junho de 2005). Os valores recomendados de Muhabhab são dados de acordo com o trabalho “Thermal Neutron Capture Cross Sections, Resonance Integrals and G-factors”, INDC(NDS)-440, 2003. Isótopos radioativos. Não existem conjuntos completos de dados de nêutrons para os 6 isótopos de disprósio de longa vida –145Eu, 146Eu, 147Eu, 148Eu, 149Eu e 150Eu. Na biblioteca FOND-2.2, os dados de nêutrons para eles foram retirados do EAF-3. Na versão EAF-2003 da biblioteca, os dados de captura de nêutrons radioativos em sua maior parte permaneceram praticamente inalterados, mas as demais seções transversais foram revisadas levando em consideração cálculos por meio de programas que implementam novos modelos teóricos. Dignos de nota são os isótopos de longa vida 152Eu, 154Eu, 155Eu e 156Eu, para os quais estavam disponíveis conjuntos completos de dados de nêutrons. Esses isótopos são caracterizados por grandes seções transversais captura de radiação e longa vida útil. São produtos de fissão que dão uma contribuição total notável para a secção transversal de absorção total de todos os produtos de fissão. Isótopos estáveis. Os dados para isótopos estáveis ​​de európio na biblioteca FOND-2.2 foram retirados da biblioteca JENDL-3.3 com ligeira correção de dados (março de 1990). As alterações diziam respeito à revisão das secções transversais para reações limiares. A biblioteca JEF-3.1 para Eu-151 utiliza a estimativa feita para JEF-2.2 (~ENDF/B-V). Para Eu-153, uma estimativa feita para a biblioteca japonesa de dados de nêutrons JENDL-3.2. Os dados de nêutrons na biblioteca JENDL-3.3 não foram revisados ​​desde a versão JENDL-3.2 (março de 1990). ENDF.B-VII (versão beta 1.2, novembro de 2005) adota a avaliação realizada como parte do projeto de criação de uma biblioteca internacional de produtos de fissão. Autores da avaliação: Muhabhab (S.Mughabghab, BNL) - (área de ressonância); Oblozhinsky (P. Oblozinsky, BNL), Rochman (D. Rochman, BNL) e Herman (M. Herman, BNL) - (região de energia mais alta. Ao analisar dados de nêutrons para isótopos individuais, partiremos disso informações gerais que é afirmado acima. Európio-152 O isótopo Eu-152 é formado pela queima do isótopo estável Eu-151. Possui três estados isoméricos. No estado fundamental - meia-vida T1\2=13,516 anos. A partir do qual o isótopo, com ~70% de probabilidade, sofre decaimento β se transforma no isótopo estável Gd-150 (α-ativo), e com ~30% de probabilidade, como resultado do decaimento de pósitrons, se transforma em Sm-152. No primeiro estado isomérico, a meia-vida é de 9,31 horas. A cadeia de decaimento é semelhante ao estado fundamental, com a única diferença de que as probabilidades dos processos de decaimento trocaram de lugar. A probabilidade de uma transição isomérica é insignificante. No segundo estado isomérico (T1\2=96 min.) ele experimenta uma transição isomérica para o estado fundamental com a emissão de um quantum γ. No FOND-2.2 – avaliação de J. Kopecky, D. Nierop, 1992 (EAF-3). No JEFF-3.1 – avaliação realizada para JENDL-3.2. Em JENDL-3.3 - avaliação feita para JENDL-3.2 com pequenas modificações, 1990. Em ENDF/B-VII b1.2 - avaliação por R. Wright e JNDC FPND W.G. (2005) para a biblioteca internacional de produtos de cisão. Na região de ressonâncias permitidas (1.E-5 eV – 62,07 eV) foi utilizada a estimativa ENDF/B, acima – a estimativa JENDL-3.3. Algumas características da região de energia ressonante são apresentadas na Tabela 2. Elas foram obtidas utilizando o programa INTER do pacote de software ENDF UTILITY CODES (versão 6.13, julho de 2002). Pelas informações apresentadas na Tabela 2, percebe-se que tanto a estimativa ENDF/B quanto a estimativa JENDL são consistentes com o valor experimental da seção transversal de captura. Note-se que existe uma forte discrepância entre o valor da integral de ressonância recomendado por Muhabhab (BNL-325, 1981) e os valores obtidos a partir das secções transversais estimadas. Também fica claro pelos dados tabulares que a avaliação adotada pelo FUNDO precisa ser revista. A Figura 10 mostra uma comparação das seções transversais estimadas para captura de nêutrons radiativos na região de energia ressonante. Pela comparação apresentada na Figura 10, percebe-se que a estimativa do ENDF/B amplia significativamente a faixa de ressonâncias permitidas. Ao descrever ressonâncias na região de 2 eV, a estimativa ENDF/B é superior à estimativa JENDL, o que causa pequenas discrepâncias no valor da integral de ressonância entre essas estimativas.

Área de aplicação európio

Metal európio, designação de acordo com os padrões russos EvM-1 de acordo com TU 48-2-217-72, lingotes, pureza química 99,9% ou mais. Eles pertencem a elementos de terras raras (subgrupo cério dos lantanídeos). Localizado no grupo 111 no 6º período tabela periódica O európio é o mais leve dos lantanídeos. Também é instável entre os elementos de terras raras - na presença de oxigênio atmosférico e umidade, ele oxida (corroi) rapidamente. O európio é o lantanídeo mais ativo e um dos mais caros. Usado como instrumento financeiro. Aplicação Técnica európio o seguinte:

1. Energia nuclear: O európio é utilizado como absorvedor de nêutrons em reatores nucleares, o mais ativo em termos de captura de nêutrons é o európio-151. isso fornece proteção altamente eficaz contra radiação forte em um amplo espectro de comprimento de onda.

2. Energia de hidrogênio nuclear: O óxido de európio é usado na decomposição termoquímica da água em energia de hidrogênio atômico (ciclo de európio-iodeto de estrôncio).

3. Materiais de laser: Os íons de európio são usados ​​para gerar radiação laser na região visível do espectro (raios laranja), então o óxido de európio é usado para criar lasers líquidos de estado sólido.。

4. Eletrônica: O európio é um dopante no monossulfeto de samário (geradores termoelétricos) e também como um componente de liga para a síntese de nitreto de carbono semelhante ao diamante (superduro). O siliceto de európio na forma de filmes finos é usado em microeletrônica integrada.

5. O monóxido de európio é usado na forma de filmes finos como materiais semicondutores magnéticos para o rápido desenvolvimento da eletrônica funcional e, em particular, da eletrônica MIS.

6. Fósforos: O tungstato de európio é um fósforo usado na microeletrônica e na televisão. O borato de estrôncio é dopado com európio e usado como fósforo em lâmpadas de luz negra.

7. Európio na medicina: Os cátions európio são usados ​​com sucesso na medicina como sondas fluorescentes. Os isótopos radioativos do Európio são utilizados no tratamento de certas formas de câncer.

8. Outras utilizações do európio: Os compostos fotossensíveis do európio com bromo, cloro e iodo estão a ser intensamente estudados. Európio-154 tem alto poder liberação de calor durante o decaimento radioativo e tem sido proposto como combustível em fontes de energia de radioisótopos. Algumas ligas especiais, em particular ligas à base de zircónio, são dopadas com európio, separadas de outros lantanídeos.

Informação relacionada.