Evropijum

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
(preusmereno sa Еуропијум)
Evropijum
Opšta svojstva
Ime, simbolevropijum, Eu
Izgledsrebrnasto beo, sa bledo žutom nijansom;[1] mada retko bez oksidnog obezbojenja
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson


Eu

Am
samarijumevropijumgadolinijum
Atomski broj (Z)63
Grupa, periodagrupa N/D, perioda 6
Blokf-blok
Kategorija  lantanoid
Rel. at. masa (Ar)151,964(1)[2]
El. konfiguracija
po ljuskama
2, 8, 18, 25, 8, 2
Fizička svojstva
Tačka topljenja1099 K ​(826 °‍C, ​1519 °F)
Tačka ključanja1802 K ​(1529 °‍C, ​2784 °F)
Gustina pri s.t.5,264 g/cm3
tečno st., na t.t.5,13 g/cm3
Toplota fuzije9,21 kJ/mol
Toplota isparavanja176 kJ/mol
Mol. topl. kapacitet27,66 J/(mol·K)
Napon pare
P (Pa) 100 101 102
na T (K) 863 957 1072
P (Pa) 103 104 105
na T (K) 1234 1452 1796
Atomska svojstva
Elektronegativnost1,2
Energije jonizacije1: 547,1 kJ/mol
2: 1085 kJ/mol
3: 2404 kJ/mol
Atomski radijus180 pm
Kovalentni radijus198±6 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna strukturaunutrašnjecentr. kubična (BCC)
Unutrašnjecentr. kubična (BCC) kristalna struktura za evropijum
Topl. širenjepoli: 35,0 µm/(m·K) (na s.t.)
Topl. vodljivostproc. 13,9 W/(m·K)
Električna otpornostpoli: 0,900 µΩ·m (na s.t.)
Magnetni rasporedparamagnetičan[3]
Magnetna susceptibilnost (χmol)+34.000,0·10−6 cm3/mol[4]
Jangov modul18,2 GPa
Modul smicanja7,9 GPa
Modul stišljivosti8,3 GPa
Poasonov koeficijent0,152
Vikersova tvrdoća165–200 MPa
CAS broj7440-53-1
Istorija
Imenovanjepo Evropi
Otkriće i prva izolacijaEžen Anatol Demarse (1896, 1901)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
150Eu syn 36,9 y ε 150Sm
151Eu 47,8% 5×1018 y α 147Pm
152Eu syn 13,54 y ε 152Sm
β 152Gd
153Eu 52,2% stabilni
154Eu syn 8,59 y β 154Gd
155Eu syn 4,76 y β 155Gd
referenceVikipodaci

Evropijum (Eu, lat. europium), je hemijski element iz grupe lantanoida sa masenim brojem 63..[5][6] U periodnom sistemu nalazi se u grupi lantanoida i zbog toga se ubraja u metale retkih zemalja. Ime je dobio po kontinentu Evropa. Samo su evropijum i americijum elementi koji su nazvani po kontinentima.

Kao i ostali lantanoidi, europijum je takođe srebreno-sjajni teški metal. Njegove osobine ne slede kontrakciju lantanoida. Zbog njegove elektronske konfiguracije, ovaj element ima značajno manju gustinu kao i dosta niže tačke topljenja i ključanja u odnosu sa susedne elemente iz periodnog sistema. On je hemijski najreaktivniji retki zemni metal. Prve naznake postojanja elementa dali su Vilijam Kruks i Pol Emil Lekok de Buabodran 1896. godine, a Ežen Anatol Demarse je kasnije uspeo da dokaže postojanje elementa putem spektroskopije, te da ga izoluje.

Ovaj element ima značajnu primenu u tehnici, jer se koristi kao materijal za izradu svetlećih tela poput katodnih monitora, koji su ranije korišteni kao ekrani za računare i televizore, zatim u sijalicama i LCD monitorima. U tim proizvodima, crvena i plava boja dobija se od supstanci koje su dopirane evropijumom, a koje na taj način fluoresciraju u određenom željenom spektru.

