Erbium

Erbium
68 Er
- ↑ Er ↓ Fm Tableau p??riodique holmium ← → erbium thulium
Apparence
blanc argent??
Propri??t??s g??n??rales
Nom, symbole, nombre	erbium, Er, 68
Prononciation	/ ɜr b Je ə m / UR -bee-əm
Cat??gorie Metallic	lanthanides
Groupe, p??riode, bloc	n / a, 6, fa
Poids atomique standard	167,259
Configuration ??lectronique	[ Xe ] 4f 12 6s 2 2, 8, 18, 30, 8, 2
Histoire
D??couverte	Carl Gustaf Mosander (1842)
Propri??t??s physiques
Phase	solide
Densit?? (?? proximit?? rt)	9,066 g ?? cm -3
Liquid densit?? au mp	8,86 g ?? cm -3
Point de fusion	1802 K , 1529 ?? C, 2784 ?? F
Point d'??bullition	3141 K, 2868 ?? C, 5194 ?? F
La chaleur de fusion	19,90 kJ ?? mol -1
Chaleur de vaporisation	280 kJ ?? mol -1
Capacit?? thermique molaire	28,12 J ?? mol -1 .K -1
La pression de vapeur
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ?? T (K) 1504 1663 (1885) (2163) (2552) (3132)
Propri??t??s atomiques
??tats d'oxydation	3, 2, 1 ( oxyde de base)
??lectron??gativit??	1,24 (??chelle de Pauling)
??nergies d'ionisation	1er: 589,3 kJ ?? mol -1
	2??me: 1150 kJ ?? mol -1
	3??me: 2194 kJ ?? mol -1
Rayon atomique	176 h
Rayon covalente	189 ?? 18 heures
Miscellan??es
Crystal structure	hexagonale compacte
Ordre magn??tique	paramagn??tique ?? 300 K
R??sistivit?? ??lectrique	( rt) (poly) 0,860 μΩ ?? m
Conductivit?? thermique	14,5 W ?? m -1 ?? K -1
Dilatation thermique	( rt) (poly) 12,2 um / (m ?? K)
Vitesse du son (tige mince)	(20 ?? C) 2,830 m ?? s -1
Le module d'Young	69,9 GPa
Module de cisaillement	28,3 GPa
Module Bulk	44,4 GPa
Coefficient de Poisson	0,237
Duret?? Vickers	589 MPa
Duret?? Brinell	814 MPa
Num??ro de registre CAS	7440-52-0
La plupart des isotopes stables
Article d??taill??: Isotopes de l'erbium
iso N / A demi-vie 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 est stable avec 96 neutrons 165 Er syn 10,36 h ε 0,376 165 Ho 166 Er 33,503% 166 Er est stable avec 98 neutrons 167 Er 22,869% 167 Er est stable avec 99 neutrons 168 Er 26,978% 168 Er est stable avec 100 neutrons 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

L'erbium est un ??l??ment chimique dans le lanthanide s??rie, avec le symbole Er et de num??ro atomique 68. Un m??tal solide blanc argent?? lorsque isol?? artificiellement, l'erbium naturel est toujours trouv?? en combinaison chimique avec d'autres ??l??ments sur la Terre. En tant que tel, ce est un un ??l??ment de terre rare qui est associ?? ?? plusieurs autres ??l??ments rares dans le min??ral gadolinite partir Ytterby en Su??de .

