იშვიათი დედამიწის ჯადოსნური ელემენტი ევროპიუმი

ევროპიუმი, სიმბოლოა Eu, ხოლო ატომური რიცხვი არის 63. როგორც ლანთანიდის ტიპიური წევრი, ევროპიუმს ჩვეულებრივ აქვს +3 ვალენტობა, მაგრამ ასევე გავრცელებულია ჟანგბადი+2 ვალენტობა. ევროპიუმის ნაკლები ნაერთებია +2 ვალენტური მდგომარეობით. სხვა მძიმე ლითონებთან შედარებით, ევროპიუმს არ გააჩნია მნიშვნელოვანი ბიოლოგიური ეფექტი და შედარებით არატოქსიკურია. ევროპიუმის გამოყენების უმეტესობა იყენებს ევროპიუმის ნაერთების ფოსფორესცენტურ ეფექტს. ევროპიუმი არის ერთ-ერთი ყველაზე ნაკლებად გავრცელებული ელემენტი სამყაროში; სამყაროში მხოლოდ 5 არის × ნივთიერების 10-8% ევროპიუმია.

ევროპიუმი მონაციტში არსებობს

ევროპიუმის აღმოჩენა

ამბავი იწყება მე-19 საუკუნის ბოლოს: იმ დროს შესანიშნავმა მეცნიერებმა დაიწყეს მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში დარჩენილი ვაკანსიების სისტემატიურად შევსება ატომური ემისიის სპექტრის ანალიზით. დღევანდელი გადმოსახედიდან ეს სამუშაო არ არის რთული და ბაკალავრიატის სტუდენტს შეუძლია მისი დასრულება; მაგრამ იმ დროს მეცნიერებს მხოლოდ დაბალი სიზუსტის ინსტრუმენტები და ნიმუშები ჰქონდათ, რომელთა გაწმენდა რთული იყო. ამიტომ, ლანთანიდის აღმოჩენის მთელ ისტორიაში, ყველა "კვაზი" აღმომჩენი აგრძელებდა ცრუ პრეტენზიებს და კამათს ერთმანეთთან.

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

შემდეგ, 1896 წელს, Eug è ne Anatole Demar ç-მა მოთმინებით გამოყო სამარიუმის ოქსიდი და დაადასტურა ახალი იშვიათი დედამიწის ელემენტის აღმოჩენა, რომელიც მდებარეობს სამარიუმსა და გადოლინიუმს შორის. მან წარმატებით გამოყო ეს ელემენტი 1901 წელს, რაც დაასრულა აღმოჩენის მოგზაურობის დასასრული: ”იმედი მაქვს, რომ ამ ახალ ელემენტს ევროპიუმი დავარქმევ, სიმბოლო Eu და ატომური მასა დაახლოებით 151”.

ელექტრონის კონფიგურაცია

ელექტრონის კონფიგურაცია:

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

მიუხედავად იმისა, რომ ევროპიუმი ჩვეულებრივ სამვალენტიანია, ის მიდრეკილია ორვალენტიანი ნაერთების წარმოქმნისკენ. ეს ფენომენი განსხვავდება ლანთანიდის უმეტესობის მიერ +3 ვალენტური ნაერთების წარმოქმნისგან. ორვალენტიან ევროპიუმს აქვს ელექტრონული კონფიგურაცია 4f7, რადგან ნახევრად შევსებული f გარსი უზრუნველყოფს მეტ სტაბილურობას და ევროპიუმი (II) და ბარიუმი (II) მსგავსია. ორვალენტიანი ევროპიუმი არის რბილი შემცირების აგენტი, რომელიც იჟანგება ჰაერში და წარმოქმნის ევროპიუმის ნაერთს (III). ანაერობულ პირობებში, განსაკუთრებით გათბობის პირობებში, ორვალენტიანი ევროპიუმი საკმარისად სტაბილურია და მიდრეკილია კალციუმში და სხვა ტუტე დედამიწის მინერალებში. იონური გაცვლის ეს პროცესი არის „ევროპიუმის უარყოფითი ანომალიის“ საფუძველი, ანუ ქონდრიტის სიმრავლესთან შედარებით, ბევრ ლანთანიდის მინერალს, როგორიცაა მონაზიტი, აქვს ევროპიუმის დაბალი შემცველობა. მონაზიტთან შედარებით, ბასტნეზიტი ხშირად ავლენს ნაკლებ უარყოფით ევროპიუმის ანომალიებს, ამიტომ ბასტნეზიტი ასევე არის ევროპიუმის მთავარი წყარო.

ევროპიუმი მეტალი

ევროპიუმი არის რკინის ნაცრისფერი ლითონი, დნობის წერტილით 822 ° C, დუღილის წერტილი 1597 ° C და სიმკვრივე 5,2434 გ/სმ ³; ეს არის ყველაზე ნაკლებად მკვრივი, რბილი და ყველაზე აქროლადი ელემენტი იშვიათი დედამიწის ელემენტებს შორის. ევროპიუმი ყველაზე აქტიური ლითონია იშვიათ დედამიწის ელემენტებს შორის: ოთახის ტემპერატურაზე ის მაშინვე კარგავს თავის მეტალურ ბზინვარებას ჰაერში და სწრაფად იჟანგება ფხვნილად; ცივ წყალთან ძალადობრივი რეაქცია წყალბადის გაზის წარმოქმნით; ევროპიუმს შეუძლია რეაგირება ბორთან, ნახშირბადთან, გოგირდთან, ფოსფორთან, წყალბადთან, აზოტთან და ა.შ.

