Ευρώπιο, το σύμβολο είναι Eu και ο ατομικός αριθμός είναι 63. Ως τυπικό μέλος των λανθανιδών, το ευρώπιο έχει συνήθως σθένος +3, αλλά και σθένος οξυγόνου +2 είναι επίσης συνηθισμένο. Υπάρχουν λιγότερες ενώσεις του ευρώπιου με κατάσταση σθένους +2. Σε σύγκριση με άλλα βαρέα μέταλλα, το ευρώπιο δεν έχει σημαντικές βιολογικές επιδράσεις και είναι σχετικά μη τοξικό. Οι περισσότερες εφαρμογές του ευρώπιου χρησιμοποιούν το φαινόμενο φωσφορισμού των ενώσεων του ευρώπιου. Το ευρώπιο είναι ένα από τα λιγότερο άφθονα στοιχεία στο σύμπαν. Υπάρχουν μόνο περίπου 5 × 10-8% της ουσίας στο σύμπαν.
Το ευρώπιο υπάρχει στον μοναζίτη
Η ανακάλυψη του Ευρωπίου
Η ιστορία ξεκινά στα τέλη του 19ου αιώνα: εκείνη την εποχή, εξαιρετικοί επιστήμονες άρχισαν να καλύπτουν συστηματικά τα εναπομείναντα κενά στον περιοδικό πίνακα του Μεντελέγιεφ αναλύοντας το φάσμα ατομικής εκπομπής. Κατά τη σημερινή άποψη, αυτή η εργασία δεν είναι δύσκολη και ένας προπτυχιακός φοιτητής μπορεί να την ολοκληρώσει. Αλλά εκείνη την εποχή, οι επιστήμονες είχαν μόνο όργανα με χαμηλή ακρίβεια και δείγματα που ήταν δύσκολο να καθαριστούν. Επομένως, σε όλη την ιστορία της ανακάλυψης των λανθανιδών, όλοι οι «οιονεί» ανακαλύπτες συνέχισαν να κάνουν ψευδείς ισχυρισμούς και να διαφωνούν μεταξύ τους.
Το 1885, ο Σερ Γουίλιαμ Κρουκς ανακάλυψε το πρώτο, αλλά όχι πολύ σαφές, σήμα του στοιχείου 63: παρατήρησε μια συγκεκριμένη κόκκινη φασματική γραμμή (609 nm) σε ένα δείγμα σαμαρίου. Μεταξύ 1892 και 1893, ο ανακαλύπτης του γαλλίου, του σαμαρίου και του δυσπρόσιου, Πολ ε μιλ ΛεΚοκ ντε Μπουασποντράν, επιβεβαίωσε αυτή τη ζώνη και ανακάλυψε μια άλλη πράσινη ζώνη (535 nm).
Στη συνέχεια, το 1896, ο Eugè ne Anatole Demar διαχώρισε υπομονετικά το οξείδιο του σαμαρίου και επιβεβαίωσε την ανακάλυψη ενός νέου στοιχείου σπάνιων γαιών που βρίσκεται μεταξύ του σαμαρίου και του γαδολινίου. Διαχώρισε με επιτυχία αυτό το στοιχείο το 1901, σηματοδοτώντας το τέλος του ταξιδιού της ανακάλυψης: «Ελπίζω να ονομάσω αυτό το νέο στοιχείο Ευρώπιο, με σύμβολο Eu και ατομική μάζα περίπου 151».
