اوربيوم

Europium - Europium

الأوربيوم

محمود قطيفاني

وجوده في الطبيعة واستحصاله

نظائره

خواصه الكيميائية

خواصه

تطبيقاته

الأوربيوم europiumأو يوربيوم هو أحد عناصر الجدول الدوري، له الرمز Eu، عدده الذري 63، ينتمي إلى زمرة اللانتانيدات (اللانتانات)، وهو من معادن الأتربة النادرة. اكتُشف من قبل الكيميائي الفرنسي ديمارسي E. Demarcay في عام 1896 في أثناء فصل عنصر السماريوم، واستطاع عزله بشكل نقي في عام 1901. أُطلقت عليه هذه التسمية نسبة إلى قارة أوربا.

 وهو من أقل المعادن الترابية النادرة وفرة، كما أنه معدن لين ذو مظهر فضي، له تقريباً قساوة معدن الرصاص، وقابل للسحب جيداً (الجدول 1).

(الجدول 1) الكتلة الذرية النسبية 151.964 التشكيل الإلكتروني [Xe]4f76s2،[Xe] بنية الغاز النادر الزينون درجة حرارة الانصهار 822 ْس درجة حرارة الغليان 1597 ْس كتلة واحدة الحجوم025) س) 5.2 (غ/سم3) التصنيف المعادن الترابية النادرة (اللانتانيدات) وفرته في القشرة الأرضية 2.1 ميلي غرام/كيلوغرام

وجوده في الطبيعة واستحصاله:

لا يتوفر الأوربيوم في الطبيعة بشكل حر، ولكن هناك عدة خامات تحتوي على كميات قليلة من مركباته، من أهمها باستناسيت bastnasite ومونازيت monazite، وهو يأتي في المرتبة الخمسين من حيث وفرته في القشرة ألأرضية. وقد أُثبت وجوده طيفياً في الشمس وبعض النجوم. يوجد له في الطبيعة نظيران مستقران (أي غير مشعيّن) وهما أوربيوم -151 و أوربيوم-153 ، والنظير أوربيوم-153 هو الأكثر وفرة (52.2%) وكلاهما ماص للنترونات.

يتكون الباستناسيت على نحو أساسي من أملاح فلور وكربونات اللانتانيدات LnCO₃F (يمثل Ln عنصراً من اللانتانيدات)، ويتكون المونازيت من مزيج أملاح أورثو فسفات اللانتانيدات LnPO₄. وهناك صعوبة في فصل عناصر اللانتانيدات بعضها عن بعض بسبب التشابه الكبير في خواصها، وعلى الرغم من ذلك هناك بعض الاختلافات التي تُمكن من إجراء الفصل. فمن أجل فصل كل معدن لانتانيدي على حدة تُستخلص المعادن بمعالجة خاماتها بحمض الكبريت، ويتم الفصل بعمليات استخلاص بالمذيبات solvent extraction والاستشراب اللوني بالتبادل الإيوني exchange Ion chromatography . يُحصل على الأوربيوم بشكل نقي بإرجاع أكسيد الأوربيوم Eu₂O₃ بمعدن اللانتانوم laبدرجة حرارة عالية جداً، أو بالتحليل الكهربائي لمصهور مزيج كلور الأوربيوم EuCl₃ وكلور الصوديوم NaCl في خلية غرافيت.

نظائره:

للأوربيوم في الطبيعة نظيران مستقران stable isotopes، ووُصف أكثر من 35 نظيراً مشعاً للأوربيوم، أكثرها استقراراً أوربيوم -150، عمر نصفــه half-life 36 سنة. (الجدول 2)

الجدول (2) بعض نظائر الأوربيوم
عمر النصف	النظير	عمر النصف	النظير
		24.4 يوم	Eu-147
9.3 ساعة	Eu-152m	54.5 يوم	Eu-148
مستقر	Eu-153	93.1 يوم	Eu-149
8.6 سنة	Eu-154	36.0 سنة	Eu-150
7.4 سنة	Eu-155	مستقر	Eu-151
15.2 يوم	Eu-156	13.5 سنة	Eu-152

خواصه الكيميائية:

