Erbio

Erbio
68 Er
- ↑ Er ↓ Fm Tabla peri??dica holmio ← erbio → tulio
Apariencia
blanco plateado
Propiedades generales
Nombre, s??mbolo, n??mero	erbio, Er, 68
Pronunciaci??n	/ ɜr b yo ə m / UR--bee əm
Categor??a met??lico	lant??nidos
Grupo, per??odo, bloque	n / a, 6, F
Peso at??mico est??ndar	167.259
Configuraci??n electr??nica	[ Xe ] 4f 12 6s 2 2, 8, 18, 30, 8, 2
Historia
Descubrimiento	Carl Gustaf Mosander (1842)
Propiedades f??sicas
Fase	s??lido
Densidad (cerca rt)	9,066 g ?? cm -3
L??quido densidad en mp	8,86 g ?? cm -3
Punto de fusion	1802 K , 1529 ?? C, 2784 ?? F
Punto de ebullicion	3141 K, 2868 ?? C, 5194 ?? F
Calor de fusi??n	19.90 kJ ?? mol -1
El calor de vaporizaci??n	280 kJ ?? mol -1
Capacidad calor??fica molar	28.12 J ?? mol -1 ?? K -1
Presi??n del vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k en T (K) 1504 1663 (1885) (2163) (2552) (3132)
Propiedades at??micas
Estados de oxidaci??n	3, 2, 1 ( ??xido b??sico)
Electronegatividad	1,24 (escala de Pauling)
Energ??as de ionizaci??n	Primero: 589.3 kJ ?? mol -1
	Segundo: 1150 kJ ?? mol -1
	Tercero: 2194 kJ ?? mol -1
Radio at??mico	176 pm
Radio covalente	189 ?? 18:00
Miscel??nea
Estructura cristalina	hexagonal compacta
Ordenamiento magn??tico	paramagn??tico a 300 K
La resistividad el??ctrica	( rt) (poli) 0,860 μΩ ?? m
Conductividad t??rmica	14.5 W ?? m -1 ?? K -1
Expansi??n t??rmica	( rt) (poli) 12,2 m / (m ?? K)
Velocidad del sonido (varilla delgada)	(20 ?? C) 2830 m ?? s -1
El m??dulo de Young	69.9 GPa
M??dulo de corte	28.3 GPa
M??dulo de volumen	44.4 GPa
Relaci??n de Poisson	0,237
Dureza Vickers	589 MPa
Dureza Brinell	814 MPa
N??mero de registro del CAS	7440-52-0
La mayor??a de los is??topos estables
Art??culo principal: Los is??topos de erbio
iso N / A media vida DM DE ( MeV) DP 160 Er syn 28.58 h ε 0.330 160 Ho 162 Er 0,139% > 1,4 ?? 10 14 y α 1.6460 158 Dy β + β + 1.8445 162 Dy 164 Er 1.601% 164 Er es estable con 96 neutrones 165 Er syn 10.36 h ε 0,376 165 Ho 166 Er 33.503% 166 Er es estable con 98 neutrones 167 Er 22.869% 167 Er es estable con 99 neutrones 168 Er 26.978% 168 Er es estable con 100 neutrones 169 Er syn 9.4 d β - 0,351 169 Tm 170 Er 14.910% > 3,2 ?? 10 17 y α 0.0502 166 Dy β - β - 0.6536 170 Yb 171 Er syn 7,516 h β - 1,490 171 Tm 172 Er syn 49.3 h β - 0,891 172 Tm

Erbio es un elemento qu??mico en el lant??nido serie, con el s??mbolo de Er y n??mero at??mico 68. Un metal s??lido de color blanco plateado cuando a??sla artificialmente, erbio natural se encuentra siempre en combinaci??n qu??mica con otros elementos de la Tierra. Como tal, es una elemento de tierras raras que se asocia con varios otros elementos raros en el mineral gadolinita de Ytterby en Suecia .

