ჯადოსნური იშვიათმიწა ელემენტი ევროპიუმი

ევროპიუმი, სიმბოლოა Eu, ხოლო ატომური ნომერია 63. ლანთანოიდების ტიპური წევრის სახით, ევროპიუმს ჩვეულებრივ აქვს +3 ვალენტობა, მაგრამ ასევე ხშირია ჟანგბადის +2 ვალენტობა. ევროპიუმის ნაკლები ნაერთია +2 ვალენტობის მდგომარეობით. სხვა მძიმე მეტალებთან შედარებით, ევროპიუმს არ აქვს მნიშვნელოვანი ბიოლოგიური ეფექტები და შედარებით არატოქსიკურია. ევროპიუმის გამოყენების უმეტესობა იყენებს ევროპიუმის ნაერთების ფოსფორესცენციის ეფექტს. ევროპიუმი სამყაროში ერთ-ერთი ყველაზე ნაკლებად გავრცელებული ელემენტია; სამყაროში ნივთიერების მხოლოდ 5 × 10-8% არის ევროპიუმი.

ევროპიუმი მონაზიტში არსებობს

ევროპიუმის აღმოჩენა

ისტორია მე-19 საუკუნის ბოლოს იწყება: იმ დროს შესანიშნავმა მეცნიერებმა მენდელეევის პერიოდულ ცხრილში დარჩენილი ვაკანსიების სისტემატურად შევსება ატომური ემისიის სპექტრის ანალიზით დაიწყეს. დღევანდელი თვალსაზრისით, ეს სამუშაო რთული არ არის და მისი შესრულება ბაკალავრიატის სტუდენტსაც კი შეუძლია; თუმცა, იმ დროს მეცნიერებს მხოლოდ დაბალი სიზუსტის ინსტრუმენტები და ნიმუშები ჰქონდათ, რომელთა გაწმენდაც რთული იყო. ამიტომ, ლანთანოიდების აღმოჩენის მთელი ისტორიის განმავლობაში, ყველა „კვაზი“ აღმომჩენი ცრუ მტკიცებებს აკეთებდა და ერთმანეთთან კამათობდა.

1885 წელს სერ უილიამ კრუკსმა აღმოაჩინა 63-ე ელემენტის პირველი, მაგრამ არც ისე მკაფიო სიგნალი: მან დააკვირდა სამარიუმის ნიმუშში სპეციფიკურ წითელ სპექტრულ ხაზს (609 ნმ). 1892-1893 წლებში გალიუმის, სამარიუმის და დისპროზიუმის აღმომჩენმა, პოლ ე მილ ლეკოკ დე ბუაბოდრანმა, დაადასტურა ეს ზოლი და აღმოაჩინა კიდევ ერთი მწვანე ზოლი (535 ნმ).

შემდეგ, 1896 წელს, ეჟენ ანატოლ დემარმა მოთმინებით გამოყო სამარიუმის ოქსიდი და დაადასტურა ახალი იშვიათმიწა ელემენტის აღმოჩენა, რომელიც სამარიუმსა და გადოლინიუმს შორის მდებარეობს. მან წარმატებით გამოყო ეს ელემენტი 1901 წელს, რითაც აღმოჩენის მოგზაურობის დასასრული აღინიშნა: „ვიმედოვნებ, რომ ამ ახალ ელემენტს ევროპიუმს დავარქმევ, სიმბოლოთი Eu და ატომური მასით დაახლოებით 151“.