Principales utilisations de l'erbium impliquent ses ions de couleur rose Er ^3+, qui ont des propri??t??s fluorescentes optiques particuli??rement utiles dans certaines applications laser. Des lunettes ou des cristaux dop??e ?? l'erbium peuvent ??tre utilis??s comme milieux d'amplification optique, o?? les ions erbium (III) sont optiquement pomp??s autour de 980 nm ou 1480 nm puis rayonnent de lumi??re ?? 1530 nm en ??mission stimul??e. Ce processus aboutit ?? une inhabituellement simple m??caniquement laser Amplificateur optique pour des signaux transmis par la fibre optique. La longueur d'onde 1550 nm est particuli??rement important pour communications optiques parce que le mode standard unique fibres optiques ont une perte minimale ?? cette longueur d'onde particuli??re. En plus de lasers ?? fibres optiques, une grande vari??t?? d'applications m??dicales (ce est ?? dire la dermatologie, dentisterie) utilisent 2940 nm ??mission de l'ion erbium (voir Er: YAG), qui est fortement absorb??e dans l'eau dans les tissus, ce qui rend son effet tr??s superficiel. Un tel d??p??t de tissu superficielle de l'??nergie laser est utile pour la chirurgie au laser, et pour la production efficace de vapeur d'eau pour l'??mail ablation laser dans certains types de dentisterie au laser.

Caract??ristiques

Propri??t??s physiques

Erbium (III) chlorure dans la lumi??re du soleil, montrant une certaine fluorescence rose Er ³ de l'ultraviolet naturel.

Un trivalent ??l??ment, l'erbium pur m??tal est mall??able (ou facilement en forme), doux mais stable dans l'air et ne est pas oxyder aussi rapidement que certains autres m??taux des terres rares. Son sels sont rose, et l'??l??ment a caract??ristique forte bandes de spectres d'absorption dans la lumi??re visible , ultraviolette , et ?? proximit?? infrarouge. Sinon, il ressemble beaucoup les autres terres rares. Son sesquioxyde est appel??e erbium. Les propri??t??s de l'erbium sont ?? un degr?? dict?? par le type et la quantit?? d'impuret??s pr??sentes. Erbium ne joue aucun r??le biologique connu, mais est pens?? pour ??tre en mesure de stimuler m??tabolisme.

Erbium est ferromagn??tique inf??rieure ?? 19 K, antiferromagn??tique entre 19 et 80 K et paramagn??tique au-dessus de 80 K.

L'erbium peut former des agr??gats atomiques en forme d'h??lice Er ₃ N, o?? la distance entre les atomes d'erbium est de 0,35 nm. Ces groupes peuvent ??tre isol??s en les encapsulant dans mol??cules de fuller??ne, comme le confirme La microscopie ??lectronique ?? transmission.

Propri??t??s chimiques

Erbium m??tallique ternit lentement ?? l'air et br??le facilement pour former l'erbium (III) oxyde:

4 Er + 3 O ₂ → 2 Er ₂ O ₃

Erbium est assez ??lectropositive et r??agit lentement avec l'eau froide et assez rapidement avec de l'eau chaude pour former de l'hydroxyde erbium:

Er 2 (s) + 6 H ₂ O (l) → Er 2 (OH) ₃ (aq) + 3 H ₂ (g)

Erbium m??tal r??agit avec tous les halog??nes:

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

Er 2 (s) + 3 _Cl2 (g) → 2 ₃ ERCL (s) [violette]

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

2 Er (s) + 3 I ₂ (g) → 2 ₃ Eri (s) [violette]

Erbium se dissout facilement dans dilu??e d'acide sulfurique pour former des solutions contenant Er (III) des ions hydrat??s, qui existent comme jaune [Er (OH _{2)] 9} ³⁺ complexes d'hydratation:

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

Isotopes

Naturellement l'erbium survenant est compos?? de six stables isotopes , 162 Er, 164 Er, 166 Er, 167 Er, 168 ER, et 170 Er 166 Er ??tant le plus abondant (33,503% abondance naturelle). 29 des radio-isotopes ont ??t?? caract??ris??s, avec le plus stable ??tant 169 Er avec une demi-vie de 9,4 d, 172 Er, avec une demi-vie de 49,3 h, 160 Er, avec une demi-vie de 28,58 h, 165 Er, avec une demi-vie de 10,36 h et 171 Er avec une demi-vie de 7,516 h. Tout le reste isotopes radioactifs ont des demi-vies qui sont inf??rieures ?? 3,5 h, et la majorit?? d'entre eux ont des demi-vies qui sont moins de 4 minutes. Cet ??l??ment a aussi 13 ??tats m??ta, avec plus stable Er l'??tre de 167m avec une demi-vie de 2,269 s.