Usos principales de erbio implican sus iones de color rosa Er ^3+, que tienen propiedades fluorescentes ??pticas particularmente ??tiles en ciertas aplicaciones del l??ser. Anteojos o lentes de cristales dopados con erbio se pueden utilizar como medios de amplificaci??n ??ptica, donde los iones de erbio (III) son bombeados ??pticamente en alrededor de 980 nm o 1480 nm y luego irradiar luz en 1530 nm en emisi??n estimulada. Este proceso resulta en una inusual forma mec??nica sencilla l??ser amplificador ??ptico para se??ales transmitidas por fibra ??ptica. La nm de longitud de onda 1550 es especialmente importante para comunicaciones ??pticas porque monomodo est??ndar fibras ??pticas tienen una p??rdida m??nima en esta longitud de onda particular. Adem??s de l??seres de fibra ??ptica, una gran variedad de aplicaciones m??dicas (es decir, dermatolog??a, odontolog??a) utilizar 2940 nm de emisi??n del ion de erbio (ver Er: YAG), el cual es altamente absorbida en agua en los tejidos, por lo que su efecto muy superficial. Tal deposici??n de tejido superficial de la energ??a l??ser es ??til en la cirug??a con l??ser, y para la producci??n eficiente del vapor para la ablaci??n con l??ser de esmalte en ciertos tipos de odontolog??a l??ser.

Caracter??sticas

Propiedades f??sicas

Cloruro de erbio (III) en la luz solar, que muestra algunas de fluorescencia de color rosa de Er ³ de naturales ultravioleta.

Un trivalente elemento, erbio pura del metal es maleable (o f??cilmente en forma), suave pero estable en el aire, y no lo hace oxidar tan r??pidamente como alguna otra metales de las tierras raras. Su sales son de color rosa, y el elemento tiene caracter??stica fuerte bandas del espectro de absorci??n de la luz visible , ultravioleta , y cerca infrarrojos. De lo contrario, se parece mucho a las otras tierras raras. Su sesqui??xido se llama erbia. Propiedades de erbio son en un grado dictado por el tipo y la cantidad de impurezas presentes. Erbium no juega ning??n papel biol??gico conocido, pero se cree que es capaz de estimular metabolismo.

Erbio es ferromagn??tico por debajo de 19 K, antiferromagn??tico entre 19 y 80 K y paramagn??tico por encima de 80 K.

Erbio puede formar cl??steres at??micos en forma de h??lice Er ₃ N, donde la distancia entre los ??tomos de erbio es 0,35 nm. Esos grupos pueden aislarse mediante encapsulaci??n de los mismos en mol??culas de fullereno, como lo confirma microscop??a electr??nica de transmisi??n.

Propiedades qu??micas

Erbium de metal empa??a lentamente en el aire y se quema f??cilmente para formar erbio (III) ??xido de:

4 Er + 3 O ₂ → 2 Er ₂ O ₃

Erbio es muy electropositivo y reacciona lentamente con el agua fr??a y bastante r??pidamente con agua caliente para formar hidr??xido de erbio:

2 Er (s) + 6 _H2O (l) → 2 Er (OH) ₃ (ac) + 3 H ₂ (g)

Erbium de metal reacciona con todos los hal??genos:

2 Er (s) + 3 F ₂ (g) → 2 ErF ₃ (s) [rosa]

2 Er (s) + 3 Cl ₂ (g) → 2 ERCL ₃ (s) [violeta]

2 Er (s) + 3 Br ₂ (g) → 2 ErBr ₃ (s) [violeta]

2 Er (s) + 3 I ₂ (g) → 2 ErI ₃ (s) [violeta]

Erbio se disuelve f??cilmente en diluida de ??cido sulf??rico para formar soluciones que contienen Er (III) iones hidratados, que existen como el amarillo [Er (OH _{2) 9]} ³⁺ complejos de hidrataci??n:

2 Er (s) + 3 H ₂ SO ₄ (ac) → 2 Er ³⁺ (ac) + 3 SO 2-
4 (aq) + 3 H ₂ (g)

Is??topos

Naturalmente erbio ocurre se compone de 6 estables is??topos , 162 Er, 164 Er, 166 Er, 167 Er, 168 Er, y 170 con 166 Er Er siendo el m??s abundante (33,503% abundancia natural). 29 radiois??topos se han caracterizado, con ser el m??s estable Er 169 con una vida media de 9,4 d, Er 172 con una vida media de 49,3 h, 160 Er, con una vida media de 28,58 h, 165 Er, con una vida media de 10,36 h, y 171 Er, con una vida media de 7.516 h. Todos los restantes is??topos radiactivos tienen vidas medias que son menos que 3,5 h, y la mayor??a de ellos tienen vidas medias que son menos de 4 minutos. Este elemento tambi??n tiene 13 estados de la meta, con la m??s estable Er ser 167m con una vida media de 2.269 s.

Los is??topos de gama erbio en peso at??mico de 142.9663 u (143 Er) a 176.9541 u (177 Er). El primario modo de decaimiento antes del is??topo estable m??s abundante, 166 Er, es captura de electrones, y el modo primario despu??s de que se desintegraci??n beta. El primario productos de desintegraci??n antes 166 Er son elemento 67 ( holmio ) is??topos, y los productos primarios despu??s de son elemento 69 ( tulio ) is??topos.

Historia

Erbio (por Ytterby, una aldea en Suecia ) fue descubierto por Carl Gustaf Mosander en 1843. Mosander separado "itrio" del mineral gadolinita en tres fracciones que denomin?? itrio, erbia, y terbia. ??l nombr?? el nuevo elemento despu??s del pueblo de Ytterby, donde se encuentran grandes concentraciones de itrio y erbio. Erbia y terbia, sin embargo, estaban confundidos en este momento. Despu??s de 1860, pas?? a llamarse terbia erbia y despu??s de 1877 lo que se hab??a conocido como erbia fue rebautizado terbia. Bastante pura Er ₂ O ₃ se aisl?? de forma independiente en 1905 por Georges Urbain y Charles James. Razonablemente metal puro no se produjo hasta 1934, cuando Klemm y Bommer redujeron el anhidro cloruro con potasio vapor. No fue sino hasta la d??cada de 1990 que el precio para el ??xido de erbio derivada de China se convirti?? en lo suficientemente bajo como para erbio para ser considerado para el uso como colorante en el vidrio del arte.

Aparici??n

Arena monacita

La concentraci??n de erbio en la corteza terrestre es de aproximadamente 2,8 mg / kg y en el agua de mar 0,9 ng / L. Esta concentraci??n es suficiente para hacer erbio sobre 45 en abundancia elemental en la corteza terrestre.

Como otras tierras raras, este elemento no se encuentra como elemento libre en la naturaleza, pero se encuentra unido en minerales de arena monacita. Ha sido hist??ricamente muy dif??cil y costoso para separar las tierras raras de la otra en sus minerales pero las t??cnicas de producci??n de intercambio i??nico desarrollado en el siglo 20 han tra??do gran medida reducir el costo de producci??n de todos los metales de las tierras raras y sus compuestos qu??micos .

Las principales fuentes comerciales de erbio son de los minerales xenotima y euxenite, y, m??s recientemente, las arcillas de adsorci??n de iones del sur de China; en consecuencia, China se ha convertido en el principal proveedor mundial de este elemento. En las versiones de alto itrio de estos concentrados de mineral, itrio es de aproximadamente dos tercios del total en peso, y erbia es de aproximadamente 4-5%. Cuando se disuelve el concentrado en ??cido, el erbia libera suficiente de iones de erbio para impartir un color rosa distinta y caracter??stica para la soluci??n. Este comportamiento del color es similar a lo Mosander y los dem??s trabajadores de la primera en los lant??nidos habr??an visto en sus extractos de los minerales gadolinita de Ytterby.

