Ербій: відмінності між версіями

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Інтерактивний перегляд історії
[неперевірена версія][неперевірена версія]
← Попереднє редагуванняНаступне редагування →
Вилучено вміст Додано вміст
ВізуальнийВікірозмітка
мНемає опису редагування
Рядок 1: Рядок 1:
{{Хімічний елемент|Ербій (Er)<!--Назва-->|68<!--Атомний номер-->|м'ягкий, ковкий <br /> сріблястий метал [[Файл:Erbium-crop.jpg|150px]]<br /> <!-- Зовнішній вигляд-->|167.26<!--Атомна маса-->|178<!--Радіус атома-->|581.0(6.02)<!--Енергія іонізації-->|[Xe] 4f<sup>12</sup> 6s<sup>2</sup><!--Електронна конфігурація-->|157<!--Ковалентний радіус-->|(+3e) 88.1<!--Радіус іона-->|1.24<!--Електровід'ємність-->|Er←Er<sup>3+</sup> -2.32В<!--Електродний потенціал-->|3<!--Степені окислення-->|9.06<!--Густина-->|0.168<!-- Питома теплоємність-->|(14.5)<!--Теплопровідність-->|1802<!--Температура плавлення-->|n/a<!--Теплота плавлення -->|3136<!--Температура кипіння-->|317<!--Теплота випаровування-->|18.4<!--Молярний об'єм-->|гексагональна<!--Структура решітки-->|3.560<!--Період решітки-->|1.570<!--Відношення c/a-->|n/a<!--Температура Дебая-->}}
{{Хімічний елемент|Ербій (Er)<!--Назва-->|68<!--Атомний номер-->|м'ягкий, ковкий <br /> сріблястий метал [[Файл:Erbium-crop.jpg|150px]]<br /> <!-- Зовнішній вигляд-->|167.26<!--Атомна маса-->|178<!--Радіус атома-->|581.0(6.02)<!--Енергія іонізації-->|[Xe] 4f<sup>12</sup> 6s<sup>2</sup><!--Електронна конфігурація-->|157<!--Ковалентний радіус-->|(+3e) 88.1<!--Радіус іона-->|1.24<!--Електровід'ємність-->|Er←Er<sup>3+</sup> -2.32В<!--Електродний потенціал-->|3<!--Степені окислення-->|9.06<!--Густина-->|0.168<!-- Питома теплоємність-->|(14.5)<!--Теплопровідність-->|1802<!--Температура плавлення-->|n/a<!--Теплота плавлення -->|3136<!--Температура кипіння-->|317<!--Теплота випаровування-->|18.4<!--Молярний об'єм-->|гексагональна<!--Структура решітки-->|3.560<!--Період решітки-->|1.570<!--Відношення c/a-->|n/a<!--Температура Дебая-->}}


===Фізичні Властивості===
== Загальна інформація ==
[[Image:Erbium(III)chloride sunlight.jpg|thumb|250px|left|Ербію(III)хлорид під сонячним світлом, флуоресціює рожевим як і інші сполуки, що містять Er<sup>+3</sup> під дією природного ультрафіолету.]]
Ербій [[валентність|тривалентний]] елемент, чистий [[метал]] ковкий та тягучий, мякий та доволі стійкий на повітрі, та [[окиснення|окиснюється]] не так швидко як деякі інші [[лантаноїд]]и. Його [[сіль|солі]] забарвлені в рожеві тони, і мають характерний [[спектр поглинання]] з гострими піками у [[видимий діапазон|видимому діапазоні]], [[ультрафіолет]]і, та ближньому [[ІЧ]]. В іньшому цей елемент є типовим [[рідкісноземельні елементи|рідкісноземельним]] елементом. Його [[сесквіоксид]] також називається [[ербія]]. Властивості металічного ербію дуже сильно залежать від кількості домішок. Ербій не відіграє будь-якої відомої біологічної ролі, але є думка, що він посилює [[метаболізм]].<ref name=emsley>{{cite book | title = Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements | last = Emsley | first = John | publisher = Oxford University Press | year = 2001 | location = Oxford, England, UK | isbn = 0-19-850340-7 | chapter = Erbium | pages = 136–139 | url = http://books.google.com/?id=j-Xu07p3cKwC}}</ref>