Les isotopes de gamme de l'erbium dans poids atomique de 142.9663 u (143 Er) ?? 176,9541 U (177 Er). Le primaire mode de d??sint??gration avant l'isotope stable le plus abondant, 166 Er, est capture d'??lectrons, et le mode primaire apr??s est- d??sint??gration b??ta. Le primaire produits de d??sint??gration avant 166 Er sont 67 ??l??ments ( holmium ) isotopes, et les produits primaires apr??s sont 69 ??l??ments ( thulium ) isotopes.

Histoire

Erbium (par Ytterby, village de la Su??de ) ??tait d??couverte par Carl Gustaf Mosander en 1843. Mosander s??par?? "yttrium" du min??ral gadolinite en trois fractions qu'il appelait l'oxyde d'yttrium, oxyde d'erbium, et terbia. Il a nomm?? le nouvel ??l??ment apr??s le village de Ytterby o?? se trouvent de fortes concentrations de l'oxyde d'yttrium et l'erbium. Erbia et terbia, cependant, ont ??t?? confondus ?? ce moment. Apr??s 1860, a ??t?? rebaptis?? terbia erbia et apr??s 1877 ce qui avait ??t?? connu sous le nom d'erbium a ??t?? rebaptis?? terbia. Assez pur Er ₂ O ₃ a ??t?? isol?? ind??pendamment en 1905 par Georges Urbain et Charles James. Raisonnablement m??tal pur n'a pas ??t?? produite jusqu'en 1934, lorsque Klemm et Bommer r??duit le anhydre chlorure de potassium en phase vapeur. Ce ne est que dans les ann??es 1990 que le prix de l'oxyde d'erbium chinoise d??riv??s est devenue suffisamment faible pour l'erbium ?? consid??rer pour une utilisation comme colorant dans l'art du verre.

Occurrence

Le sable monazite

La concentration en erbium dans la cro??te terrestre est d'environ 2,8 mg / kg et dans l'eau de mer de 0,9 ng / l. Cette concentration est assez pour faire l'erbium sur les 45e l'abondance ??l??mentaire dans la cro??te terrestre.

Comme d'autres terres rares, cet ??l??ment ne est jamais trouv?? comme un ??l??ment libre dans la nature, mais se trouve li?? dans minerais de sable monazite. Il a toujours ??t?? tr??s difficile et co??teux de s??parer les terres rares de l'autre dans leurs minerais mais techniques de production ??changeuses d'ions d??velopp??s ?? la fin du 20e si??cle ont consid??rablement fait baisser le co??t de la production de tous les m??taux de terres rares et de leurs compos??s chimiques .

Les principales sources commerciales de l'erbium sont des min??raux x??notime et eux??nite, et, plus r??cemment, les argiles d'adsorption des ions de sud de la Chine; en cons??quence, la Chine est devenue le principal fournisseur mondial de cet ??l??ment. Dans les versions ?? haute yttrium de ces concentr??s de minerai, de l'yttrium est environ les deux tiers du total en poids, et oxyde d'erbium est d'environ 4-5%. Lorsque le concentr?? est dissous dans de l'acide, l'oxyde d'erbium lib??re suffisamment d'ions d'erbium pour conf??rer une couleur distincte et caract??ristique rose ?? la solution. Ce comportement de couleur est semblable ?? ce que Mosander et les autres travailleurs au d??but de la lanthanides auraient vu dans leurs extraits des min??raux gadolinite de Ytterby.