Producci??n

Minerales triturados son atacados por clorh??drico o ??cido sulf??rico que transforma los ??xidos insolubles de tierras raras en cloruros o sulfatos solubles. Los filtrados ??cidos se neutralizan parcialmente con sosa c??ustica (hidr??xido de sodio) a pH 3-4. El torio precipita de la soluci??n como hidr??xido y se retira. Despu??s de que la soluci??n se trata con oxalato de amonio para convertir tierras raras en su insoluble oxalatos. Los oxalatos se convierten en ??xidos mediante recocido. Los ??xidos se disuelven en ??cido n??trico que excluye a uno de los componentes principales, de cerio , ??xido de cuya es insoluble en HNO _3. La soluci??n se trata con nitrato de magnesio para producir una mezcla de cristalizado sales dobles de metales de las tierras raras. Las sales se separan por intercambio i??nico. En este proceso, los iones de tierras raras son absorbidos en la resina de intercambio i??nico adecuada por intercambio con hidr??geno, amonio o iones c??pricos presentes en la resina. Los iones de tierras raras se lavan a continuaci??n selectivamente a cabo por el agente complejante adecuado. Erbio met??lico se obtiene de su ??xido o sales calentando con calcio a 1450 ?? C en atm??sfera de arg??n.

Aplicaciones

Vidrio coloreado Erbio-

Usos cotidianos de erbio son variadas. Es com??nmente usado como un filtro fotogr??fico, y debido a su capacidad de resistencia es ??til como un aditivo metal??rgico. Otros usos:

• Utilizado en nuclear tecnolog??a en absorbente de neutrones barras de control.
• Cuando se a??ade a vanadio como una aleaci??n, erbio baja dureza y mejora la trabajabilidad.
• ??xido de erbio tiene un color rosa, y se utiliza a veces como un colorante para vidrio , circonio c??bico y porcelana. El vidrio continuaci??n, se utiliza a menudo en gafas de sol y barato de la joyer??a .
• Dopada con erbio fibras ??pticas de s??lice de vidrio son el elemento activo en amplificadores de fibra dopada con erbio (EDFAs), que son ampliamente utilizados en comunicaciones ??pticas. Las mismas fibras pueden ser utilizados para crear la fibra l??ser . Co-dopaje de la fibra ??ptica con Er e Yb se utiliza en alta potencia Er / Yb l??seres de fibra, que sustituyen gradualmente l??seres _de CO2 para la soldadura de metal y aplicaciones de corte. Erbium tambi??n se puede utilizar en amplificadores de gu??a de onda dopada con erbio.
• Un erbium- n??quel aleaci??n de Ni Er ₃ tiene una inusualmente alta capacidad de calor espec??fico a temperaturas de helio l??quido y se utiliza en Sistemas de refrigeraci??n criog??nicos; una mezcla de 65% Er ₃ Co y 35% Er _0,9 Yb _0,1 Ni en volumen mejora la capacidad de calor espec??fico a??n m??s.
• Una gran variedad de aplicaciones m??dicas (por ejemplo, dermatolog??a, odontolog??a) utilizan 2.940 nm de emisi??n de iones de erbio (ver Er: YAG), el cual es altamente absorbida en agua ( coeficiente de absorci??n sobre 12.000 / cm). Tal deposici??n de tejido superficial de la energ??a del l??ser es necesario para la cirug??a con l??ser, y la producci??n eficiente de vapor para la ablaci??n de esmalte l??ser en odontolog??a.

Papel biol??gico

Erbium no tiene una funci??n biol??gica, pero las sales de erbio puede estimular metabolismo. Los seres humanos consumen 1 miligramo de erbio al a??o en promedio. La mayor concentraci??n de erbio es el ser humano es el de la huesos, pero tambi??n hay erbio en los humanos ri??ones y h??gado.

Toxicidad

Erbio es ligeramente t??xico si se ingiere, pero los compuestos de erbio no son t??xicos. Erbio met??lico en forma de polvo presenta un peligro de incendio y explosi??n.

Cultura popular

En la novela de Carl Sagan "Contacto", una m??quina est?? construido a partir de un modelo recibida a trav??s de una transmisi??n de radio extraterrestre. Un componente importante (e inexplicable) de la m??quina se construye tacos de erbio.