Ербій є [[феромагнетизм|феромагнетиком]] нижче 19 K, [[антиферомагнетизм|антиферомагнетиком]] між 19 та 80 K та [[парамагнетизм|парамагнетиком]] вишче 80 K.<ref>{{cite journal| author =M. Jackson | title =Magnetism of Rare Earth| url =http://www.irm.umn.edu/quarterly/irmq10-3.pdf | journal = The IRM quarterly | volume =10| issue = 3| page = 1| year = 2000}}</ref>
'''Ербій''' – [[хімічний елемент]], Символ Еr, ат. н. 68, ат. м. 167,26; [[лантаноїд]]. У вільному стані Ербій - м'який сріблясто-білий метал. Густина 4,77, t<sub>плав</sub> 1522ОС, t<sub>кип</sub> 2863<sup>o</sup>С. На повітрі окиснюється, утворюючи рожевий оксид Еr<sub>2</sub>О<sub>3</sub>. При кімнатній температурі реагує з водою, [[соляна кислота|соляною]], [[азотна кислота|азотною]] і [[сірчана кислота|сірчаною]] кислотами, при нагріванні - з воднем, [[азот]]ом, [[вуглець|вуглецем]] і [[фосфор]]ом. Середній вміст Ербію в земній корі 3,3×10<sup>-4</sup>% (мас.). Ербій присутній у всіх [[мінерал]]ах, які містять [[рідкісноземельні елементи]] ітрієвої групи: [[ксенотим]]і, [[гадолініт]]і, [[самарскіт]]і та ін. Використовують як компонент магнітних сплавів з Fe, Co, Ni.

Ербій здатний формувати кластери Er<sub>3</sub>N, відстань між атомами ербію 0.35&nbsp;nm. Ці кластери можуть бути інкапсульовані в молекулі [[фулерен]]у, що підтверджено [[трансмісійна електронна мікроскопія|ТЕМ]].<ref>{{cite journal| doi = 10.1021/nl0720152| title = Structures of ''D''<sub>5</sub>''<sub>d</sub>''-C<sub>80</sub> and ''I''<sub>h</sub>''-Er<sub>3</sub>N@C<sub>80</sub> Fullerenes and Their Rotation Inside Carbon Nanotubes Demonstrated by Aberration-Corrected Electron Microscopy| year = 2007| author = Yuta Sato; Kazu Suenaga; Shingo Okubo; Toshiya Okazaki; Sumio Iijima| journal = Nano Letters| volume = 7| page = 3704}}</ref>

===Хімічні властивості===
Металічний ербій повільно вкривається оксидною плівкою [[ербію (III) оксид]]у та втрачає блиск:
:4 Er + 3 O<sub>2</sub> → 2 Er<sub>2</sub>O<sub>3</sub>

Ербій є типовим електропозитивним елементом та реагує повільно із холодною водою та швидше із гарячою, з утворенням [[гідроксид]]у ербію:
:2 Er (s) + 6 H<sub>2</sub>O (l) → 2 Er(OH)<sub>3</sub> (aq) + 3 H<sub>2</sub> (g)

Також він реагує із усіма галогенами:
:2 Er (s) + 3 F<sub>2</sub> (g) → 2 ErF<sub>3</sub> (s) [pink]
:2 Er (s) + 3 Cl<sub>2</sub> (g) → 2 ErCl<sub>3</sub> (s) [violet]
:2 Er (s) + 3 Br<sub>2</sub> (g) → 2 ErBr<sub>3</sub> (s) [violet]
:2 Er (s) + 3 I<sub>2</sub> (g) → 2 ErI<sub>3</sub> (s) [violet]

Металічний ербій легко розчиняється у розведеній [[сірчана кислота|сірчаній кислоті]] утворюючи розчин, що містить гідратовані іони Er(III), що існують у вигляди гідратованого комплексу [Er(OH<sub>2</sub>)<sub>9</sub>]<sup>3+</sup>:<ref>{{cite web| url =https://www.webelements.com/erbium/chemistry.html| title =Chemical reactions of Erbium| publisher=Webelements| accessdate=2009-06-06}}</ref>

:2 Er (s) + 3 H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> (aq) → 2 Er<sup>3+</sup> (aq) + 3 {{chem|SO|4|2-}} (aq) + 3 H<sub>2</sub> (g)

