Европий, символът е Eu, а атомният номер е 63. Като типичен член на лантанидите, европият обикновено има валентност +3, но е често срещана и кислородна валентност +2. Има по-малко съединения на европия с валентно състояние +2. В сравнение с други тежки метали, европият няма значителни биологични ефекти и е относително нетоксичен. Повечето приложения на европия използват фосфоресцентния ефект на неговите съединения. Европият е един от най-малко разпространените елементи във Вселената; във Вселената има само около 5 × 10-8% от веществото е европий.
Европий се среща в монацит
Откриването на европия
Историята започва в края на 19-ти век: по това време отлични учени започват систематично да запълват останалите празноти в периодичната таблица на Менделеев, като анализират атомния емисионен спектър. Според днешната гледна точка тази работа не е трудна и един студент може да я свърши; но по онова време учените са разполагали само с инструменти с ниска прецизност и проби, които са били трудни за пречистване. Следователно, през цялата история на откриването на лантанидите, всички „квази“ откриватели са продължавали да правят неверни твърдения и да спорят помежду си.
През 1885 г. сър Уилям Крукс открива първия, но не много ясен сигнал от елемент 63: той наблюдава специфична червена спектрална линия (609 nm) в проба от самарий. Между 1892 и 1893 г. откривателят на галий, самарий и диспрозий, Пол е Мил Льокок дьо Боабодран, потвърждава тази лента и открива друга зелена лента (535 nm).
След това, през 1896 г., Йоганн Анатол Демар търпеливо отделя самарий оксид и потвърждава откриването на нов рядкоземен елемент, разположен между самарий и гадолиний. Той успешно отделя този елемент през 1901 г., отбелязвайки края на пътешествието на откритието: „Надявам се да нарека този нов елемент европий, със символ Eu и атомна маса от около 151.“
Електронна конфигурация
Електронна конфигурация:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f7
Въпреки че европият обикновено е тривалентен, той е склонен да образува двувалентни съединения. Това явление е различно от образуването на съединения с +3 валенция от повечето лантаниди. Двувалентният европий има електронна конфигурация 4f7, тъй като полузапълнената f обвивка осигурява по-голяма стабилност, а европият (II) и барият (II) са подобни. Двувалентният европий е мек редуктор, който се окислява във въздуха, за да образува съединение на европий (III). При анаеробни условия, особено при нагряване, двувалентният европий е достатъчно стабилен и има тенденция да се включва в калций и други алкалоземни минерали. Този процес на йонообмен е в основата на „отрицателната европиева аномалия“, т.е. в сравнение с изобилието на хондрит, много лантанидни минерали, като моназит, имат ниско съдържание на европий. В сравнение с моназита, бастнезитът често показва по-малко отрицателни европиеви аномалии, така че бастнезитът е и основният източник на европий.
Европият е желязосив метал с точка на топене 822°C, точка на кипене 1597°C и плътност 5,2434 g/cm³. Той е най-малко плътният, най-мекият и най-летливият елемент сред редкоземните елементи. Европият е най-активният метал сред тях: при стайна температура той веднага губи металния си блясък на въздуха и бързо се окислява на прах. Реагира бурно със студена вода, за да генерира водороден газ. Европият може да реагира с бор, въглерод, сяра, фосфор, водород, азот и др.
Приложение на европий
Европиевият сулфат излъчва червена флуоресценция под ултравиолетова светлина
Жорж Юрбен, млад и изтъкнат химик, наследява спектроскопския инструмент на Демарсей и открива, че проба от итриев(III) оксид, легирана с европий, излъчва много ярка червена светлина през 1906 г. Това е началото на дългото пътешествие на фосфоресциращите материали с европий – използвани не само за излъчване на червена светлина, но и синя светлина, тъй като емисионният спектър на Eu2+ попада в този диапазон.
Фосфор, съставен от червени Eu3+, зелени Tb3+ и сини Eu2+ емитери, или комбинация от тях, може да преобразува ултравиолетовата светлина във видима светлина. Тези материали играят важна роля в различни инструменти по света: екрани за усилване на рентгеновите лъчи, катодно-лъчеви тръби или плазмени екрани, както и в последните енергоспестяващи флуоресцентни лампи и светодиоди.
Флуоресцентният ефект на тривалентния европий може да бъде сенсибилизиран и от органични ароматни молекули и такива комплекси могат да се прилагат в различни ситуации, изискващи висока чувствителност, като например мастила и баркодове против фалшифициране.
От 80-те години на миналия век европият играе водеща роля във високочувствителния биофармацевтичен анализ, използващ метод на студена флуоресценция с времева резолюция. В повечето болници и медицински лаборатории такъв анализ се е превърнал в рутина. В изследванията на науките за живота, включително биологичното изобразяване, флуоресцентните биологични сонди, изработени от европий и други лантаниди, са повсеместни. За щастие, един килограм европий е достатъчен, за да поддържа приблизително един милиард анализа – след като китайското правителство наскоро ограничи износа на редкоземни елементи, индустриализираните страни, паникьосани от недостига на складови помещения за редкоземни елементи, не е нужно да се притесняват от подобни заплахи за тези приложения.
Европиевият оксид се използва като фосфор със стимулирана емисия в нова рентгенова медицинска диагностична система. Европиевият оксид може да се използва и за производство на цветни лещи и оптоелектронни филтри, за устройства за съхранение на магнитни мехурчета, както и в контролни материали, екраниращи материали и структурни материали за атомни реактори. Тъй като атомите му могат да абсорбират повече неутрони от всеки друг елемент, той често се използва като материал за абсорбиране на неутрони в атомни реактори.
В днешния бързо разрастващ се свят, наскоро откритото приложение на европия може да има дълбоко въздействие върху селското стопанство. Учените са установили, че пластмасите, легирани с двувалентен европий и едновалентна мед, могат ефективно да преобразуват ултравиолетовата част на слънчевата светлина във видима светлина. Този процес е доста екологичен (това са допълващите се цветове на червеното). Използването на този вид пластмаса за изграждане на оранжерия може да позволи на растенията да абсорбират повече видима светлина и да увеличат добивите с приблизително 10%.
Европият може да се използва и в квантови чипове за памет, които могат надеждно да съхраняват информация в продължение на няколко дни. Те могат да позволят съхраняването на чувствителни квантови данни в устройство, подобно на твърд диск, и да бъдат изпращани в цялата страна.
Време на публикуване: 27 юни 2023 г.