Ηλεκτρονική διαμόρφωση
Ηλεκτρονική διαμόρφωση:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f7
Αν και το ευρώπιο είναι συνήθως τρισθενές, είναι επιρρεπές στο σχηματισμό δισθενών ενώσεων. Αυτό το φαινόμενο διαφέρει από τον σχηματισμό ενώσεων σθένους +3 από τις περισσότερες λανθανίδες. Το δισθενές ευρώπιο έχει ηλεκτρονική διαμόρφωση 4f7, καθώς το ημιγεμάτο κέλυφος f παρέχει μεγαλύτερη σταθερότητα, και το ευρώπιο (II) και το βάριο (II) είναι παρόμοια. Το δισθενές ευρώπιο είναι ένας ήπιος αναγωγικός παράγοντας που οξειδώνεται στον αέρα για να σχηματίσει μια ένωση του ευρώπιου (III). Υπό αναερόβιες συνθήκες, ειδικά συνθήκες θέρμανσης, το δισθενές ευρώπιο είναι επαρκώς σταθερό και τείνει να ενσωματώνεται στο ασβέστιο και σε άλλα ορυκτά αλκαλικών γαιών. Αυτή η διαδικασία ανταλλαγής ιόντων είναι η βάση της «αρνητικής ανωμαλίας του ευρώπιου», δηλαδή, σε σύγκριση με την αφθονία του χονδρίτη, πολλά ορυκτά λανθανιδίων όπως ο μοναζίτης έχουν χαμηλή περιεκτικότητα σε ευρώπιο. Σε σύγκριση με τον μοναζίτη, ο μπαστνασιτής συχνά εμφανίζει λιγότερες αρνητικές ανωμαλίες του ευρώπιου, επομένως ο μπαστνασιτής είναι επίσης η κύρια πηγή ευρωπίου.
Το ευρώπιο είναι ένα μέταλλο με γκρι χρώμα σιδήρου με σημείο τήξης 822 °C, σημείο βρασμού 1597 °C και πυκνότητα 5,2434 g/cm³. Είναι το λιγότερο πυκνό, το πιο μαλακό και το πιο πτητικό στοιχείο μεταξύ των σπάνιων γαιών. Το ευρώπιο είναι το πιο ενεργό μέταλλο μεταξύ των σπάνιων γαιών: σε θερμοκρασία δωματίου, χάνει αμέσως τη μεταλλική του λάμψη στον αέρα και οξειδώνεται γρήγορα σε σκόνη. Αντιδρά βίαια με κρύο νερό για να παράγει αέριο υδρογόνο. Το ευρώπιο μπορεί να αντιδράσει με βόριο, άνθρακα, θείο, φώσφορο, υδρογόνο, άζωτο κ.λπ.
Εφαρμογή του Ευρωπίου
Το θειικό ευρώπιο εκπέμπει κόκκινο φθορισμό υπό υπεριώδες φως
Ο Georges Urbain, ένας νεαρός, εξαιρετικός χημικός, κληρονόμησε το όργανο Φασματοσκοπίας του Demarçay και διαπίστωσε ότι ένα δείγμα οξειδίου του υττρίου(III) με πρόσμιξη ευρώπιου εξέπεμπε πολύ έντονο κόκκινο φως το 1906. Αυτή είναι η αρχή του μακρινού ταξιδιού των φωσφοριζόντων υλικών ευρώπιου - που χρησιμοποιούνται όχι μόνο για την εκπομπή κόκκινου φωτός, αλλά και μπλε φωτός, επειδή το φάσμα εκπομπής του Eu2+ εμπίπτει σε αυτό το εύρος.
Ένας φώσφορος που αποτελείται από κόκκινο Eu3+, πράσινο Tb3+ και μπλε εκπομπούς Eu2+, ή έναν συνδυασμό αυτών, μπορεί να μετατρέψει το υπεριώδες φως σε ορατό φως. Αυτά τα υλικά παίζουν σημαντικό ρόλο σε διάφορα όργανα σε όλο τον κόσμο: οθόνες ενίσχυσης ακτίνων Χ, καθοδικούς σωλήνες ή οθόνες πλάσματος, καθώς και πρόσφατους λαμπτήρες φθορισμού εξοικονόμησης ενέργειας και διόδους εκπομπής φωτός.
