Europium, das Symbol ist Eu und die Ordnungszahl ist 63. Als typisches Mitglied der Lanthanide hat Europium normalerweise eine Wertigkeit von +3, aber auch Sauerstoff mit einer Wertigkeit von +2 ist üblich.Es gibt weniger Verbindungen von Europium mit einer Wertigkeitsstufe von +2.Im Vergleich zu anderen Schwermetallen hat Europium keine nennenswerten biologischen Wirkungen und ist relativ ungiftig.Die meisten Anwendungen von Europium nutzen den Phosphoreszenzeffekt von Europiumverbindungen.Europium ist eines der am wenigsten vorkommenden Elemente im Universum;Es gibt nur etwa 5 davon im Universum × 10-8 % der Substanz ist Europium.
Europium kommt in Monazit vor
Die Entdeckung von Europium
Die Geschichte beginnt Ende des 19. Jahrhunderts: Damals begannen hervorragende Wissenschaftler, die verbleibenden Lücken im Periodensystem von Mendelejew durch die Analyse des Atomemissionsspektrums systematisch zu füllen.Aus heutiger Sicht ist diese Aufgabe nicht schwierig und kann von einem Bachelor-Studenten erledigt werden;Doch damals verfügten die Wissenschaftler nur über Instrumente mit geringer Präzision und schwer zu reinigende Proben.Deshalb haben in der gesamten Geschichte der Entdeckung des Lanthanoids alle „Quasi“-Entdecker immer wieder falsche Behauptungen aufgestellt und miteinander gestritten.
Im Jahr 1885 entdeckte Sir William Crookes das erste, aber nicht sehr klare Signal des Elements 63: Er beobachtete eine bestimmte rote Spektrallinie (609 nm) in einer Samariumprobe.Zwischen 1892 und 1893 bestätigte der Entdecker von Gallium, Samarium und Dysprosium, Paul é mile LeCoq de Boisbaudran, diese Bande und entdeckte eine weitere grüne Bande (535 nm).
Als nächstes trennte Eugène Anatole Demarçay 1896 geduldig Samariumoxid und bestätigte die Entdeckung eines neuen Seltenerdelements zwischen Samarium und Gadolinium.Im Jahr 1901 trennte er dieses Element erfolgreich und markierte damit das Ende seiner Entdeckungsreise: „Ich hoffe, dieses neue Element Europium nennen zu können, mit dem Symbol Eu und einer Atommasse von etwa 151.“
Elektronenkonfiguration
Elektronenkonfiguration:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f7
Obwohl Europium normalerweise dreiwertig ist, neigt es zur Bildung zweiwertiger Verbindungen.Dieses Phänomen unterscheidet sich von der Bildung von +3-wertigen Verbindungen durch die meisten Lanthanoide.Zweiwertiges Europium hat eine elektronische Konfiguration von 4f7, da die halbgefüllte f-Schale für mehr Stabilität sorgt und Europium (II) und Barium (II) ähnlich sind.Zweiwertiges Europium ist ein mildes Reduktionsmittel, das an der Luft zu einer Verbindung von Europium (III) oxidiert.Unter anaeroben Bedingungen, insbesondere unter Heizbedingungen, ist zweiwertiges Europium ausreichend stabil und neigt dazu, in Kalzium und andere Erdalkalimineralien eingebaut zu werden.Dieser Ionenaustauschprozess ist die Grundlage der „negativen Europium-Anomalie“, d. h. im Vergleich zur Häufigkeit von Chondrit weisen viele Lanthanoidmineralien wie Monazit einen geringen Europiumgehalt auf.Bastnäsit weist im Vergleich zu Monazit häufig weniger negative Europiumanomalien auf, sodass Bastnäsit auch die Hauptquelle für Europium ist.
Europium ist ein eisengraues Metall mit einem Schmelzpunkt von 822 °C, einem Siedepunkt von 1597 °C und einer Dichte von 5,2434 g/cm³. Es ist das am wenigsten dichte, weichste und flüchtigste Element unter den Seltenerdelementen.Europium ist das aktivste Metall unter den Seltenerdelementen: Bei Raumtemperatur verliert es an der Luft sofort seinen metallischen Glanz und oxidiert schnell zu Pulver;Heftige Reaktion mit kaltem Wasser unter Bildung von Wasserstoffgas;Europium kann mit Bor, Kohlenstoff, Schwefel, Phosphor, Wasserstoff, Stickstoff usw. reagieren.