Istorija[uredi | uredi izvor]

Prve naznake o postojanju elementa koji je kasnije nazvan evropijum dao je Vilijam Kruks 1885. godine. Pri ispitivanju spektra fluorescencije smeše samarijuma i itrijuma zabeležio je signale neobičnih narandžastih spektralnih linija, a koje su bile snažnije u smeši elemenata nego kada su ti elementi bili u čistom stanju. On je shvatio je da te linije ukazuju na postojanje novog nepoznatog elementa, te ih je nazvao „nenormalne linije”, a hipotetički element Sδ.[7] Novo otkriće koje je utrlo put otkriću ovog elementa napravio je Pol Emil Lekok de Buabodran 1892. godine, kada je pored „nenormalnih” Kruksovih linija, u spektru samarijuma otkrio još tri, do tada nepoznate, plave spektralne linije.[8] Godine 1896. Ežen Anatol Demarse je pretpostavio na osnovu ultraljubičastog spektra postojanje jednog novog elementa između samarija i gadolinijuma,[9] pri čemu je 1900. godine utvrdio, da bi taj element mogao biti isti onaj kojeg su proučavali Kruks i Buabodran. Naredne godine Demarsey je pošlo za rukom da taj element izoluje pomoću frakcijske kristalizacije dvostrukih soli samarijum/evropijum-magnezijum nitrata. Element je nazvao po imenu kontinenta Evropa, Evropijum.[10][11] Analogno načinu kako je evropijum dobio ime, naučnici Glen T. Siborg, Ralf A. Džejms i Lion O. Morgan su 1948. godine element koji se u periodnom sistemu nalazi direktno ispod evropijuma, a koji spada u aktinoide takođe nazvali po jednom kontinentu (Americi), americijum.[12]

Prva važnije tehnička upotreba ovog elementa bila je proizvodnja evropijumom dopiranog itrijum-vanadata. Taj materijal za izradu crvenih svetlećih tela otkrili su 1964. Albert K. Levin i Frank C. Palila, a kasnije je odigrao vrlo važnu ulogu u razvoju televizije u boji.[13] U te i slične svrhe, izgrađen je i prvi rudnik za dobijanje ruda retkih zemalja u kalifornijskom Mauntin Pasu,[14] iz kojeg se počev od 1954. intenzivno eksploatiše ruda.[15]

Osobine[uredi | uredi izvor]

Fizičke[uredi | uredi izvor]

Kao i ostali lantanoidi, evropijum je meki, teški metal, srebrenog sjaja. Ima neuobičajeno nisku gustinu od 5,245 g/cm3, što je znatno niže od njemu susednih lantanoida iz periodnog sistema, kao što su samarijum ili gadolinijum, a takođe niže i od lantana. Isto važi i za njegovu relativno nisku tačku topljenja od 826 °C i tačku ključanja 1440 °C (kod gadolinijuma: tačka topljenja je 1312 °C, a ključanja 3000 °C). Ove vrednosti su u suprotnosti sa, inače primenljivom, kontrakcijom lantanoida, a uzrok tome je elektronska konfiguracija evropijuma [Xe] 4f7 6s2. Pošto mu je f-ljuska polovično popunjena, samo dva valentna elektrona (6s2) su dostupna za kreiranje metalnih veza; zbog toga dolazi do dosta slabije sile vezivanja i znatno većeg atomskog radijusa metala. Slične karakteristike zapažene su i kod iterbijuma. Kod ovog elementa, sa dve u potpunosti popunjene f-ljuske takođe postoje samo dva valentna elektrona dostupna za kreiranje metalnih veza.[16]

U normalnim uslovima, evropijum se kristalizuje u kubičnu-prostorno centriranu rešetku sa parametrom rešetke a=455 pm.[17] Osim ove kristalne strukture, poznate su još dve modifikacije na visokim pritiscima. Redosled modifikacija pri povećanju pritiska, kao što je to slučaj kod iterbijuma, ne odgovara redosledu kod drugih lantanoida. Tako, na primer, kod evropijuma nije poznata modifikacija u dvostrukoj heksagonalnoj strukturi, niti u takozvanoj strukturi samarijuma. Prvi fazni prelaz kod ovog metala odvija se pri pritisku od 12,5 GPa, a iznad ovog pritiska evropijum se kristalizuje u heksagonalnoj, gusto pakovanoj kristalnoj strukturi sa parametrima rešetke a=241 pm i c=545 pm. Pri pritisku iznad 18 GPa, pronađena je još jedna struktura sa Eu-III slična heksagonalnoj, gusto pakovanoj kuglastoj strukturi.[18][19]

