Europi, ký hiệu là Eu và số nguyên tử là 63. Là một thành viên điển hình của Lanthanide, europium thường có hóa trị +3, nhưng hóa trị oxy +2 cũng phổ biến. Có ít hợp chất của europium có trạng thái hóa trị +2 hơn. So với các kim loại nặng khác, europium không có tác dụng sinh học đáng kể và tương đối không độc hại. Hầu hết các ứng dụng của europium đều sử dụng hiệu ứng lân quang của các hợp chất Europium. Europium là một trong những nguyên tố ít phổ biến nhất trong vũ trụ; Chỉ có khoảng 5 trong vũ trụ × 10-8% chất này là europium.
Europium tồn tại trong monazite
Việc khám phá Europium
Câu chuyện bắt đầu vào cuối thế kỷ 19: vào thời điểm đó, các nhà khoa học xuất sắc bắt đầu lấp đầy một cách có hệ thống những chỗ trống còn lại trong bảng tuần hoàn của Mendeleev bằng cách phân tích phổ phát xạ nguyên tử. Theo quan điểm ngày nay, công việc này không khó và một sinh viên đại học có thể hoàn thành nó; Nhưng vào thời điểm đó, các nhà khoa học chỉ có những dụng cụ có độ chính xác thấp và những mẫu khó tinh chế. Vì vậy, trong toàn bộ lịch sử phát hiện ra Lanthanide, tất cả những người “gần như” phát hiện ra đều liên tục đưa ra những tuyên bố sai lầm và tranh cãi với nhau.
Năm 1885, Ngài William Crookes phát hiện ra tín hiệu đầu tiên nhưng không rõ ràng lắm của nguyên tố 63: ông quan sát thấy một vạch quang phổ màu đỏ cụ thể (609 nm) trong một mẫu samarium. Giữa năm 1892 và 1893, người phát hiện ra gali, samarium và dysprosium, Paul é Mile LeCoq de Boisbaudran, đã xác nhận dải này và phát hiện ra một dải màu lục khác (535 nm).
Tiếp theo, vào năm 1896, Eug è ne Anatole Demar ç ay đã kiên nhẫn tách samarium oxit và xác nhận việc phát hiện ra một nguyên tố đất hiếm mới nằm giữa samarium và gadolinium. Ông đã tách thành công nguyên tố này vào năm 1901, đánh dấu sự kết thúc của hành trình khám phá: “Tôi hy vọng đặt tên cho nguyên tố mới này là Europium, với ký hiệu Eu và khối lượng nguyên tử khoảng 151”.
cấu hình electron
Cấu hình electron:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f7
Mặc dù europium thường có hóa trị ba nhưng nó có xu hướng tạo thành các hợp chất hóa trị hai. Hiện tượng này khác với sự hình thành các hợp chất hóa trị +3 của hầu hết Lanthanide. Europium hóa trị hai có cấu hình điện tử 4f7, vì lớp vỏ f bán đầy mang lại độ ổn định cao hơn, còn europium (II) và barium (II) cũng tương tự nhau. Europium hóa trị hai là một chất khử nhẹ, oxy hóa trong không khí để tạo thành hợp chất của europium (III). Trong điều kiện yếm khí, đặc biệt là điều kiện gia nhiệt, europium hóa trị hai đủ ổn định và có xu hướng kết hợp với canxi và các khoáng chất kiềm thổ khác. Quá trình trao đổi ion này là cơ sở của “dị thường europium âm”, nghĩa là so với lượng Chondrite dồi dào, nhiều khoáng chất lanthanide như monazite có hàm lượng europium thấp. So với monazite, bastnaesite thường thể hiện ít dị thường âm europium hơn, vì vậy bastnaesite cũng là nguồn cung cấp europium chính.
Europium là một kim loại màu xám sắt có nhiệt độ nóng chảy 822 ° C, nhiệt độ sôi 1597 ° C và mật độ 5,2434 g/cm ³； Đây là nguyên tố ít đậm đặc nhất, mềm nhất và dễ bay hơi nhất trong số các nguyên tố đất hiếm. Europium là kim loại hoạt động mạnh nhất trong số các nguyên tố đất hiếm: ở nhiệt độ phòng, nó ngay lập tức mất đi ánh kim loại trong không khí và nhanh chóng bị oxy hóa thành bột; Phản ứng mãnh liệt với nước lạnh tạo ra khí hydro; Europium có thể phản ứng với boron, carbon, lưu huỳnh, phốt pho, hydro, nitơ, v.v.