ელექტრონული კონფიგურაცია

ელექტრონული კონფიგურაცია:

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

მიუხედავად იმისა, რომ ევროპიუმი, როგორც წესი, სამვალენტიანია, ის მიდრეკილია ორვალენტიანი ნაერთების წარმოქმნისკენ. ეს ფენომენი განსხვავდება ლანთანოიდების უმეტესობის მიერ +3 ვალენტური ნაერთების წარმოქმნისგან. ორვალენტიან ევროპიუმს აქვს 4f7 ელექტრონული კონფიგურაცია, რადგან ნახევრად შევსებული f გარსი უზრუნველყოფს მეტ სტაბილურობას, ხოლო ევროპიუმი (II) და ბარიუმი (II) მსგავსია. ორვალენტიანი ევროპიუმი არის მსუბუქი აღმდგენი აგენტი, რომელიც ჰაერში იჟანგება და წარმოქმნის ევროპიუმ (III) ნაერთს. ანაერობულ პირობებში, განსაკუთრებით გათბობის პირობებში, ორვალენტიანი ევროპიუმი საკმარისად სტაბილურია და მიდრეკილია კალციუმში და სხვა ტუტემიწა მინერალებში ინტეგრირებისკენ. ეს იონური გაცვლის პროცესი „უარყოფითი ევროპიუმის ანომალიის“ საფუძველია, ანუ ქონდრიტის სიჭარბესთან შედარებით, ბევრ ლანთანოიდურ მინერალს, როგორიცაა მონაზიტი, აქვს ევროპიუმის დაბალი შემცველობა. მონაზიტთან შედარებით, ბასტნეზიტი ხშირად ავლენს ევროპიუმის უარყოფით ანომალიებს, ამიტომ ბასტნეზიტი ასევე ევროპიუმის მთავარი წყაროა.

ევროპიუმ მეტალი

ევროპიუმი არის რკინისებრი ნაცრისფერი ლითონი, რომლის დნობის წერტილია 822°C, დუღილის წერტილი - 1597°C და სიმკვრივეა 5.2434 გ/სმ³; ის იშვიათმიწა ელემენტებს შორის ყველაზე ნაკლებად მკვრივი, ყველაზე რბილი და ყველაზე აქროლადი ელემენტია. ევროპიუმი იშვიათმიწა ელემენტებს შორის ყველაზე აქტიური ლითონია: ოთახის ტემპერატურაზე, ის მაშინვე კარგავს მეტალის ბზინვარებას ჰაერში და სწრაფად იჟანგება ფხვნილად; ძლიერად რეაგირებს ცივ წყალთან და წარმოქმნის წყალბადის აირს; ევროპიუმს შეუძლია რეაგირება მოახდინოს ბორთან, ნახშირბადთან, გოგირდთან, ფოსფორთან, წყალბადთან, აზოტთან და ა.შ.

ევროპიუმის გამოყენება

ევროპიუმის სულფატი ულტრაიისფერი სინათლის ქვეშ წითელ ფლუორესცენციას ასხივებს

ჟორჟ ურბენმა, ახალგაზრდა გამორჩეულმა ქიმიკოსმა, მემკვიდრეობით მიიღო დემარ ჩ-ის სპექტროსკოპიის ინსტრუმენტი და აღმოაჩინა, რომ 1906 წელს ევროპიუმით დოპირებული იტრიუმის(III) ოქსიდის ნიმუში ძალიან კაშკაშა წითელ სინათლეს ასხივებდა. ეს არის ევროპიუმის ფოსფორესცენტული მასალების ხანგრძლივი გზის დასაწყისი - რომლებიც გამოიყენება არა მხოლოდ წითელი სინათლის, არამედ ლურჯი სინათლის გამოსასხივებლადაც, რადგან Eu2+-ის გამოსხივების სპექტრი ამ დიაპაზონში ხვდება.

წითელი Eu3+, მწვანე Tb3+ და ლურჯი Eu2+ გამოსხივებისგან, ან მათი კომბინაციისგან შემდგარ ფოსფორს შეუძლია ულტრაიისფერი სინათლე ხილულ სინათლედ გარდაქმნას. ეს მასალები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ მსოფლიოს სხვადასხვა ინსტრუმენტში: რენტგენის გამაძლიერებელ ეკრანებში, კათოდური სხივების მილებში ან პლაზმურ ეკრანებში, ასევე უახლესი ენერგოდამზოგავ ფლუორესცენტურ ნათურებსა და სინათლის გამოსხივების დიოდებში.