=== Ізотопи ===
Природній ербій складається із 6 стабільних [[ізотоп]]ів, {{SimpleNuclide|Er|162}}, {{SimpleNuclide|Er|164}}, {{SimpleNuclide|Er|166}}, {{SimpleNuclide|Er|167}}, {{SimpleNuclide|Er|168}}, та {{SimpleNuclide|Er|170}} з {{SimpleNuclide|Er|166}} що є найбільш поширеними (33.503% природного ербію). 29 [[радіоізотоп]]ів є описаними, найбільш стабільний з яких {{SimpleNuclide|Er|169}} з [[період напіврозпаду|періодом напіврозпаду]] 9.4 діб, {{SimpleNuclide|Er|172}} з періодом напіврозпаду 49.3 годин, {{SimpleNuclide|Er|160}} з періодом напіврозпаду 28.58 годин, {{SimpleNuclide|Er|165}} з періодом напіврозпаду 10.36 годин, та {{SimpleNuclide|Er|171}} з періодом напіврозпаду 7.516 годин. Всі інші [[радіоактивність|радіоактивні]] ізотопи мають період напіврозпаду менше ніж 3.5 годин, та багато з них з періодом напіврозпаду менше 4 хвилин. Цей елемент має також 13 [[ядерний ізомер|ядерних ізомерів]], з найбільш стабільним {{SimpleNuclide|Er|167|m}} з періодом напіврозпаду 2.269 сек.<ref name="NUBASE">{{cite journal| first = Audi| last = Georges | title = The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties| journal = Nuclear Physics A| volume = 729| pages = 3–128| publisher = Atomic Mass Data Center| year = 2003| doi=10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001}}</ref>

Ізотопи ербію лежать у діапазоні [[атомна маса|атомних мас]] від 142.9663 для ({{SimpleNuclide|Er|143}}) до 176.9541 для ({{SimpleNuclide|Er|177}}).


== Історія ==
Ербій (від [[Иттербі]], селища у [[Швеція|Швеції]]) був відкритий [[Карл Густав Мозандер|Карлом Густавом Мозандером]] у 1843.<ref>C. G. Mosander (October 1843) "On the new metals, Lanthanium and Didymium, which are associated with Cerium; and on Erbium and Terbium, new metals associated with Yttria," ''Philosophical Magazine'', series 3, vol. 23, no. 152, pages 241-254. Available on-line at: http://books.google.com/books?ie=ISO-8859-1&output=html&id=uFAwAAAAIAAJ&dq=Mosander+erbium&ots=IX9LKVOIo2&jtp=241 . Note: The first part of this article, which does NOT concern erbium, is a translation of: C. G. Mosander (1842) "Något om Cer och Lanthan" [Some (news) about cerium and lanthanum], [[Scandinavian Scientist Conference|''Förhandlingar vid de Skandinaviske naturforskarnes tredje möte (Stockholm)'']] [Transactions of the Third Scandinavian Scientist Conference (Stockholm)], vol. 3, pages 387-398. Available on-line (in Swedish): http://books.google.com/books?ie=ISO-8859-1&output=html&id=XK4tAAAAcAAJ&jtp=387 .</ref> Мозандер розділив землю "іттрія" з мінералу [[гадолініт]]у на три фракції які він назвав [[іттрія]], [[ербія]], та [[тербія]]. Він назвав елемент із-зі того що біля селища Иттербі було знайдено великі кількості мінералів іттрію та ербію. Ербія та тербія, в той час були дещо переплутані. Після 1860 р. тербію було перейменовано в ербію. та після 1877 землю відому як ербія, було перейменовано в тербію. Достатньо чистий Er<sub>2</sub>[[oxygen|O]]<sub>3</sub> був незалежно ізольований в 1905 [[Жорж Урбен|Жоржем Урбеном]] та [[Чарльз Джеймс (хімік)|Чарльзом Джеймсом]]. Адекватно чистий метал був отриманий лише у 1934 коли Клемм та Боммер відновили [[безводний]] [[хлорид]] за допомогою [[калій|калію]] . І тільки у 1990-х роках ціна за китайський оксид ербію впав у ціні, та став використовуватися як барвник для скла.<ref>{{cite book| pages =378–379| url =http://books.google.com/?id=34KwmkU4LG0C&pg=PA377| title = The development of modern chemistry| author = Aaron John Ihde| publisher = Courier Dover Publications| year = 1984| isbn =0486642356}}</ref><!-- http://www.informaworld.com/smpp/ftinterface?content=a910855554&rt=0&format=pdf -->

== Розповсюдженність ==
[[File:MonaziteUSGOV.jpg|thumb|left|Monazite sand]]
Концентрація ербію у земній корі приблизно 2.8&nbsp;mg/kg та у морській воді 0.9&nbsp;ng/L.<ref name=patnaik>{{cite book | last =Patnaik | first =Pradyot | year = 2003 | title =Handbook of Inorganic Chemical Compounds | publisher = McGraw-Hill | pages = 293–295| isbn =0070494398 | url= http://books.google.com/?id=Xqj-TTzkvTEC&pg=PA293 | accessdate = 2009-06-06}}</ref> Ці концентрації достатні для того щоб поставити ербій 45-м з розповсюдження серед елементів у земній корі, таким чином, він більш розповсюджений ніж такий елемент як наприклад [[свінець]].

