Europio

L'europio è un elemento chimico con il simbolo Eu e numero atomico 63. L'europio è di gran lunga il lantanide più reattivo, che deve essere tenuto sotto un liquido inerte per proteggerlo dall'ossigeno atmosferico o dall'umidità. L'europio è anche il lantanide più morbido, poiché può essere ammaccato con un'unghia e facilmente tagliato con un coltello. Quando si rimuove l'ossidazione, è visibile un metallo bianco lucido. L'europio fu isolato nel 1901 e prese il nome dal continente europeo. Come membro tipico della serie dei lantanidi, l'europio di solito assume lo stato di ossidazione +3, ma è comune anche lo stato di ossidazione +2. Tutti i composti dell'europio con stato di ossidazione +2 sono leggermente riducenti. L'europio non ha un ruolo biologico significativo ed è relativamente non tossico rispetto ad altri metalli pesanti. La maggior parte delle applicazioni dell'europio sfrutta la fosforescenza dei composti di europio. L'europio è uno dei più rari elementi di terre rare sulla Terra.

L'europio è associato agli altri elementi delle terre rare ed è quindi estratto insieme ad essi. La separazione degli elementi delle terre rare avviene durante la successiva lavorazione. Gli elementi delle terre rare si trovano nei minerali bastnäsite, loparite- (Ce), xenotime e monazite in quantità estraibili. Bastnäsite è un gruppo di fluorocarburi correlati, Ln (CO3) (F, OH). La monazite è un gruppo di minerali ortofosfati correlati LnPO 4 (Ln sta per una miscela di tutti i lantanidi eccetto il promezio), la loparite- (Ce) è un ossido e lo xenotime è un ortofosfato (Y, Yb, Er, ...) PO4. La monazite contiene anche torio e ittrio, il che rende difficile la manipolazione perché il torio e i suoi prodotti di decadimento sono radioattivi. Sono stati sviluppati vari metodi per l'estrazione dal minerale e l'isolamento dei singoli lantanidi. La scelta del metodo si basa sulla concentrazione e sulla composizione del minerale e sulla distribuzione dei singoli lantanidi nel concentrato risultante. La tostatura del minerale, seguita da lisciviazione acida e basica, viene solitamente utilizzata per produrre un concentrato di lantanidi. Se il cerio è il lantanide dominante, viene convertito da cerio (III) a cerio (IV) e quindi precipitato. Un'ulteriore separazione mediante estrazione con solvente o cromatografia a scambio ionico produce una frazione arricchita in europio. Questa frazione viene ridotta mediante zinco, zinco/amalgama, elettrolisi o altri metodi che convertono l'europio (III) in europio (II). L'europio(II) reagisce in modo simile a quello dei metalli alcalino-terrosi e può quindi essere precipitato come carbonato o coprecipitato con solfato di bario. [35] Il metallo europio è disponibile per elettrolisi di una miscela di EuCl3 e NaCl (o CaCl2) fusi in una cella di grafite, che funge da catodo, con la grafite come anodo. L'altro prodotto è il gas di cloro.

Pochi grandi giacimenti producono o hanno prodotto una parte significativa della produzione mondiale. Il giacimento di minerale di ferro Bayan Obo contiene quantità significative di bastnäsite e monazite ed è il più grande deposito conosciuto con una stima di 36 milioni di tonnellate di ossidi di elementi delle terre rare. Le attività minerarie nel giacimento di Bayan Obo hanno reso la Cina il più grande fornitore di terre rare negli anni '90. Solo lo 0,2% del contenuto di terre rare è europio. La seconda principale fonte di elementi di terre rare tra il 1965 e la sua chiusura alla fine degli anni '90 è stata la miniera di terre rare del passo di montagna. Il bastnäsite estratto è particolarmente ricco di terre rare leggere (La-Gd, Sc e Y) e contiene solo lo 0,1% di europio. Un'altra grande fonte di elementi delle terre rare è la loparite trovata nella penisola di Kola. Oltre a niobio, tantalio e titanio, contiene fino al 30% di elementi delle terre rare ed è la più grande fonte di questi elementi in Russia.

Applicazioni

Rispetto alla maggior parte degli altri elementi, l'europio ha pochi usi commerciali ed è piuttosto specializzato. La sua fosforescenza è quasi sempre sfruttata, sia allo stato di ossidazione +2 che +3.

È un drogante in alcuni tipi di vetro nei laser e in altri dispositivi optoelettronici. L'ossido di europio (Eu2O3) è ampiamente utilizzato come fosforo rosso nei televisori e nelle lampade fluorescenti e come attivatore per i fosfori a base di ittrio. Gli schermi televisivi a colori contengono tra 0,5 e 1 g di ossido di europio. Mentre l'europio trivalente fornisce fosfori rossi, la luminescenza dell'europio bivalente dipende fortemente dalla composizione della struttura ospite. È possibile ottenere una luminescenza da UV a rosso intenso. Le due classi di fosfori a base di europio (rosso e blu), combinate con i fosfori di terbio giallo/verde, danno luce "bianca", la cui temperatura di colore può essere variata variando il rapporto o la composizione specifica dei singoli fosfori. Questo sistema di fosfori si trova tipicamente nelle lampade fluorescenti a spirale. La combinazione delle stesse tre classi è un modo per creare sistemi tricromatici negli schermi di TV e computer, ma come additivo può essere particolarmente efficace nel migliorare l'intensità del fosforo rosso. L'europio viene utilizzato anche nella produzione di vetro fluorescente, che aumenta l'efficienza complessiva delle lampade fluorescenti. Uno dei fosfori persistenti più comuni accanto al solfuro di zinco drogato con rame è l'alluminato di stronzio drogato con europio. La fluorescenza di europio viene utilizzata per studiare le interazioni biomolecolari nelle schermate di scoperta di farmaci. Viene utilizzato anche nei fosfori anticontraffazione delle banconote in euro.

Un'applicazione che è quasi fuori uso con l'introduzione di magneti superconduttori a prezzi accessibili è l'uso di complessi di europio, come Eu(fod) 3, come reagenti di spostamento nella spettroscopia NMR. I reagenti di spostamento chirale, come Eu(hfc)3, sono ancora utilizzati per determinare la purezza enantiomerica.

Una recente applicazione (2015) dell'europio è nei chip di memoria quantistica in grado di memorizzare in modo affidabile le informazioni per giorni; questi possono consentire l'archiviazione e la trasmissione di dati quantistici sensibili su un dispositivo simile a un disco rigido.