Production

Min??raux broy??s sont attaqu??s par chlorhydrique ou l' acide sulfurique qui transforme les oxydes de terres rares insolubles dans chlorures ou des sulfates solubles. Les filtrats acides sont partiellement neutralis??s avec de la soude caustique (hydroxyde de sodium) ?? un pH de 3-4. thorium pr??cipite dans la solution sous forme d'hydroxyde et est enlev??e. Apr??s que la solution est trait??e avec oxalate d'ammonium pour convertir les terres rares dans leur insoluble oxalates. Les oxalates sont convertis en oxydes par recuit. Les oxydes sont dissous dans de l'acide nitrique qui exclut l'un des principaux composants, le c??rium , dont l'oxyde est insoluble dans HNO _3. La solution est trait??e avec le nitrate de magn??sium pour produire un m??lange cristallis?? de sels doubles de m??taux des terres rares. Les sels sont s??par??s par l'??change d'ions. Dans ce proc??d??, les ions de terres rares sont adsorb??s sur la r??sine ??changeuse d'ions appropri??e, par ??change avec de l'hydrog??ne, l'ammonium ou des ions cuivriques pr??sents dans la r??sine. Les ions de terre rare sont ensuite lav??es de fa??on s??lective par un agent complexant appropri??. Erbium m??tal est obtenu ?? partir de son oxyde ou de sels par chauffage avec du calcium ?? 1450 ?? C sous atmosph??re d'argon.

Applications

Erbium verre de couleur

Utilisations quotidiennes de l'erbium sont vari??es. Il est couramment utilis?? en tant que filtre photographique, et en raison de son ??lasticit??, il est utile comme additif m??tallurgique. Autres utilisations:

• Utilis?? dans nucl??aires technologie dans absorbant les neutrons des barres de commande.
• Lorsqu'il est ajout?? ?? du vanadium en tant que alliage, l'erbium r??duit la duret?? et am??liore la maniabilit??.
• L'oxyde d'erbium a une couleur rose, et est parfois utilis?? comme colorant pour le verre , zircone cubique et porcelaine. Le verre est alors souvent utilis?? dans lunettes de soleil et pas cher bijoux .
• Dop??e ?? l'erbium fibres optiques de silice en verre sont l'??l??ment actif dans des amplificateurs ?? fibre dop??e ?? l'erbium (EDFA), qui sont largement utilis??s dans les communications optiques. Les m??mes fibres peuvent ??tre utilis??es pour cr??er des fibres lasers . Co-dopage de la fibre optique avec Er et Yb est utilis?? dans haute puissance Er / Yb lasers ?? fibre, qui remplacent progressivement lasers CO ₂ pour le soudage des m??taux et des applications de coupe. L'erbium peut ??galement ??tre utilis?? dans amplificateurs de guide d'ondes dop??e ?? l'erbium.
• Un erbium- nickel alliage Er ₃ Ni a une capacit?? thermique sp??cifique exceptionnellement ??lev??e ?? des temp??ratures de l'h??lium liquide et est utilis?? dans cryor??frig??rateurs; un m??lange de 65% Er ₃ Co et 35% de Er _0.9 Yb _0.1 Ni en volume am??liore la capacit?? thermique sp??cifique encore plus.
• Une grande vari??t?? d'applications m??dicales (ce est ?? dire la dermatologie, dentisterie) utilisent 2940 nm ??missions de l'erbium ions (voir Er: YAG), qui est fortement absorb??e dans l'eau ( coefficient d'absorption sur 12 000 / cm). Un tel d??p??t de tissu superficielle de l'??nergie laser est n??cessaire pour la chirurgie au laser, et la production de vapeur d'eau efficace pour ??mail ablation laser en dentisterie.

R??le biologique

Erbium n'a pas de r??le biologique, mais des sels d'erbium peut stimuler m??tabolisme. Les humains consomment 1 milligramme de l'erbium par an en moyenne. La plus forte concentration de l'erbium est l'homme est la la os, mais il ya aussi l'erbium dans les droits de reins et foie.

Toxicit??

Erbium est l??g??rement toxique en cas d'ingestion, mais compos??s d'erbium ne sont pas toxiques. Erbium m??tallique sous forme de poussi??re pr??sente un risque d'incendie et d'explosion.

La culture populaire

Dans le roman de Carl Sagan "Contact", une machine est construite ?? partir d'un mod??le re??u par une transmission radio extraterrestre. Un ??l??ment important (et non expliqu??e) de la machine sont des chevilles construit ?? partir de l'erbium.