Як іньші рідкісні елементи, цей ніколи не знаходиться у природі у вільному стані але міститься у [[монацит]]ових пісках. Історично було дуже складно та дорого розділяти рідкісноземельні елементи, але до тих пір як з'явилася доступна [[іонообмінна хроматографія]]<ref>Early paper on the use of displacement ion-exchange chromatography to separate rare earths: F.H. Spedding and J.E.Powell (1954) "A practical separation of yttrium group rare earths from gadolinite by ion-exchange," ''Chemical Engineering Progress'', vol. 50, pages 7–15.</ref> Розроблена у другій половині 20-го сторіччя, вона дуже суттєво вплинула на вартість багатьох рідкісноземельних елементів.

Принципіальним комерційним джерелом ербію е мінерали [[ксенотім]] та [[еуксеніт]], та нещодавно, глини північного Китаю; до-речі, зараз Китай є основним постачальником цього елементу. У високо-іттрієвій фракції концентрату іттрій складає 2/3 за вагою, і ербія близько 4-5%. Після розчинення концентрату у кислоті ербій забарвлює розчин у рожевий колір, той самий, якій Мозандер спостерігав досліджуючи мінерали селища Иттербю...

==Виробництво==
Молотий мінерал обробляють [[соляна кислота|соляною]] чи [[сірчана кислота|сірчаною кислотою]] що переводять нерозчинні оксиди у хлориди чи [[сульфат|сульфати]]. Кислотні фільтрати частково нейтралізують [[гідроксид натрію|гідроксидом натрію]] до pH 3-4. [[Торій]] осаджується у вигляді гідратованого оксиду, та видаляється. Після цього розчин обробляють [[оксалат]]ом амонію для осадження рідкісноземельних металів у вигляди нерозчинних оксалатів. Прожарюванням останніх отримують оксиди. Оксиди розчиняють у [[азотна кислота|азотній кислоті]] щоб відділити основний компонент - [[церій]], його оксид є нерозчинним у HNO<sub>3</sub>. Розчин обробляють нітратом [[магній|магнію]] для осадження [[подвійна сіль|подвійної солі]] рідкісноземельних елементів. В подальшому елементи розділяють [[іонообмінна хроматографія|іонообмінною хроматографією]]. В цьому процессі, іони рідкісноземельних елементів пропускаються крізь іонообмінну смолу, насичену іонами водню, амонію або міді. Рідкісноземельні елементи вимиваються послідовно комплексоутворюючими агентами.<ref name=patnaik/> Металічний ербій отримують із оксиду чи солей шляхом нагрівання з [[кальцій|кальцієм]] за 1450 °C в атмосфері аргону.<ref name=patnaik/>

== Застосування ==
Повсякденне використання ербію змінюється. Наприклад, він використовується для виробництва скляних фотографічних фільтрів, також він використовується у металургії.
Інші використання:
* Використовується у [[ядерна промисловість|ядерній промисловості]].<ref name=emsley/><ref>{{cite book | isbn = 9780792355939 | chapter = Use of UraniumErbium and PlutoniumErbium Fuel in RBMK Reactors | pages = 121&ndash;125 | author = edited by Theodore A. Parish, Vyacheslav V. Khromov, Igor Carron. | year = 1999 | publisher = Kluwer | location = CBoston | title = Safety issues associated with Plutonium involvement in the nuclear fuel cycle | url = http://books.google.com/?id=aamn7uifb3gC}}</ref>
* Доданий до [[ванадій|ванадію]] утворює [[сплав]], з пониженою твердістю та більш технологічний.<ref name=CRC>{{cite book| author = C. R. Hammond |title = The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition| publisher =CRC press| year = 2000| isbn = 0849304814}}</ref>
* [[Оксид ербію]] має рожевий колір, та використовується для забарвлювання [[скло|скла]], [[циркон]]ів та [[порцеляна|порцеляни]]. Скло використовується у сонячних окулярах та ювелірній промисловості.<ref name=CRC/>
* Доповані ербієм [[оптичне скло|оптичні скляні волокна]] є активним елементом в ербієвих оптичних помножувачах (EDFAs), що широко використовуються у [[оптичні засобі зв'язку|оптичних засобах зв'язку]].<ref>{{cite book | isbn = 9780120845903 | url = http://books.google.com/?id=uAOq75yt5CcC | author = P.C. Becker, N.A. Olsson, J.R. Simpson ; | year = 1999 | publisher = Academic Press | location = San Diego | title = Erbium-doped fiber amplifiers fundamentals and technology}}</ref> Деякі волокна використовуються у створенні волоконних [[лазер]]ах. Ко-доповані Er та Yb оптичні волокна використовуються у створенні [[високоенергетичні Er/Yb волоконні лазери|високоенергетичних Er/Yb волоконних лазерах]], що є альтернативою CO<sub>2</sub>-лазерам для металообробки.<ref name=emsley/>
* Сплав ербій-[[нікель]] Er<sub>3</sub>Ni має цікаві магніто-термічні властивості та використовується у [[кріокулер]]ах; a mixture of 65% Er<sub>3</sub>[[cobalt|Co]] and 35% Er<sub>0.9</sub>[[Ytterbium|Yb]]<sub>0.1</sub>Ni by volume improves the specific heat capacity even more.<ref>{{cite book | title= Advances in Cryogenic Engineering volume 39a | editor=Peter Kittel}}</ref><ref>{{cite book | title= Cryogenic Regenerative Heat Exchangers | first = Robert A. | last = Ackermann | publisher = Springer | year = 1997 | isbn = 9780306454493 | page = 58 | url = http://books.google.com/?id=nIzviZ_-_NsC}}</ref>
* Багато медичних зостосувань (наприклад, дерматологія, стоматологія) використовують випромінення 2940&nbsp;nm іонів ербію (див. [[Er:YAG лазер]]), що сильно поглинається водою (коефіцієнт абсорбції близько 12000/cm).

== Попередження ==
Як інші лантаноїди, сполуки ербію мають низку [[токсичність]], хоча їхня токсичність не досліджувалася детально. Металічний ербій у вигляді пилу може утворювати з повітрям вибухонебезпечні суміші.<!-- http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/5921895 {{doi|10.1002/jps.2600540502}} {{doi|10.1016/0041-008X(63)90067-X}} -->

== Дивись також ==
* [[:Категорія:сполукі ербію]]
* [[Тербій]]
* [[Іттербій]]
* [[Іттрій]]

== Посилання ==
{{reflist|2}}

==Further reading==
* ''Guide to the Elements – Revised Edition'', Albert Stwertka, (Oxford University Press; 1998) ISBN 0-19-508083-1

== Зовнішні посилання ==
{{Commons|Erbium}}
{{wiktionary|erbium}}
* [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Er/index.html WebElements.com – Erbium] (also used as a reference)
* [http://education.jlab.org/itselemental/ele068.html It's Elemental – Erbium]
* Chemical Elements: Erbium http://www.chemicalelements.com/elements/er.html
{{clear}}
{{Compact periodic table}}

[[Категорія:хімічний елемент]]
[[Категорія:Лантаноїди]]
[[Категорія:Ербій]]

<!-- interwiki -->
[[ar:إربيوم]]
[[az:Erbium]]
[[bn:এরবিয়াম]]
[[be:Эрбій]]
[[bs:Erbijum]]
[[ca:Erbi]]
[[cv:Эрби]]
[[cs:Erbium]]
[[co:Erbiu]]
[[cy:Erbiwm]]
[[da:Erbium]]
[[de:Erbium]]
[[et:Erbium]]
[[el:Έρβιο]]
[[es:Erbio]]
[[eo:Erbio]]
[[eu:Erbio]]
[[fa:اربیم]]
[[fr:Erbium]]
[[fur:Erbi]]
[[gv:Erbium]]
[[gl:Erbio]]
[[hak:Ngí (鉺)]]
[[xal:Эрбиүм]]
[[ko:어븀]]
[[hy:Էրբիում]]
[[hi:अर्बियम]]
[[hr:Erbij]]
[[io:Erbio]]
[[id:Erbium]]
[[it:Erbio]]
[[he:ארביום]]
[[jv:Erbium]]
[[la:Erbium]]
[[lv:Erbijs]]
[[lb:Erbium]]
[[lt:Erbis]]
[[lij:Ærbio]]
[[jbo:jinmrberbi]]
[[hu:Erbium]]
[[ml:എർബിയം]]
[[mr:अर्बियम]]
[[ms:Erbium]]
[[nl:Erbium]]
[[ja:エルビウム]]
[[no:Erbium]]
[[nn:Erbium]]
[[oc:Èrbi]]
[[pnb:اربیم]]
[[pl:Erb]]
[[pt:Érbio]]
[[ro:Erbiu]]
[[qu:Erbyu]]
[[ru:Эрбий]]
[[sah:Эрбиум]]
[[stq:Erbium]]
[[scn:Erbiu]]
[[simple:Erbium]]
[[sk:Erbium]]
[[sl:Erbij]]
[[sr:Ербијум]]
[[sh:Erbijum]]
[[fi:Erbium]]
[[sv:Erbium]]
[[ta:எர்பியம்]]
[[th:เออร์เบียม]]
[[tr:Erbiyum]]
[[ur:عیربیئم]]
[[ug:ئېربىي]]
[[vi:Erbi]]
[[war:Erbium]]
[[zh-yue:鉺]]
[[zh:铒]]


