Կախարդական հազվագյուտ հողային տարր՝ եվրոպիում

Եվրոպիում, նշանը Eu է, իսկ ատոմային թիվը՝ 63: Որպես լանթանիդների տիպիկ անդամ, եվրոպիումը սովորաբար ունի +3 վալենտային վիճակ, բայց թթվածնի +2 վալենտային վիճակը նույնպես տարածված է: Կան ավելի քիչ եվրոպիումի միացություններ +2 վալենտային վիճակով: Համեմատած այլ ծանր մետաղների հետ, եվրոպիումը չունի նշանակալի կենսաբանական ազդեցություն և համեմատաբար ոչ թունավոր է: Եվրոպիումի կիրառությունների մեծ մասում օգտագործվում է եվրոպիումի միացությունների ֆոսֆորեսցենցիայի էֆեկտը: Եվրոպիումը տիեզերքի ամենաքիչ առատ տարրերից մեկն է. տիեզերքում կա ընդամենը մոտ 5 × 10-8%-ը, որը կազմում է եվրոպիումը:

Եվրոպիումը գոյություն ունի մոնազիտում

Եվրոպիումի հայտնաբերումը

Պատմությունը սկսվում է 19-րդ դարի վերջում. այդ ժամանակ գերազանց գիտնականները սկսեցին համակարգված կերպով լրացնել Մենդելեևի պարբերական աղյուսակի մնացած թափուր տեղերը՝ վերլուծելով ատոմային ճառագայթման սպեկտրը: Այսօրվա տեսանկյունից այս աշխատանքը դժվար չէ, և բակալավրիատի ուսանողը կարող է այն կատարել. սակայն այդ ժամանակ գիտնականներն ունեին միայն ցածր ճշգրտությամբ սարքեր և դժվար մաքրվող նմուշներ: Հետևաբար, լանթանիդների հայտնաբերման ողջ պատմության ընթացքում բոլոր «կիսով չափ» հայտնաբերողները շարունակում էին կեղծ պնդումներ անել և վիճել միմյանց հետ:

1885 թվականին սըր Ուիլյամ Քրուքսը հայտնաբերեց 63-րդ տարրի առաջին, բայց ոչ այնքան հստակ ազդանշանը. նա սամարիումի նմուշում դիտարկեց կարմիր սպեկտրալ գիծ (609 նմ): 1892 և 1893 թվականների միջև գալիումի, սամարիումի և դիսպրոզիումի հայտնաբերող Պոլ է միլ ԼեԿոկ դը Բուաբոդրանը հաստատեց այս գոտին և հայտնաբերեց մեկ այլ կանաչ գոտի (535 նմ):

Հաջորդը՝ 1896 թվականին, Եվգեն Անատոլ Դեմարը համբերատար կերպով առանձնացրեց սամարիումի օքսիդը և հաստատեց սամարիումի և գադոլինիումի միջև գտնվող նոր հազվագյուտ հողային տարրի հայտնաբերումը։ Նա հաջողությամբ առանձնացրեց այս տարրը 1901 թվականին՝ նշելով հայտնագործությունների ճանապարհորդության ավարտը. «Ես հույս ունեմ այս նոր տարրը անվանել Եվրոպիում, Eu խորհրդանիշով և մոտ 151 ատոմային զանգվածով»։

Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա

Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա՝

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f7

Չնայած եվրոպիումը սովորաբար եռարժեք է, այն հակված է երկարժեք միացություններ առաջացնելու: Այս երևույթը տարբերվում է լանթանիդների մեծ մասի կողմից +3 արժեքային միացությունների առաջացումից: Երկարժեք եվրոպիումն ունի 4f7 էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա, քանի որ կիսալցված f թաղանթն ապահովում է ավելի մեծ կայունություն, իսկ եվրոպիումը (II) և բարիումը (II) նման են: Երկարժեք եվրոպիումը մեղմ վերականգնող նյութ է, որը օդում օքսիդանում է՝ առաջացնելով եվրոպիում (III) միացություն: Անաէրոբ պայմաններում, մասնավորապես տաքացման պայմաններում, երկարժեք եվրոպիումը բավականաչափ կայուն է և հակված է ներառվել կալցիումի և այլ հողալկալային միներալների մեջ: Այս իոնափոխանակման գործընթացը «բացասական եվրոպիումի անոմալիայի» հիմքն է, այսինքն՝ խոնդրիտի առատության համեմատ, շատ լանթանիդային միներալներ, ինչպիսին է մոնազիտը, ունեն եվրոպիումի ցածր պարունակություն: Մոնազիտի համեմատ, բաստնեզիտը հաճախ ցուցաբերում է ավելի քիչ բացասական եվրոպիումի անոմալիաներ, ուստի բաստնեզիտը նաև եվրոպիումի հիմնական աղբյուրն է:

Եվրոպիում մետալ

Եվրոպիումը երկաթի նման մոխրագույն մետաղ է՝ 822°C հալման կետով, 1597°C եռման կետով և 5.2434 գ/սմ³ խտությամբ։ Այն ամենաքիչ խիտ, ամենափափուկ և ամենաանկայուն տարրն է հազվագյուտ հողային տարրերի մեջ։ Եվրոպիումը հազվագյուտ հողային տարրերի մեջ ամենաակտիվ մետաղն է. սենյակային ջերմաստիճանում այն ​​անմիջապես կորցնում է իր մետաղական փայլը օդում և արագ օքսիդանում է՝ վերածվելով փոշու։ Բռնի ռեակցիայի մեջ է մտնում սառը ջրի հետ՝ առաջացնելով ջրածնային գազ։ Եվրոպիումը կարող է ռեակցիայի մեջ մտնել բորի, ածխածնի, ծծմբի, ֆոսֆորի, ջրածնի, ազոտի և այլնի հետ։