Anwendung von Europium
Europiumsulfat emittiert unter ultraviolettem Licht rote Fluoreszenz
Georges Urbain, ein junger herausragender Chemiker, erbte das Spektroskopie-Instrument von Demar ç ay und fand 1906 heraus, dass eine mit Europium dotierte Yttrium(III)-Oxid-Probe sehr helles rotes Licht emittierte. Dies ist der Beginn der langen Reise der phosphoreszierenden Europium-Materialien – Es emittiert nicht nur rotes, sondern auch blaues Licht, da das Emissionsspektrum von Eu2+ in diesen Bereich fällt.
Ein Leuchtstoff, der aus roten Eu3+-, grünen Tb3+- und blauen Eu2+-Emittern oder einer Kombination davon besteht, kann ultraviolettes Licht in sichtbares Licht umwandeln.Diese Materialien spielen in verschiedenen Instrumenten auf der ganzen Welt eine wichtige Rolle: Röntgenverstärkerschirme, Kathodenstrahlröhren oder Plasmabildschirme sowie moderne energiesparende Leuchtstofflampen und Leuchtdioden.
Der Fluoreszenzeffekt von dreiwertigem Europium kann auch durch organische aromatische Moleküle sensibilisiert werden, und solche Komplexe können in verschiedenen Situationen eingesetzt werden, die eine hohe Empfindlichkeit erfordern, beispielsweise bei fälschungssicheren Tinten und Barcodes.
Seit den 1980er Jahren spielt Europium eine führende Rolle in der hochempfindlichen biopharmazeutischen Analyse mittels zeitaufgelöster Kaltfluoreszenzmethode.In den meisten Krankenhäusern und medizinischen Labors sind solche Analysen zur Routine geworden.In der biowissenschaftlichen Forschung, einschließlich der biologischen Bildgebung, sind fluoreszierende biologische Sonden aus Europium und anderen Lanthanoiden allgegenwärtig.Glücklicherweise reicht ein Kilogramm Europium aus, um etwa eine Milliarde Analysen zu unterstützen – nachdem die chinesische Regierung kürzlich die Exporte von Seltenen Erden eingeschränkt hat, müssen sich Industrieländer, die wegen der Knappheit bei der Lagerung von Seltenen Erden in Panik geraten, keine Sorgen über ähnliche Bedrohungen für solche Anwendungen machen.
Europiumoxid wird als stimulierter Emissionsleuchtstoff in neuen medizinischen Röntgendiagnosesystemen verwendet.Europiumoxid kann auch zur Herstellung farbiger Linsen und optoelektronischer Filter, für magnetische Blasenspeicher sowie in Kontrollmaterialien, Abschirmmaterialien und Strukturmaterialien von Atomreaktoren verwendet werden.Da seine Atome mehr Neutronen absorbieren können als jedes andere Element, wird es häufig als Material zur Absorption von Neutronen in Atomreaktoren verwendet.
In der heutigen schnell wachsenden Welt könnte die kürzlich entdeckte Anwendung von Europium tiefgreifende Auswirkungen auf die Landwirtschaft haben.Wissenschaftler haben herausgefunden, dass mit zweiwertigem Europium und einwertigem Kupfer dotierte Kunststoffe den ultravioletten Teil des Sonnenlichts effizient in sichtbares Licht umwandeln können.Dieser Prozess ist ziemlich grün (es sind die Komplementärfarben von Rot).Durch die Verwendung dieser Art von Kunststoff beim Bau eines Gewächshauses können Pflanzen mehr sichtbares Licht absorbieren und die Ernteerträge um etwa 10 % steigern.
Europium lässt sich auch auf Quantenspeicherchips anwenden, die Informationen mehrere Tage lang zuverlässig speichern können.Diese können es ermöglichen, sensible Quantendaten in einem Gerät ähnlich einer Festplatte zu speichern und im ganzen Land zu versenden.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 27. Juni 2023