== Історія ==
== Історія ==

Версія за 11:36, 6 березня 2011

Ербій (Er)
Атомний номер 68
Зовнішній вигляд простої речовини м'ягкий, ковкий
сріблястий метал
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса) 167.26 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 178 пм
Енергія іонізації (перший електрон) 581.0(6.02) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Xe] 4f12 6s2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 157 пм
Радіус іона (+3e) 88.1 пм
Електронегативність (за Полінгом) 1.24
Електродний потенціал Er←Er3+ -2.32В
Ступені окиснення 3
Термодинамічні властивості
Густина 9.06 г/см³
Молярна теплоємність 0.168 Дж/(К·моль)
Теплопровідність (14.5) Вт/(м·К)
Температура плавлення 1802 К
Теплота плавлення n/a кДж/моль
Температура кипіння 3136 К
Теплота випаровування 317 кДж/моль
Молярний об'єм 18.4 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки гексагональна
Період ґратки 3.560 Å
Відношення с/а 1.570
Температура Дебая n/a К
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
CMNS: Ербій у Вікісховищі

Фізичні Властивості

Ербію(III)хлорид під сонячним світлом, флуоресціює рожевим як і інші сполуки, що містять Er+3 під дією природного ультрафіолету.

Ербій тривалентний елемент, чистий метал ковкий та тягучий, мякий та доволі стійкий на повітрі, та окиснюється не так швидко як деякі інші лантаноїди. Його солі забарвлені в рожеві тони, і мають характерний спектр поглинання з гострими піками у видимому діапазоні, ультрафіолеті, та ближньому ІЧ. В іньшому цей елемент є типовим рідкісноземельним елементом. Його сесквіоксид також називається ербія. Властивості металічного ербію дуже сильно залежать від кількості домішок. Ербій не відіграє будь-якої відомої біологічної ролі, але є думка, що він посилює метаболізм.[1]

Ербій є феромагнетиком нижче 19 K, антиферомагнетиком між 19 та 80 K та парамагнетиком вишче 80 K.[2]

Ербій здатний формувати кластери Er3N, відстань між атомами ербію 0.35 nm. Ці кластери можуть бути інкапсульовані в молекулі фулерену, що підтверджено ТЕМ.[3]

Хімічні властивості

Металічний ербій повільно вкривається оксидною плівкою ербію (III) оксиду та втрачає блиск:

4 Er + 3 O2 → 2 Er2O3

Ербій є типовим електропозитивним елементом та реагує повільно із холодною водою та швидше із гарячою, з утворенням гідроксиду ербію:

2 Er (s) + 6 H2O (l) → 2 Er(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)

Також він реагує із усіма галогенами:

2 Er (s) + 3 F2 (g) → 2 ErF3 (s) [pink]
2 Er (s) + 3 Cl2 (g) → 2 ErCl3 (s) [violet]
2 Er (s) + 3 Br2 (g) → 2 ErBr3 (s) [violet]
2 Er (s) + 3 I2 (g) → 2 ErI3 (s) [violet]

Металічний ербій легко розчиняється у розведеній сірчаній кислоті утворюючи розчин, що містить гідратовані іони Er(III), що існують у вигляди гідратованого комплексу [Er(OH2)9]3+:[4]