Pri izuzetno visokom pritisku iznad 34 GPa menja se elektronska konfiguracija evropijuma iz dvovalentne u trovalentnu. Ovim se postiže superprovodljivost elementa, a koja se javlja pri pritisku od oko 80 GPa i temperaturi od oko 1,8 K.[20] Joni evropijuma, koji su ugrađeni u vlastite osnovne rešetke, pokazuju izrazitu fluorescenciju. Pri tome je emitovana talasna dužina zavisna od oksidacionog stanja. Tako na primer joni Eu3+ fluoresciraju gotovo nezavisno od osnovne rešetke u rasponu od 613 do 618 nm, što odgovara intenzivnoj crvenoj boji.[21] Za razliku od njega, maksimum emisije jona Eu2+ je daleko više zavisan od osnovne rešetke te na primer za osnovnu rešetku barijum magnezijum-aluminata iznosi 447 nm u plavom delu spektra,[22] dok za stroncijum aluminat (SrAl2O4:Eu2+) iznosi 520 nm u zelenom spektru.[23]

Hemijske[uredi | uredi izvor]

Komad evropijuma oksidovan stajanjem na vazduhu, presvučen žutim evropijum(II)-karbonatom

Evropijum je tipičan neplemeniti metal i reaguje sa većinom nemetala. On je jedan od najreaktivniji lantanoida, a sa kiseonikom reaguje najbrže. Ako se zagreje na temperaturu od oko 180 °C, spontano se zapali u kontaktu sa vazduhom i sagoreva do evropijum(III)-oksida.[24]

Evropijum takođe reaguje i sa halogenim elementima fluorom, hlorom, bromom i jodom dajući trihalide. Pri reakciji s vodonikom nastaju nestehiometrijske hidridne faze, u kojim atomi vodonika ulaze u šupljine unutar kuglaste kristalne rešetke metala.[16]

Ovaj metal vrlo sporo se rastvara u vodi, dok se u kiselinama rastvara mnogo brže istiskujući iz nje vodonik i gradeći bezbojne jone Eu3+. Takođe bezbojni joni Eu2+ dobijaju se elektrolitičkom redukcijom na katodi u vodenom rastvoru. To je jedini dvovalentni jon nekog lantanoida koji je stabilan u vodenom rastvoru. Evropijum se može rastvarati u amonijaku, pri čemu kao i kod alkalnih metala nastaje plavi rastvor u kojem se nalaze solvatizovani elektroni.[16]

Katjon Eu3+ spada, pored Sm3+, Tb3+ i Dy3+ među katjone lantanoida, koji u posebno sačinjenim kompleksima mogu emitovati svetlost u vidljivom delu spektra usled apsorpcije određenih talasnih dužina. Trovalentni katjon evropijuma je jedan od katjona koji je u vodenom rastvoru bezbojan, ali s kojem organski ligandi mogu izazvati takozvani efekat antene sa koordiniranim izduženim sistemom π elektrona, pri čemu centralne čestice snažno iskazuju luminescentne osobine. Tako π elektroni liganda provode apsorbovanu energiju ulazne svetlosti (od oko 355 nm) do 5d elektrona jona Eu3+, čime on odlazi u 4f orbitalu te pri povratku u prvobitnu orbitalu emituje svetlost u vidljivom delu spektra (oko 610 nm talasne dužine).

Izotopi[uredi | uredi izvor]

Postoji ukupno 38 izotopa te 13 nuklearnih izomera evropijuma između 130Eu i 167Eu. Od njih samo je 153Eu stabilan, a drugi, 151Eu, dugo vremena je smatran stabilnim, sve dok 2007. godine nisu pronađene indicije da se raspada alfa raspadom uz vreme poluraspada od najmanje 1,7 triliona godina.[25] Oba ova izotopa nalaze se u prirodi, gde izotop 153Eu ima udeo od 52,2% u prirodnoj smeši izotopa, a izotop 151Eu 47,8%.[26]