Ứng dụng của Europium
Europium sulfate phát ra huỳnh quang màu đỏ dưới ánh sáng cực tím
Georges Urbain, một nhà hóa học trẻ xuất sắc, đã kế thừa thiết bị Quang phổ của Demar ç ay và phát hiện ra rằng một mẫu oxit Yttrium(III) pha tạp europium phát ra ánh sáng đỏ rất sáng vào năm 1906. Đây là sự khởi đầu cho hành trình dài của vật liệu phát quang europium – không chỉ được sử dụng để phát ra ánh sáng đỏ mà còn phát ra ánh sáng xanh vì phổ phát xạ của Eu2+ nằm trong phạm vi này.
Một chất lân quang bao gồm các nguồn phát Eu3+ màu đỏ, Tb3+ màu xanh lá cây và màu xanh lam hoặc sự kết hợp của chúng có thể chuyển đổi ánh sáng cực tím thành ánh sáng khả kiến. Những vật liệu này đóng một vai trò quan trọng trong nhiều thiết bị khác nhau trên khắp thế giới: màn hình tăng cường tia X, ống tia âm cực hoặc màn hình plasma, cũng như các đèn huỳnh quang và điốt phát sáng tiết kiệm năng lượng gần đây.
Hiệu ứng huỳnh quang của europium hóa trị ba cũng có thể được nhạy cảm bởi các phân tử thơm hữu cơ và các phức hợp như vậy có thể được áp dụng trong nhiều tình huống đòi hỏi độ nhạy cao, chẳng hạn như mực và mã vạch chống hàng giả.
Kể từ những năm 1980, europium đã đóng vai trò hàng đầu trong phân tích dược phẩm sinh học có độ nhạy cao bằng phương pháp huỳnh quang lạnh phân giải theo thời gian. Ở hầu hết các bệnh viện và phòng thí nghiệm y tế, việc phân tích như vậy đã trở thành thông lệ. Trong nghiên cứu khoa học đời sống, bao gồm cả hình ảnh sinh học, các đầu dò sinh học huỳnh quang làm từ europium và Lanthanide khác có mặt khắp nơi. May mắn thay, một kg europium đủ để hỗ trợ khoảng một tỷ phân tích - sau khi chính phủ Trung Quốc gần đây hạn chế xuất khẩu đất hiếm, các nước công nghiệp phát triển đang hoảng loạn vì thiếu kho lưu trữ nguyên tố đất hiếm không phải lo lắng về các mối đe dọa tương tự đối với các ứng dụng đó.
Europium oxit được sử dụng làm chất lân quang phát xạ kích thích trong hệ thống chẩn đoán y tế bằng tia X mới. Europium oxit cũng có thể được sử dụng để sản xuất thấu kính màu và bộ lọc quang điện tử, cho các thiết bị lưu trữ bong bóng từ tính và trong vật liệu điều khiển, vật liệu che chắn và vật liệu cấu trúc của lò phản ứng nguyên tử. Bởi vì các nguyên tử của nó có thể hấp thụ nhiều neutron hơn bất kỳ nguyên tố nào khác nên nó thường được sử dụng làm vật liệu để hấp thụ neutron trong các lò phản ứng nguyên tử.
Trong thế giới đang mở rộng nhanh chóng ngày nay, ứng dụng của europium được phát hiện gần đây có thể có tác động sâu sắc đến nông nghiệp. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng nhựa được pha tạp europium hóa trị hai và đồng hóa trị một có thể chuyển đổi phần tử ngoại của ánh sáng mặt trời thành ánh sáng khả kiến một cách hiệu quả. Quá trình này khá xanh (đó là màu Bổ sung của màu đỏ). Sử dụng loại nhựa này để xây nhà kính có thể giúp cây hấp thụ nhiều ánh sáng khả kiến hơn và tăng năng suất cây trồng khoảng 10%.
Europium cũng có thể được áp dụng cho chip nhớ lượng tử, có thể lưu trữ thông tin một cách đáng tin cậy trong vài ngày cùng một lúc. Những thứ này có thể cho phép dữ liệu lượng tử nhạy cảm được lưu trữ trong một thiết bị tương tự như đĩa cứng và được vận chuyển trên toàn quốc.
Thời gian đăng: 27-06-2023