Europium

chemický prvek s atomovým číslem 63

Europium (chemická značka Eu, latinsky Europium) je měkký, stříbřitě bílý, vnitřně přechodný kovový prvek, 7. člen skupiny lanthanoidů. Z této skupiny je prakticky nejžádanějším prvkem díky svému uplatnění při výrobě barevných televizních obrazovek, kde funguje jako luminofor.

Europium
  [Xe] 4f7 6s2
  Eu
63
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
↓ Periodická tabulka ↓
Obecné
Název, značka, číslo Europium, Eu, 63
Cizojazyčné názvy lat. Europium
Skupina, perioda, blok 6. perioda, blok f
Chemická skupina Lanthanoidy
Identifikace
Registrační číslo CAS
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost 151,964
Elektronová konfigurace [Xe] 4f7 6s2
Elektronegativita (Paulingova stupnice) 1,2
Mechanické vlastnosti
Hustota 5,264 g/cm3;
Hustota při teplotě tání:5,13 g/cm3
Skupenství Pevné
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání 826 °C (1 099,15 K)
Teplota varu 1529 °C (1 802,15 K)
Elektromagnetické vlastnosti
Bezpečnost
GHS02 – hořlavé látky
GHS02
[1]
Nebezpečí[1]
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P

{{{izotopy}}}

Není-li uvedeno jinak, jsou použity
jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Samarium Eu Gadolinium

Am

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti

editovat

Europium je stříbřitě bílý, měkký přechodný kov.

V porovnání s ostatními lanthanoidy má největší kovový poloměr, a díky tomu je i nejreaktivnější.[2] S vodou reaguje podobně jako vápník, na vzduchu hoří při teplotách nad 150 °C za vzniku oxidu:

2 Eu + 6 H2O → 2 Eu(OH)3 + 3 H2
4 Eu + 3 O2 → 2 Eu2O3

Od ostatních prvků skupiny lanthanoidů se europium značně odlišuje nižší teplotou tání i varu a nižší hustotou, než jaká by mu příslušela na jeho místě v periodické tabulce prvků. Nejvýraznějším rozdílem je ale skutečnost, že kromě stabilního mocenství Eu3+ jsou značně stálé i sloučeniny dvojmocného europia Eu2+.

Chemické vlastnosti jeho solí v mocenství Eu3+ jsou značně podobné sloučeninám ostatních lanthanoidů a hliníku. Všechny tyto prvky tvoří například vysoce stabilní oxidy, které nereagují s vodou a jen velmi obtížně se redukují. Ze solí anorganických kyselin jsou důležité především fluoridy a fosforečnany, jejich nerozpustnost ve vodě se používá k separaci lanthanoidů od jiných kovových iontů. Europité soli mají obvykle narůžovělou barvu.

Chemické vlastnosti jeho solí v mocenství Eu2+ jsou značně podobné sloučeninám vápníku a dalších kovů alkalických zemin. Důležitou vlastností je zde rozpustnost hydroxidu Eu(OH)2, čehož je možné využít k oddělení od zbylých lanthanoidů, jejichž hydroxidy jsou ve vodě prakticky nerozpustné. Soli Eu2+ jsou bezbarvé.

Historie objevu

editovat

Roku 1890 objevil Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran neznámé emisní čáry ve spektru frakce ze separace prvků vzácných zemin s převahou samaria a gadolinia a přiřadil je doposud neznámému prvku z řady lanthanoidů.

Izolaci čistého prvku provedl teprve roku 1901 francouzský chemik Eugène-Antole Demarçay a pojmenoval jej po kontinentu Evropa.

Výskyt a výroba

editovat

Europium je v zemské kůře obsaženo pouze v koncentraci asi 1,2 mg/kg, o jeho obsahu v mořské vodě údaje chybí. Ve vesmíru připadá jeden atom europia na 400 miliard atomů vodíku.