ევროპიუმის გამოყენება

ევროპიუმის სულფატი ასხივებს წითელ ფლუორესცენციას ულტრაიისფერი შუქის ქვეშ

ჟორჟ ურბეინმა, ახალგაზრდა გამოჩენილმა ქიმიკოსმა, მემკვიდრეობით მიიღო Demar ç ay-ის სპექტროსკოპიის ინსტრუმენტი და აღმოაჩინა, რომ იტრიუმის(III) ოქსიდის ნიმუში, რომელიც დოპირებული იყო ევროპიუმით, ასხივებდა ძალიან კაშკაშა წითელ შუქს 1906 წელს. ეს არის ევროპიუმის ფოსფორესცენტური მასალების გრძელი მოგზაურობის დასაწყისი - გამოიყენება არა მხოლოდ წითელ შუქზე, არამედ ლურჯ შუქზე, რადგან ემისიის სპექტრი Eu2+ ხვდება ამ დიაპაზონში.

წითელი Eu3+, მწვანე Tb3+ და ლურჯი Eu2+ გამოსხივებისგან შედგენილ ფოსფორს ან მათ კომბინაციას შეუძლია ულტრაიისფერი შუქის ხილულ სინათლედ გარდაქმნა. ეს მასალები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ სხვადასხვა ინსტრუმენტებში მთელს მსოფლიოში: რენტგენის გამაძლიერებელი ეკრანები, კათოდური სხივების მილები ან პლაზმური ეკრანები, ასევე ბოლოდროინდელი ენერგიის დაზოგვის ფლუორესცენტური ნათურები და სინათლის დიოდები.

სამვალენტიანი ევროპიუმის ფლუორესცენციული ეფექტი ასევე შეიძლება სენსიბილიზირებული იყოს ორგანული არომატული მოლეკულებით და ასეთი კომპლექსების გამოყენება შესაძლებელია სხვადასხვა სიტუაციებში, რომლებიც საჭიროებენ მაღალ მგრძნობელობას, როგორიცაა გაყალბების საწინააღმდეგო მელნები და შტრიხკოდები.

1980-იანი წლებიდან ევროპიუმი წამყვან როლს თამაშობს უაღრესად მგრძნობიარე ბიოფარმაცევტულ ანალიზში დროში გადაწყვეტილი ცივი ფლუორესცენციის მეთოდის გამოყენებით. უმეტეს საავადმყოფოებსა და სამედიცინო ლაბორატორიებში ასეთი ანალიზი რუტინად იქცა. სიცოცხლის მეცნიერების კვლევაში, ბიოლოგიური გამოსახულების ჩათვლით, ყველგან არის გავრცელებული ევროპიუმის და სხვა ლანთანიდისგან დამზადებული ფლუორესცენტური ბიოლოგიური ზონდები. საბედნიეროდ, ერთი კილოგრამი ევროპიუმი საკმარისია დაახლოებით მილიარდი ანალიზის გასამყარებლად - მას შემდეგ, რაც ჩინეთის მთავრობამ ცოტა ხნის წინ შეზღუდა იშვიათი დედამიწის ექსპორტი, იშვიათი დედამიწის ელემენტების დეფიციტის გამო პანიკაში ჩავარდნილ ინდუსტრიულ ქვეყნებს არ სჭირდებათ მსგავსი საფრთხის გამო.

ევროპიუმის ოქსიდი გამოიყენება როგორც სტიმულირებული ემისიის ფოსფორი რენტგენის სამედიცინო დიაგნოსტიკის ახალ სისტემაში. ევროპიუმის ოქსიდი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფერადი ლინზების და ოპტოელექტრონული ფილტრების დასამზადებლად, მაგნიტური ბუშტების შესანახი მოწყობილობებისთვის და საკონტროლო მასალებში, დამცავ მასალებში და ატომური რეაქტორების სტრუქტურულ მასალებში. იმის გამო, რომ მის ატომებს შეუძლიათ მეტი ნეიტრონის შთანთქმა, ვიდრე ნებისმიერ სხვა ელემენტს, მას ჩვეულებრივ იყენებენ ატომურ რეაქტორებში ნეიტრონების შთანთქმის მასალად.

დღევანდელ სწრაფად გაფართოებულ სამყაროში ევროპიუმის ახლახან აღმოჩენილმა გამოყენებამ შეიძლება ღრმა გავლენა მოახდინოს სოფლის მეურნეობაზე. მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ ორვალენტიანი ევროპიუმით და ერთვალენტიანი სპილენძით შეჯერებულ პლასტმასს შეუძლია მზის სინათლის ულტრაიისფერი ნაწილი ეფექტურად გადააქციოს ხილულ სინათლედ. ეს პროცესი საკმაოდ მწვანეა (ეს არის წითელის დამატებითი ფერები). ამ ტიპის პლასტმასის გამოყენება სათბურის ასაშენებლად საშუალებას აძლევს მცენარეებს მეტი ხილული სინათლე აღიქვან და გაზარდონ მოსავლიანობა დაახლოებით 10%-ით.

Europium ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას კვანტური მეხსიერების ჩიპებზე, რომლებსაც შეუძლიათ საიმედოდ შეინახონ ინფორმაცია ერთდროულად რამდენიმე დღის განმავლობაში. ეს საშუალებას აძლევს მგრძნობიარე კვანტურ მონაცემებს შეინახოს მყარი დისკის მსგავს მოწყობილობაში და გაიგზავნოს მთელი ქვეყნის მასშტაბით.