Europium

Europium is een chemisch element met het symbool Eu en atoomnummer 63. Europium is veruit het meest reactieve lanthanide, dat onder een inerte vloeistof moet worden bewaard om het te beschermen tegen atmosferische zuurstof of vocht. Europium is ook het zachtste lanthanide, omdat het met een vingernagel kan worden gedeukt en gemakkelijk met een mes kan worden gesneden. Bij het verwijderen van oxidatie is een glanzend wit metaal zichtbaar. Europium werd geïsoleerd in 1901 en is vernoemd naar het Europese continent. Als typisch lid van de lanthanidereeks neemt europium gewoonlijk de oxidatietoestand +3 aan, maar de oxidatietoestand +2 komt ook veel voor. Alle europiumverbindingen met oxidatietoestand +2 zijn ligt reducerend. Europium heeft geen significante biologische rol en is relatief niet-toxisch in vergelijking met andere zware metalen. De meeste toepassingen van europium benutten de fosforescentie van europiumverbindingen. Europium is een van de zeldzaamste van de zeldzame aardelementen op aarde.

Europium wordt geassocieerd met de andere zeldzame-aarde-elementen en wordt daarom samen met hen gewonnen. De scheiding van de zeldzame aardelementen vindt plaats tijdens latere verwerking. Zeldzame-aarde-elementen worden gevonden in de mineralen bastnäsite, loparite- (Ce), xenotime en monazite in mineable hoeveelheden. Bastnäsite is een groep verwante fluorkoolstoffen, Ln (CO3) (F, OH). Monazite is een groep verwante orthofosfaatmineralen LnPO
4 (Ln staat voor een mengsel van alle lanthaniden behalve promethium), loparite- (Ce) is een oxide en xenotime is een orthofosfaat (Y, Yb, Er, ...) PO4. Monazite bevat ook thorium en yttrium, wat de hantering bemoeilijkt omdat thorium en zijn vervalproducten radioactief zijn. Voor de extractie uit het erts en de isolatie van individuele lanthaniden zijn verschillende methoden ontwikkeld. De keuze van de methode is gebaseerd op de concentratie en samenstelling van het erts en op de verdeling van de individuele lanthaniden in het resulterende concentraat. Het erts roosteren, gevolgd door zure en basische uitloging, wordt meestal gebruikt om een ​​concentraat van lanthaniden te produceren. Als cerium het dominante lanthanide is, wordt het omgezet van cerium (III) in cerium (IV) en vervolgens neergeslagen. Verdere scheiding door extractie met oplosmiddel of ionenuitwisselingschromatografie levert een fractie op die is verrijkt met europium. Deze fractie wordt verkleind met zink, zink / amalgaam, elektrolyse of andere methoden die het europium (III) omzetten in europium (II). Europium (II) reageert op een manier die vergelijkbaar is met die van aardalkalimetalen en kan daarom worden neergeslagen als carbonaat of mede worden neergeslagen met bariumsulfaat. [35] Europiummetaal is beschikbaar door elektrolyse van een mengsel van gesmolten EuCl3 en NaCl (of CaCl2) in een grafietcel, die dient als kathode, met grafiet als anode. Het andere product is chloorgas.

Een paar grote deposito's produceren of produceerden een aanzienlijk deel van de wereldproductie. De Bayan Obo-ijzerertsafzetting bevat aanzienlijke hoeveelheden bastnäsite en monaziet en is met naar schatting 36 miljoen ton zeldzame-aarde-elementoxiden de grootste bekende afzetting. Door de mijnbouwactiviteiten in de Bayan Obo-afzetting was China in de jaren negentig de grootste leverancier van zeldzame aardmetalen. Slechts 0,2% van het gehalte aan zeldzame aarden is europium. De tweede grote bron voor zeldzame aardelementen tussen 1965 en de sluiting eind jaren negentig was de zeldzame aardmijn van de bergpas. De bastnäsite die daar wordt gewonnen, is bijzonder rijk aan de lichte zeldzame-aarde-elementen (La-Gd, Sc en Y) en bevat slechts 0,1% europium. Een andere grote bron voor zeldzame aardelementen is de lopariet die op het schiereiland Kola wordt gevonden. Het bevat naast niobium, tantaal en titanium tot 30% zeldzame-aarde-elementen en is de grootste bron voor deze elementen in Rusland.

Toepassingen

Ten opzichte van de meeste andere elementen zijn er weinig commerciële toepassingen voor europium en nogal gespecialiseerd. Bijna altijd wordt de fosforescentie ervan benut, hetzij in de oxidatietoestand +2 of +3.

Het is een doteermiddel in sommige soorten glas in lasers en andere opto-elektronische apparaten. Europiumoxide (Eu2O3) wordt veel gebruikt als rode fosfor in televisietoestellen en fluorescentielampen en als activator voor op yttrium gebaseerde fosforen. Kleurentelevisieschermen bevatten tussen 0,5 en 1 g europiumoxide. Terwijl driewaardig europium rode fosforen geeft, hangt de luminescentie van tweewaardig europium sterk af van de samenstelling van de gastheerstructuur. UV tot diep rode luminescentie kan worden bereikt. De twee klassen fosfor op basis van europium (rood en blauw), gecombineerd met de geel / groene terbiumfosforen geven "wit" licht, waarvan de kleurtemperatuur kan worden gevarieerd door de verhouding of de specifieke samenstelling van de individuele fosforen te wijzigen. Dit fosfor systeem wordt typisch aangetroffen in spiraalvormige fluorescentielampen. Het combineren van dezelfde drie klassen is een manier om trichromatische systemen te maken in tv- en computerschermen , maar als additief kan het bijzonder effectief zijn bij het verbeteren van de intensiteit van rode fosfor.  Europium wordt ook gebruikt bij de fabricage van fluorescent glas, wat de algemene efficiëntie van fluorescentielampen verhoogt.  Een van de meest voorkomende persistente nagloeifosforen naast met koper gedoteerd zinksulfide is met europium gedoteerd strontiumaluminaat. Europium-fluorescentie wordt gebruikt om biomoleculaire interacties te onderzoeken in schermen voor het ontdekken van geneesmiddelen. Het wordt ook gebruikt in de anti-namaakfosforen in eurobankbiljetten.

Een toepassing die met de introductie van betaalbare supergeleidende magneten bijna niet meer in gebruik is, is het gebruik van europiumcomplexen, zoals Eu (fod) 3, als shift-reagentia in NMR-spectroscopie. Chirale shift-reagentia, zoals Eu (hfc) 3, worden nog steeds gebruikt om de enantiomere zuiverheid te bepalen.

Een recente (2015) toepassing van europium zit in kwantumgeheugenchips die informatie dagenlang betrouwbaar kunnen opslaan; deze kunnen het mogelijk maken dat gevoelige kwantumgegevens worden opgeslagen op een harddiskachtig apparaat en worden verzonden.