2 Er (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Er3+ (aq) + 3 SO2−
4 (aq) + 3 H2 (g)

Ізотопи

Природній ербій складається із 6 стабільних ізотопів, 162Er, 164Er, 166Er, 167Er, 168Er, та 170Er з 166Er що є найбільш поширеними (33.503% природного ербію). 29 радіоізотопів є описаними, найбільш стабільний з яких 169Er з періодом напіврозпаду 9.4 діб, 172Er з періодом напіврозпаду 49.3 годин, 160Er з періодом напіврозпаду 28.58 годин, 165Er з періодом напіврозпаду 10.36 годин, та 171Er з періодом напіврозпаду 7.516 годин. Всі інші радіоактивні ізотопи мають період напіврозпаду менше ніж 3.5 годин, та багато з них з періодом напіврозпаду менше 4 хвилин. Цей елемент має також 13 ядерних ізомерів, з найбільш стабільним 167mEr з періодом напіврозпаду 2.269 сек.[5]

Ізотопи ербію лежать у діапазоні атомних мас від 142.9663 для (143Er) до 176.9541 для (177Er).


Історія

Ербій (від Иттербі, селища у Швеції) був відкритий Карлом Густавом Мозандером у 1843.[6] Мозандер розділив землю "іттрія" з мінералу гадолініту на три фракції які він назвав іттрія, ербія, та тербія. Він назвав елемент із-зі того що біля селища Иттербі було знайдено великі кількості мінералів іттрію та ербію. Ербія та тербія, в той час були дещо переплутані. Після 1860 р. тербію було перейменовано в ербію. та після 1877 землю відому як ербія, було перейменовано в тербію. Достатньо чистий Er2O3 був незалежно ізольований в 1905 Жоржем Урбеном та Чарльзом Джеймсом. Адекватно чистий метал був отриманий лише у 1934 коли Клемм та Боммер відновили безводний хлорид за допомогою калію . І тільки у 1990-х роках ціна за китайський оксид ербію впав у ціні, та став використовуватися як барвник для скла.[7]

Розповсюдженність

Monazite sand

Концентрація ербію у земній корі приблизно 2.8 mg/kg та у морській воді 0.9 ng/L.[8] Ці концентрації достатні для того щоб поставити ербій 45-м з розповсюдження серед елементів у земній корі, таким чином, він більш розповсюджений ніж такий елемент як наприклад свінець.

Як іньші рідкісні елементи, цей ніколи не знаходиться у природі у вільному стані але міститься у монацитових пісках. Історично було дуже складно та дорого розділяти рідкісноземельні елементи, але до тих пір як з'явилася доступна іонообмінна хроматографія[9] Розроблена у другій половині 20-го сторіччя, вона дуже суттєво вплинула на вартість багатьох рідкісноземельних елементів.

Принципіальним комерційним джерелом ербію е мінерали ксенотім та еуксеніт, та нещодавно, глини північного Китаю; до-речі, зараз Китай є основним постачальником цього елементу. У високо-іттрієвій фракції концентрату іттрій складає 2/3 за вагою, і ербія близько 4-5%. Після розчинення концентрату у кислоті ербій забарвлює розчин у рожевий колір, той самий, якій Мозандер спостерігав досліджуючи мінерали селища Иттербю...

Виробництво

Молотий мінерал обробляють соляною чи сірчаною кислотою що переводять нерозчинні оксиди у хлориди чи сульфати. Кислотні фільтрати частково нейтралізують гідроксидом натрію до pH 3-4. Торій осаджується у вигляді гідратованого оксиду, та видаляється. Після цього розчин обробляють оксалатом амонію для осадження рідкісноземельних металів у вигляди нерозчинних оксалатів. Прожарюванням останніх отримують оксиди. Оксиди розчиняють у азотній кислоті щоб відділити основний компонент - церій, його оксид є нерозчинним у HNO3. Розчин обробляють нітратом магнію для осадження подвійної солі рідкісноземельних елементів. В подальшому елементи розділяють іонообмінною хроматографією. В цьому процессі, іони рідкісноземельних елементів пропускаються крізь іонообмінну смолу, насичену іонами водню, амонію або міді. Рідкісноземельні елементи вимиваються послідовно комплексоутворюючими агентами.[8] Металічний ербій отримують із оксиду чи солей шляхом нагрівання з кальцієм за 1450 °C в атмосфері аргону.[8]

Застосування

Повсякденне використання ербію змінюється. Наприклад, він використовується для виробництва скляних фотографічних фільтрів, також він використовується у металургії. Інші використання:

Попередження

Як інші лантаноїди, сполуки ербію мають низку токсичність, хоча їхня токсичність не досліджувалася детально. Металічний ербій у вигляді пилу може утворювати з повітрям вибухонебезпечні суміші.