სამვალენტიანი ევროპიუმის ფლუორესცენციის ეფექტის სენსიბილიზაცია ასევე შესაძლებელია ორგანული არომატული მოლეკულებით და ასეთი კომპლექსების გამოყენება შესაძლებელია სხვადასხვა სიტუაციებში, რომლებიც მაღალ მგრძნობელობას მოითხოვს, მაგალითად, გაყალბების საწინააღმდეგო მელნებსა და შტრიხკოდებში.

1980-იანი წლებიდან მოყოლებული, ევროპიუმი წამყვან როლს ასრულებს მაღალმგრძნობიარე ბიოფარმაცევტულ ანალიზში, რომელიც იყენებს დროში გადაჭრილი ცივი ფლუორესცენციის მეთოდს. საავადმყოფოებისა და სამედიცინო ლაბორატორიების უმეტესობაში ასეთი ანალიზი რუტინად იქცა. სიცოცხლის შემსწავლელ მეცნიერებათა კვლევებში, მათ შორის ბიოლოგიურ ვიზუალიზაციაში, ყველგან გვხვდება ევროპიუმისა და სხვა ლანთანოიდებისგან დამზადებული ფლუორესცენტური ბიოლოგიური ზონდები. საბედნიეროდ, ერთი კილოგრამი ევროპიუმი საკმარისია დაახლოებით ერთი მილიარდი ანალიზის ჩასატარებლად - მას შემდეგ, რაც ჩინეთის მთავრობამ ცოტა ხნის წინ შეზღუდა იშვიათმიწა ელემენტების ექსპორტი, იშვიათმიწა ელემენტების მარაგების დეფიციტით პანიკაში მყოფ ინდუსტრიულ ქვეყნებს აღარ უწევთ ფიქრი მსგავსი საფრთხეების შესახებ, რომლებიც მსგავსი გამოყენების შემთხვევაში არსებობს.

ევროპიუმის ოქსიდი გამოიყენება სტიმულირებული ემისიის ფოსფორის სახით ახალ რენტგენის სამედიცინო დიაგნოსტიკის სისტემაში. ევროპიუმის ოქსიდის გამოყენება ასევე შესაძლებელია ფერადი ლინზებისა და ოპტოელექტრონული ფილტრების დასამზადებლად, მაგნიტური ბუშტების შესანახი მოწყობილობებისთვის და საკონტროლო მასალებში, დამცავ მასალებსა და ატომური რეაქტორების სტრუქტურულ მასალებში. რადგან მის ატომებს შეუძლიათ უფრო მეტი ნეიტრონის შთანთქმა, ვიდრე ნებისმიერ სხვა ელემენტს, ის ხშირად გამოიყენება როგორც მასალა ატომურ რეაქტორებში ნეიტრონების შთანთქმისთვის.

დღევანდელ სწრაფად მზარდ სამყაროში, ევროპიუმის ბოლოდროინდელმა აღმოჩენამ შესაძლოა ღრმა გავლენა მოახდინოს სოფლის მეურნეობაზე. მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ ორვალენტიანი ევროპიუმით და ერთვალენტიანი სპილენძით დოპირებულ პლასტმასს შეუძლია მზის სინათლის ულტრაიისფერი ნაწილი ეფექტურად გარდაქმნას ხილულ სინათლედ. ეს პროცესი საკმაოდ მწვანეა (ეს წითელი ფერის დამატებითი ფერებია). ამ ტიპის პლასტმასის გამოყენება სათბურის ასაშენებლად მცენარეებს საშუალებას აძლევს, უფრო მეტი ხილული სინათლე შეიწოვონ და მოსავლიანობა დაახლოებით 10%-ით გაზარდონ.

ევროპიუმი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას კვანტური მეხსიერების ჩიპებში, რომლებსაც შეუძლიათ ინფორმაციის საიმედოდ შენახვა რამდენიმე დღის განმავლობაში. ეს საშუალებას იძლევა მგრძნობიარე კვანტური მონაცემების შენახვისა მყარი დისკის მსგავს მოწყობილობაში და მთელი ქვეყნის მასშტაბით გადაზიდვის.