Više izotopa evropijuma kao što su 152Eu, 154Eu i 155Eu nastaju pri razbijanju jezgara atoma uranijuma i plutonijuma. U tom procesu, izotop 155Eu ima udeo od oko 0,03% od ukupne količine proizvoda raspada te predstavlja najčešći izotop evropijuma koji nastane na taj način.[27] Prisustvo radioaktivnih izotopa evropijuma potvrđeno je na atolu Rongelap tri godine nakon kontaminacije atola u čijoj blizini je izvršen test atomske bombe u sklopu „operacije Kasl”.[28]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II izd.). Oxford: Butterworth-Heinemann. str. 112. ISBN 0080379419. 
  2. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  3. ^ Lide, D. R., ur. (2005). „Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds”. CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (86th izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. Arhivirano iz originala 03. 03. 2011. g. Pristupljeno 12. 01. 2021. 
  4. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 0-8493-0464-4. 
  5. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  6. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  7. ^ William Crookes (1885). „On Radiant Matter Spectroscopy. Part II. Samarium”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 176: 691—723. doi:10.1098/rstl.1885.0014. 
  8. ^ Paul Émile Lecoq de Boisbaudran (1892). „Recherches sur le samarium”. Comptes rendus. 114: 575—577. 
  9. ^ Eugène-Anatole Demarçay (1896). „Sur un nouvel élément contenu, dans les terres rares voisines du samarium”. Comptes rendus. 122: 728—730. 
  10. ^ Eugène-Anatole Demarçay (1901). „Sur un nouvel élément, europium”. Comptes rendus. 132: 1484—1486. 
  11. ^ William Crookes (1905). „On the Phosphorescent Spectra of S δ and Europium”. Proceedings of the Royal Society of London. 76 (511). 
  12. ^ G. T. Seaborg, R. A. James, L. O. Morgan: The New Element Americium (Atomic Number 95). u: NNES PPR. (National Nuclear Energy Series, Plutonium Project Record). vol. 14 B The Transuranium Elements: Research Papers. rad br. 22.1, McGraw-Hill Book Co., New York 1949; sažetak; mašinoskript, januar 1948.
  13. ^ Albert K. Levine; Frank C. Palilla (1964). „A new, highly efficient red-emitting cathodoluminiscent phosphor (YVO4:Eu) for color television”. Applied Physics Letters. 5: 118. doi:10.1063/1.1723611. 
  14. ^ Stephen B. Castor (2008). „Rare Earth Deposits of North America”. Resource Geology. 58: 337—347. doi:10.1111/j.1751-3928.2008.00068.x. 
  15. ^ Harald Elsner (2011). „Kritische Versorgungslage mit schweren Seltenen Erden – Entwicklung „Grüner Technologien“ gefährdet?” (PDF) (na jeziku: nemački). Commodity Top News. 
  16. ^ a b v A. F. Holleman; E. Wiberg; N. Wiberg (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102 izd.). Berlin: de Gruyter. str. 1938–1944. ISBN 978-3-11-017770-1. 
  17. ^ C. S. Barrett (1956). „Crystal Structure of Barium and Europium at 293, 78, and 5°K”. The Journal of Chemical Physics. 25: 1123. doi:10.1063/1.1743161. 
  18. ^ K. Takemura; K. Syassen (1985). „Pressure-volume relations and polymorphism of europium and ytterbium to 30 GPa”. Journal of Physics F: Metal Physics. 15: 543—559. doi:10.1088/0305-4608/15/3/010. 
  19. ^ W. A. Grosshans; W. B. Holzapfel (1985). „X-ray studies on europium and ytterbium up to 40 GPa”. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 47–48: 295—296. doi:10.1016/0304-8853(85)90420-2. 
  20. ^ M. Debessai; T. Matsuoka; et al. (2009). „Pressure-Induced Superconducting State of Europium Metal at Low Temperatures”. Physical Review Letters. 102: 197002—197005. doi:10.1103/PhysRevLett.102.197002. 
  21. ^ F. W. D. Rost (1995). Fluorescence Microscopy. 2. Cambridge University Press. str. 291. ISBN 0-521-41088-6. 
  22. ^ Peter Bamfield (2001). Chromic phenomena. Technological applications of colour chemistry. Royal Society of Chemistry. str. 159. ISBN 0-85404-474-4. 
  23. ^ Arunachalam Lakshmanan (2008). Luminescence and Display Phosphors. Phenomena and Applications. Nova Publishers. str. 269. ISBN 978-1-60456-018-3. 
  24. ^ John Emsley (2001). Nature’s building blocks. An A–Z guide to the elements. Oxford University Press. str. 139–141. ISBN 0-19-850341-5. 
  25. ^ P. Belli; R. Bernabei; F. Cappella; R. Cerulli; C. J. Dai; F. A. Danevich; et al. (2007). „Search for α decay of natural Europium”. Nuclear Physics. A 789: 15—29. doi:10.1016/j.nuclphysa.2007.03.001. 
  26. ^ G. Audi, O.; Bersillon, J.; Blachot, A.; H. Wapstra (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties” (PDF). Nuclear Physics. A 729: 3—128. Arhivirano iz originala (PDF) 20. 7. 2011. g. Pristupljeno 5. 9. 2017. 
  27. ^ Argonne National Laboratory: Europium Arhivirano 2011-12-16 na sajtu Wayback Machine, Human Health Fact Sheet, august 2005.
  28. ^ Ralph F. Palumbo, Frank G. Lowman: The occurence of antimony-125, europium-155, iron-55, and other radionuclides in rongelap atoll soil Arhivirano 2016-09-16 na sajtu Wayback Machine. Komisija za atomsku energiju SAD, 1958.

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]