معادن زمرة اللانتانوم جميعها فعالة كيميائياً، وعملياً يُعد الأوربيوم من أكثر المعادن الترابية النادرة فعالية، فهو يتأكسد بسهولة عند تعرضه للهواء ليشكل طبقة من الأكسيد Eu₂O₃، كما أنه يشتعل بالهواء في درجة تراوح بين 150- 180ْس. ويشبه معدن الكلسيوم بتفاعله مع الماء معطياً الهدروكسيد Eu(OH)₃ مثل باقي المعادن الترابية النادرة (ماعدا معدن اللانتانوم). وعندما يسخن مع الهالوجينات يعطيEuX₃ ، ويعطي تسخينه مع الهدروجين المزيج EuH₃ و EuH₂. ينحل بسهولة في الحموض الممددة حتى من دون تسخين لإعطاء أملاح إيون Eu⁺³ المميهة.

أهم تفاعلاته (المعادلات 1، 2، 3، 4،):

أما الشلكوجينيدات(chalcogenides) EuZ حيث (Te أو Z=S,Se) فيتم الحصول عليها من التفاعل المباشر بين المعدن والشلكوجين chalcogen .

يكون الأوربيوم في معظم مركباته بحالة الأكسدة الثلاثية (Eu(III، وعلى النقيض من معظم عناصر مجموعة اللانتانيدات يوجد الأوربيوم أيضاً بدرجة الأكسدة الثنائية (Eu(II بتشكيل إلكتروني ، ومن الأرجح أن استقرار الإيون الثنائي (Eu(II ناجم عن استقرار المدارات نصف الممتلئة. وشوارد (Eu(II لا لون لها، ونوعاً ما مستقرة في المحاليل المائية، وهي مُرجع reducing agentمتوسط القوة. يتم الحصول على أملاح الأوربيوم الثنائي بإرجاع أملاح الأوربيوم الثلاثي (Eu(III بمرجعات مختلفة مثل .Mg, Zn, Al ويتم الحصول على الهاليدات الثنائية EuX₂ الأكثر استقراراً بإرجاع ثلاثي الهاليد EuX₃ الموافق مع معدن الأوربيوم. على سبيل المثال يمكن الحصول على EuI₁ بالتفكك الحراري لـ EuI₃ (المعادلة 5).

أما الأكسيد EuO ذو اللون الأحمر الغامق فيُحضر بإرجاع Eu₂O₃ بمعدن الأوربيوم في درجة حرارة مرتفعة وبضغط عالٍ. أما الأكسيد Eu₃O₄ فهو خليط من الأُكسيدين Eu₂O₃ و EuO.

 أهم مركباته الكيميائية تظهر في الجدول 3:

الجدول (3) أكسيد كبريتيد فلوريد كلوريد بروميد EuO EuS EuF2 EuCl2 EuBr2 Eu2O3   EuF3 EuCl3 EuBr3 Eu3O4

يوديد سيلينيد تلوريد نتريد Eu I2 Eu Se Eu Te   EuI3     EuN

خواصه:

وفيما يأتي بعض الخواص المهمة للأوربيوم (الجدول 4):

الجدول (4)
التشكيل الإلكتروني للطبقة السطحية	4f76s2
نصف القطر الذري (أنغستروم)	2.085
حالات الأكسدة	3+ و +2
نصف القطرالإيوني(الشاردي)،أنغستروم Eu2+ Eu3+	1.170 0.945
طاقة التأين ionization energy كيلوجول/مول الأول الثاني الثالث	547 1085 2425
كمونات الإرجاع النظامية، فولط E°(Eu3+/Eu) E°(Eu3+/Eu+2)	-2.407 -0.36

تطبيقاته:

لا يوجد عملياً تطبيقات تجارية لمعدن الأوربيوم على الرغم من استخدامه في تطعيم بعض اللدائن لتحضير الحزم الليزرية. ونظراً لميزة هذا المعدن في امتصاص النترونات فقد دُرس استخدام سبائكه (أشاباته) في المفاعلات النووية، يُستخدم أكسيد الأوربيوم Eu₂O₃ أيضاً استخداماً واسعاً للتألق الأحمر في صناعة أجهزة التلفاز.

مراجع للاستزادة: -F. A. Cotton et al., Advanced Inorganic Chemistry, Wiley – Interscience, Sons Inc, 1999.. -N. N. Greenwood and A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, Pergamon Press plc., 1989.

---

- التصنيف : الكيمياء اللاعضوية - النوع : الكيمياء اللاعضوية - المجلد : المجلد الرابع مشاركة :