Дивись також

Посилання

  1. ↑ а б в Emsley, John (2001). Erbium. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. с. 136—139. ISBN 0-19-850340-7.
  2. ↑ M. Jackson (2000). Magnetism of Rare Earth (PDF). The IRM quarterly. 10 (3): 1.
  3. ↑ Yuta Sato; Kazu Suenaga; Shingo Okubo; Toshiya Okazaki; Sumio Iijima (2007). Structures of D5d-C80 and Ih-Er3N@C80 Fullerenes and Their Rotation Inside Carbon Nanotubes Demonstrated by Aberration-Corrected Electron Microscopy. Nano Letters. 7: 3704. doi:10.1021/nl0720152.
  4. ↑ Chemical reactions of Erbium. Webelements. Процитовано 6 червня 2009.
  5. ↑ Georges, Audi (2003). The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties. Nuclear Physics A. Atomic Mass Data Center. 729: 3—128. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
  6. ↑ C. G. Mosander (October 1843) "On the new metals, Lanthanium and Didymium, which are associated with Cerium; and on Erbium and Terbium, new metals associated with Yttria," Philosophical Magazine, series 3, vol. 23, no. 152, pages 241-254. Available on-line at: http://books.google.com/books?ie=ISO-8859-1&output=html&id=uFAwAAAAIAAJ&dq=Mosander+erbium&ots=IX9LKVOIo2&jtp=241 . Note: The first part of this article, which does NOT concern erbium, is a translation of: C. G. Mosander (1842) "Något om Cer och Lanthan" [Some (news) about cerium and lanthanum], Förhandlingar vid de Skandinaviske naturforskarnes tredje möte (Stockholm) [Transactions of the Third Scandinavian Scientist Conference (Stockholm)], vol. 3, pages 387-398. Available on-line (in Swedish): http://books.google.com/books?ie=ISO-8859-1&output=html&id=XK4tAAAAcAAJ&jtp=387 .
  7. ↑ Aaron John Ihde (1984). The development of modern chemistry. Courier Dover Publications. с. 378—379. ISBN 0486642356.
  8. ↑ а б в Patnaik, Pradyot (2003). Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill. с. 293—295. ISBN 0070494398. Процитовано 6 червня 2009.
  9. ↑ Early paper on the use of displacement ion-exchange chromatography to separate rare earths: F.H. Spedding and J.E.Powell (1954) "A practical separation of yttrium group rare earths from gadolinite by ion-exchange," Chemical Engineering Progress, vol. 50, pages 7–15.
  10. ↑ edited by Theodore A. Parish, Vyacheslav V. Khromov, Igor Carron. (1999). Use of UraniumErbium and PlutoniumErbium Fuel in RBMK Reactors. Safety issues associated with Plutonium involvement in the nuclear fuel cycle. CBoston: Kluwer. с. 121—125. ISBN 9780792355939.
  11. ↑ а б C. R. Hammond (2000). The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition. CRC press. ISBN 0849304814.
  12. ↑ P.C. Becker, N.A. Olsson, J.R. Simpson ; (1999). Erbium-doped fiber amplifiers fundamentals and technology. San Diego: Academic Press. ISBN 9780120845903.
  13. ↑ Peter Kittel (ред.). Advances in Cryogenic Engineering volume 39a.
  14. ↑ Ackermann, Robert A. (1997). Cryogenic Regenerative Heat Exchangers. Springer. с. 58. ISBN 9780306454493.

Further reading

  • Guide to the Elements – Revised Edition, Albert Stwertka, (Oxford University Press; 1998) ISBN 0-19-508083-1

Зовнішні посилання

Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Erbium
У Вікісловнику є сторінка erbium.
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Історія

Ербій відкрив у 1843 році Карл Ґустав Мосандер. Однак ще довго припускалось що йшлося про суміш оксидів ербію, скандію, гольмію, тулію та ітербію. Пізніше чистий оксид ербію добув французький хімік Жорж Урбан у 1905 році.

Походження назви

Поряд з трьома іншими хімічними елементами (тербієм, ітербієм, ітрієм) отримав назву на честь села Ітербю, яке знаходиться на острові Ресаре, що входить в Стокгольмський архіпелаг.

Отримання

Металічний Е. отримують металотермічним відновленням флуориду або хлориду Е.

Застосування

Застосовується при виробництві сортового забарвленого скла, а також скла, яке поглинає інфрачервоні промені.

Література

Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.

Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Ербій&oldid=6202657