Το φαινόμενο φθορισμού του τρισθενούς ευρώπιου μπορεί επίσης να ευαισθητοποιηθεί από οργανικά αρωματικά μόρια και τέτοια σύμπλοκα μπορούν να εφαρμοστούν σε διάφορες καταστάσεις που απαιτούν υψηλή ευαισθησία, όπως μελάνια κατά της παραποίησης και γραμμωτοί κώδικες.
Από τη δεκαετία του 1980, το ευρώπιο παίζει πρωταγωνιστικό ρόλο στην εξαιρετικά ευαίσθητη βιοφαρμακευτική ανάλυση χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ψυχρού φθορισμού με χρονική ανάλυση. Στα περισσότερα νοσοκομεία και ιατρικά εργαστήρια, η ανάλυση αυτή έχει γίνει ρουτίνα. Στην έρευνα των βιοεπιστημών, συμπεριλαμβανομένης της βιολογικής απεικόνισης, οι φθορίζοντες βιολογικοί ανιχνευτές από ευρώπιο και άλλες λανθανίδες είναι πανταχού παρόντες. Ευτυχώς, ένα κιλό ευρωπίου είναι αρκετό για να υποστηρίξει περίπου ένα δισεκατομμύριο αναλύσεις - μετά τον πρόσφατο περιορισμό των εξαγωγών σπάνιων γαιών από την κινεζική κυβέρνηση, οι βιομηχανικές χώρες που πανικοβάλλονται από τις ελλείψεις αποθήκευσης σπάνιων γαιών δεν χρειάζεται να ανησυχούν για παρόμοιες απειλές με τέτοιες εφαρμογές.
Το οξείδιο του ευρώπιου χρησιμοποιείται ως φώσφορος διεγερμένης εκπομπής σε νέα συστήματα ιατρικής διάγνωσης ακτίνων Χ. Το οξείδιο του ευρώπιου μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή έγχρωμων φακών και οπτοηλεκτρονικών φίλτρων, για μαγνητικές συσκευές αποθήκευσης φυσαλίδων και σε υλικά ελέγχου, υλικά θωράκισης και δομικά υλικά ατομικών αντιδραστήρων. Επειδή τα άτομά του μπορούν να απορροφήσουν περισσότερα νετρόνια από οποιοδήποτε άλλο στοιχείο, χρησιμοποιείται συνήθως ως υλικό για την απορρόφηση νετρονίων σε ατομικούς αντιδραστήρες.
Στον σημερινό ταχέως αναπτυσσόμενο κόσμο, η πρόσφατα ανακαλυφθείσα εφαρμογή του ευρωπίου μπορεί να έχει βαθιές επιπτώσεις στη γεωργία. Οι επιστήμονες έχουν διαπιστώσει ότι τα πλαστικά που έχουν προσμειχθεί με δισθενές ευρώπιο και μονοσθενές χαλκό μπορούν να μετατρέψουν αποτελεσματικά το υπεριώδες μέρος του ηλιακού φωτός σε ορατό φως. Αυτή η διαδικασία είναι αρκετά πράσινη (είναι τα συμπληρωματικά χρώματα του κόκκινου). Η χρήση αυτού του τύπου πλαστικού για την κατασκευή ενός θερμοκηπίου μπορεί να επιτρέψει στα φυτά να απορροφήσουν περισσότερο ορατό φως και να αυξήσουν τις αποδόσεις των καλλιεργειών κατά περίπου 10%.
Το ευρώπιο μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε κβαντικά τσιπ μνήμης, τα οποία μπορούν να αποθηκεύουν αξιόπιστα πληροφορίες για αρκετές ημέρες κάθε φορά. Αυτά μπορούν να επιτρέψουν την αποθήκευση ευαίσθητων κβαντικών δεδομένων σε μια συσκευή παρόμοια με έναν σκληρό δίσκο και την αποστολή τους σε όλη τη χώρα.
Ώρα δημοσίευσης: 27 Ιουνίου 2023