V přírodě se europium vyskytuje pouze ve formě sloučenin. Neexistují však ani minerály, v nichž by se některé lanthanoidy (prvky vzácných zemin) vyskytovaly samostatně, ale vždy se jedná o minerály směsné, které obsahují prakticky všechny prvky této skupiny. Mezi nejznámější patří monazity (Ce,La,Th,Nd,Y)PO4 a xenotim, chemicky fosforečnany lanthanoidů , dále bastnäsity (Ce,La,Y)CO3F– směsné flourouhličitany prvků vzácných zemin a např. minerál samarskit ((Y,Ce,U,Fe)3(Nb,Ta,Ti)5O16).

Velká ložiska těchto rud se nalézají ve Skandinávii, USA, Číně a Vietnamu. Významným zdrojem jsou i fosfátové suroviny – apatity z poloostrova Kola v Rusku. V roce 2018 byl ohlášen nález ložiska bohatého na yttrium, dysprosium, europium a terbium poblíž japonského ostrůvku Minamitori (asi 1 850 km jihovýchodně od Tokia).[3]

Vzhledem k omezené dostupnosti hrozí v nejbližších letech kritický nedostatek zdrojů prvku pro technologické využití.[4] Výše uvedený nález by mohl tuto situaci změnit.

Při průmyslové výrobě prvků vzácných se jejich rudy nejprve louží směsí kyseliny sírové a chlorovodíkové a ze vzniklého roztoku solí se přídavkem hydroxidu sodného vysráží hydroxidy.

Separace jednotlivých prvků se provádí řadou různých postupů – kapalinovou extrakcí, za použití ionexových kolon nebo selektivním srážením nerozpustných komplexních solí.

Příprava čistého kovu se obvykle provádí elektrolýzou směsi roztavených chloridů europitého EuCl3, vápenatého CaCl2 a sodného NaCl. V některých postupech se využívá i redukce oxidu europia Eu2O3 elementárním lanthanem:

Eu2O3 + 2 La → 2 Eu + La2O3

Použití a sloučeniny

editovat

Velká většina vyrobeného europia je v současné době[kdy?] zpracovávána při výrobě barevných televizních obrazovek. Přitom se na vnitřní stěnu obrazovky, která je vlastně katodovou trubicí, nanášejí látky – luminofory, které po dopadu urychleného elektronu vydávají elektromagnetické záření ve viditelné oblasti spektra.

Existuje celá řada luminoforů, které se vzájemně liší intenzitou a barvou emitovaného záření. Pro trojmocné europium Eu3+ se nejčastěji jako nosič používá směsný oxid a sulfid yttria Y2O2S. Jako nosič dvojmocného europia Eu2+ se uvádí sloučenina BaFBr. Luminofory na bázi Eu3+ vydávají červené záření, luminofory obsahující Eu2+ emitují světlo modro-fialové barvy.

Ze sloučenin europia se také vyrábějí luminiscenční barviva a hmoty, které jsou schopny světélkovat až po dobu několika dnů po několikaminutovém ozáření světlem.

Reference

editovat
  1. a b Europium. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov [online]. PubChem [cit. 2021-05-24]. Dostupné online. (anglicky) 
  2. GREENWOOD, Norman Neill. Chemie prvků. Sv. 1.. 1. vyd. vyd. Praha: Informatorium 793 s., 1 příl s. Dostupné online. ISBN 80-85427-38-9, ISBN 978-80-85427-38-7. OCLC 320245801 S. 1531. 
  3. (anglicky) The tremendous potential of deep-sea mud as a source of rare-earth elements, 10. duben 2018
  4. (anglicky) Energy Department Releases New Critical Materials Strategy, 15. prosinec 2010

Literatura

editovat
  • Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, Academia, Praha 1973
  • Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
  • Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
  • N. N. Greenwood – A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993, ISBN 80-85427-38-9

Externí odkazy

editovat