Europium

L'europium est un élément chimique de symbole Eu et de numéro atomique 63. L'europium est de loin le lanthanide le plus réactif, qui doit être conservé sous un liquide inerte pour le protéger de l'oxygène ou de l'humidité atmosphérique. L'europium est également le lanthanide le plus doux, car il peut être bosselé avec un ongle et facilement coupé avec un couteau. Lors de l'élimination de l'oxydation, un métal blanc brillant est visible. Europium a été isolé en 1901 et nommé d'après le continent européen. En tant que membre typique de la série des lanthanides, l'europium prend généralement l'état d'oxydation +3, mais l'état d'oxydation +2 est également courant. Tous les composés de l'europium à l'état d'oxydation +2 sont légèrement réducteurs. L'europium n'a pas de rôle biologique important et est relativement non toxique par rapport aux autres métaux lourds. La plupart des applications de l'europium exploitent la phosphorescence des composés de l'europium. L'europium est l'un des éléments des terres rares les plus rares sur Terre.

L'europium est associé aux autres éléments des terres rares et est donc extrait avec eux. La séparation des éléments de terres rares a lieu lors d'un traitement ultérieur. Des éléments de terres rares se trouvent dans les minéraux bastnäsite, loparite- (Ce), xénotime et monazite en quantités exploitables. Bastnäsite est un groupe de fluorocarbures apparentés, Ln (CO3) (F, OH). La monazite est un groupe de minéraux orthophosphates apparentés LnPO 4 (Ln représente un mélange de tous les lanthanides sauf le prométhium), la loparite- (Ce) est un oxyde et le xénotime est un orthophosphate (Y, Yb, Er, ...) PO4. La monazite contient également du thorium et de l'yttrium, ce qui rend la manipulation difficile car le thorium et ses produits de désintégration sont radioactifs. Diverses méthodes ont été développées pour l'extraction du minerai et l'isolement de lanthanides individuels. Le choix de la méthode est basé sur la concentration et la composition du minerai et sur la répartition des lanthanides individuels dans le concentré résultant. La torréfaction du minerai, suivie d'une lixiviation acide et basique, est généralement utilisée pour produire un concentré de lanthanides. Si le cérium est le lanthanide dominant, il est converti du cérium (III) en cérium (IV) puis précipité. Une séparation supplémentaire par extraction au solvant ou chromatographie d'échange d'ions donne une fraction enrichie en europium. Cette fraction est réduite par le zinc, le zinc/amalgame, l'électrolyse ou d'autres méthodes qui convertissent l'europium (III) en europium (II). L'europium(II) réagit de manière similaire à celle des métaux alcalino-terreux et peut donc être précipité sous forme de carbonate ou coprécipité avec du sulfate de baryum. [35] L'europium métal est disponible par électrolyse d'un mélange d'EuCl3 et de NaCl (ou CaCl2) fondus dans une cellule en graphite, servant de cathode, avec du graphite comme anode. L'autre produit est le chlore gazeux.

Quelques grands gisements produisent ou ont produit une part importante de la production mondiale. Le gisement de minerai de fer de Bayan Obo contient des quantités importantes de bastnäsite et de monazite et est le plus grand gisement connu avec environ 36 millions de tonnes d'oxydes d'éléments de terres rares. Les activités minières dans le gisement de Bayan Obo ont fait de la Chine le plus grand fournisseur de terres rares dans les années 1990. Seulement 0,2% de la teneur en terres rares est de l'europium. La deuxième source majeure d'éléments de terres rares entre 1965 et sa fermeture à la fin des années 1990 était la mine de terres rares du col de la montagne. La bastnäsite qui y est extraite est particulièrement riche en éléments légers des terres rares (La-Gd, Sc et Y) et ne contient que 0,1% d'europium. Une autre grande source d'éléments de terres rares est la loparite trouvée sur la péninsule de Kola. En plus du niobium, du tantale et du titane, il contient jusqu'à 30 % d'éléments de terres rares et constitue la plus grande source de ces éléments en Russie.

Applications

Comparé à la plupart des autres éléments, l'europium a peu d'utilisations commerciales et est assez spécialisé. Sa phosphorescence est presque toujours exploitée, que ce soit à l'état d'oxydation +2 ou +3.

C'est un dopant dans certains types de verre dans les lasers et autres dispositifs optoélectroniques. L'oxyde d'europium (Eu2O3) est largement utilisé comme phosphore rouge dans les téléviseurs et les lampes fluorescentes et comme activateur pour les phosphores à base d'yttrium. Les écrans de télévision couleur contiennent entre 0,5 et 1 g d'oxyde d'europium. Alors que l'europium trivalent donne des phosphores rouges, la luminescence de l'europium divalent dépend fortement de la composition de la structure hôte. Une luminescence UV à rouge foncé peut être obtenue. Les deux classes de luminophores à base d'europium (rouge et bleu), combinées aux luminophores jaune/vert de terbium, donnent une lumière « blanche », dont la température de couleur peut être modifiée en changeant le rapport ou la composition spécifique des luminophores individuels. Ce système de phosphore se trouve généralement dans les lampes fluorescentes en spirale. La combinaison des trois mêmes classes est une façon de créer des systèmes trichromatiques dans les écrans de télévision et d'ordinateur, mais en tant qu'additif, elle peut être particulièrement efficace pour améliorer l'intensité du phosphore rouge. Europium est également utilisé dans la fabrication de verre fluorescent, ce qui augmente l'efficacité globale des lampes fluorescentes. L'aluminate de strontium dopé à l'europium est l'un des luminophores persistants les plus courants après le sulfure de zinc dopé au cuivre. La fluorescence Europium est utilisée pour étudier les interactions biomoléculaires dans les écrans de découverte de médicaments. Il est également utilisé dans les luminophores anti-contrefaçon des billets en euros.

Une application qui est presque hors d'usage avec l'introduction d'aimants supraconducteurs abordables est l'utilisation de complexes d'europium, tels que Eu(fod) 3, comme réactifs de décalage dans la spectroscopie RMN. Les réactifs de décalage chiral, tels que Eu(hfc)3, sont encore utilisés pour déterminer la pureté énantiomérique.

Une application récente (2015) de l'europium concerne les puces de mémoire quantique qui peuvent stocker de manière fiable des informations pendant des jours ; ceux-ci peuvent permettre le stockage et la transmission de données quantiques sensibles sur un périphérique semblable à un disque dur.