Եվրոպիումի կիրառումը

Եվրոպիումի սուլֆատը ուլտրամանուշակագույն լույսի ներքո արձակում է կարմիր ֆլուորեսցենցիա

Ժորժ Ուրբենը՝ երիտասարդ, ականավոր քիմիկոս, ժառանգեց Դեմար Չայի սպեկտրոսկոպիայի սարքը և հայտնաբերեց, որ եվրոպիումով լեգիրված իտրիում(III) օքսիդի նմուշը 1906 թվականին արձակում էր շատ վառ կարմիր լույս։ Սա եվրոպիումի ֆոսֆորեսցենտային նյութերի երկար ճանապարհորդության սկիզբն է, որոնք օգտագործվում են ոչ միայն կարմիր լույս արձակելու, այլև կապույտ լույս արձակելու համար, քանի որ Eu2+-ի ճառագայթման սպեկտրը ընկնում է այս տիրույթում։

Կարմիր Eu3+, կանաչ Tb3+ և կապույտ Eu2+ ճառագայթիչներից կամ դրանց համադրությունից կազմված ֆոսֆորը կարող է ուլտրամանուշակագույն լույսը վերածել տեսանելի լույսի: Այս նյութերը կարևոր դեր են խաղում աշխարհի տարբեր սարքերում՝ ռենտգենյան ուժեղացնող էկրաններում, կաթոդային ճառագայթային խողովակներում կամ պլազմային էկրաններում, ինչպես նաև վերջերս ստեղծված էներգախնայող լյումինեսցենտային լամպերում և լուսադիոդներում:

Եռարժեք եվրոպիումի ֆլուորեսցենտային էֆեկտը կարող է նաև զգայունացվել օրգանական արոմատիկ մոլեկուլներով, և նման համալիրները կարող են կիրառվել տարբեր իրավիճակներում, որոնք պահանջում են բարձր զգայունություն, ինչպիսիք են կեղծման դեմ թանաքները և շտրիխ կոդերը։

1980-ական թվականներից ի վեր եվրոպիումը առաջատար դեր է խաղում բարձր զգայունության կենսաֆարմացևտիկական վերլուծություններում՝ օգտագործելով ժամանակի լուծմամբ սառը ֆլուորեսցենցիայի մեթոդը: Հիվանդանոցների և բժշկական լաբորատորիաների մեծ մասում նման վերլուծությունը դարձել է սովորական: Կենսաբանական գիտությունների հետազոտություններում, ներառյալ կենսաբանական պատկերումը, եվրոպիումից և այլ լանթանիդներից պատրաստված ֆլուորեսցենտ կենսաբանական զոնդերը ամենուրեք են: Բարեբախտաբար, եվրոպիումի մեկ կիլոգրամը բավարար է մոտավորապես մեկ միլիարդ վերլուծություն ապահովելու համար. Չինաստանի կառավարության կողմից վերջերս հազվագյուտ հողերի արտահանման սահմանափակումից հետո, հազվագյուտ հողերի տարրերի պահեստավորման պակասից խուճապի մատնված արդյունաբերական երկրները չեն կարող անհանգստանալ նման կիրառություններին սպառնացող նմանատիպ սպառնալիքների մասին:

Եվրոպիումի օքսիդը օգտագործվում է որպես խթանված ճառագայթման ֆոսֆոր նոր ռենտգենյան բժշկական ախտորոշման համակարգում: Եվրոպիումի օքսիդը կարող է նաև օգտագործվել գունավոր ոսպնյակներ և օպտոէլեկտրոնային ֆիլտրեր արտադրելու, մագնիսական պղպջակների կուտակման սարքերի, ինչպես նաև կառավարող նյութերում, պաշտպանիչ նյութերում և ատոմային ռեակտորների կառուցվածքային նյութերում: Քանի որ դրա ատոմները կարող են կլանել ավելի շատ նեյտրոններ, քան որևէ այլ տարր, այն լայնորեն օգտագործվում է որպես նյութ ատոմային ռեակտորներում նեյտրոններ կլանելու համար:

Այսօրվա արագ զարգացող աշխարհում եվրոպիումի վերջերս հայտնաբերված կիրառությունը կարող է խոր ազդեցություն ունենալ գյուղատնտեսության վրա: Գիտնականները պարզել են, որ երկարժեք եվրոպիումով և միարժեք պղնձով խառնված պլաստմասսաները կարող են արդյունավետորեն արևի լույսի ուլտրամանուշակագույն մասը վերածել տեսանելի լույսի: Այս գործընթացը բավականին կանաչ է (դա կարմիրի լրացուցիչ գույներն են): Այս տեսակի պլաստմասսայի օգտագործումը ջերմոց կառուցելու համար կարող է հնարավորություն տալ բույսերին կլանել ավելի շատ տեսանելի լույս և մոտ 10%-ով մեծացնել բերքի բերքատվությունը:

Եվրոպիումը կարող է կիրառվել նաև քվանտային հիշողության չիպերում, որոնք կարող են հուսալիորեն պահպանել տեղեկատվությունը մի քանի օր անընդմեջ: Դրանք կարող են հնարավորություն տալ զգայուն քվանտային տվյալները պահպանել կոշտ սկավառակի նման սարքում և առաքել ամբողջ երկրով մեկ: