Struttura Erbio, Proprietà, Ottenimento, Usi

Lui Erbio È un elemento metallico appartenente alle terre rare, in particolare ai lantanidi, e il cui simbolo chimico è ER. Il suo nome deriva da un villaggio svedese chiamato Ytterby e di solito provoca confusione perché assomiglia molto ad altri elementi, come Terbio (TB) e Iterbio (YB), entrambi anche Lanthanids.

L'erbio partecipa con uno stato di ossidazione di +3 nella stragrande maggioranza dei suoi composti, una caratteristica chimica abbastanza comune tra i lantanidi. Quando questi composti, come Ercl₃, Si dissolvono in soluzioni acquose, mostrano una colorazione rosa; così come molti dei suoi solidi, usati come additivi per vetro da colorare, gioielli o ceramiche.

Campione metallico erbio. Fonte: immagini ad alta risoluzione degli elementi chimici/cc di (https: // creativeCommons.Org/licenze/di/3.0)

La popolarità di Erbio non è troppo notevole, anche tra gli studenti di chimica. Tuttavia, coloro che lavorano in telecomunicazioni e con cavi in ​​fibra ottica, sapranno quanto sia importante amplificare i segnali che viaggiano in tutti i continenti.

Nonostante sia uno dei metalli delle terre rare, Erbio ha un'abbondanza paragonabile a quella di Tantalium e Tungsten. Il ritardo per l'ottenimento e la produzione era dovuto ai complicati processi per separarlo da minerali come Gadolinita, Xenotima ed Euxenita.

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Scoperta

L'erbio fu scoperto nel 1843 dal chimico svedese Carl Gustaf Mosander, che studiò campioni del minerale di Gadolinita, raccolti nelle cave Ytterby, una villa situata in Svezia.

Della gadolinita isolava l'ossido di ititrium e₂O₃, E dopo una serie di precipitazioni con idrossido di ammonio e riscaldamento, ha ottenuto due nuovi precipitati: ossidi erbia e terbia.

Tuttavia, nel 1860, dopo studi spettroscopici, le identità dei rispettivi ossidi furono scambiate: l'erbia corrispondeva all'ossido terbico, mentre la terbia era l'ossido di Erbio.

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Struttura chimica dell'erbio

Gli atomi di Erbio interagiscono tra loro usando elettroni di valenza dei loro orbitali 4F e 6S, stabilendo quindi un forte legame metallico. Come risultato di questo collegamento, le sue radio atomiche e la modalità del suo imballaggio nei cristalli, l'Erbio adotta una struttura esagonale compatta, HCP, di un carattere denso.

Configurazione elettronica

Configurazione elettronica Erbio

La configurazione elettronica abbreviata per l'erbio è:

[Xe] 6s² 4f¹²

Ha 12 elettroni nei suoi orbitali 4F, il che indica che tale configurazione elettronica non corrisponde a nessuna irregolarità o eccezione all'ordine di riempimento (principio di Aufbau).

Proprietà Erbio

Aspetto fisico

In argento, morbido, malleabile in metallo bianco, che viene lentamente ossidato quando esposto all'aria. Quando è bruscamente, scintille e lampeggiano verdastri si staccano.

Numero atomico

68

Massa molare

167.26 g/mol

Punto di fusione

1529 ºC

Punto di ebollizione

2868 ºC

Densità

A temperatura ambiente: 9.066 g/cm³

Al punto di fusione: 8.86 g/cm³

Stati di ossidazione

Lo stato di ossidazione prediletto per l'erbio, nonché per altri lantanidi, è +3 (ER³⁺). Può anche avere 0 stati di ossidazione (er⁰), +1 (er⁺) e +2 (er²⁺), Essendo così comunque meno comune.

Ordine magnetico

Paramagnetico a temperatura ambiente. È debolmente attratto dai magneti.

Elettronegatività

1.24 sulla scala Pauling.

Energie di ionizzazione

-Primo: 589.3 kJ/mol

-Secondo: 1150 kJ/mol

-Terzo: 2194 kJ/mol

Reattività e composti

L'erbio reagisce a formare composti che partecipano con un numero di ossidazione di +3. Ad esempio, quando un pezzo di metallo di un Erbio perde la sua luminosità, è perché uno strato del suo ossido copre la sua superficie:

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4 ER + 3 O₂ → 2 er₂O₃

Reagisce anche con acqua fredda o calda per formare il suo idrossido:

2 ER + 6 H₂O → 2 ER (OH)₃ + 3 h₂

E direttamente con tutti gli alogeni per dare origine ai rispettivi Haluros, la cui formula generale è ERX₃ (ERF₃, Ercl₃, eccetera.). Questi Haluros, come molti dei composti di Erbio (III), si distinguono perché i loro solidi hanno colorazioni rosa o viola₂)₉"³⁺.

È interessante notare che i composti Erbio mantengono le loro colorazioni rosa solo se rimangono esposti all'aperto, ricevendo radiazioni UV dal sole. Altrimenti, mostrano colori Matt.

Ottenimento

99 campione Erbio.99%

Materia prima

Erbio è nella natura che fa parte di molti minerali delle terre rare, tra cui il monacite, le argille lateritiche, il bastaggio di bastaio, lo xenotima e l'euxenita.

Questi ultimi due, insieme alle argille del sud -est della Cina, sono le principali materie prime per la produzione di erbio. La Cina è il paese che guida e di gran lunga l'offerta e il mercato dei Lantanidi.

Metodi di produzione

Er ioni³⁺, di ossido er₂O₃, Devono essere separati dal resto della matrice mineralogica, composta da altri lantanidi (UE³⁺, VOI³⁺, eccetera.). In questo modo rappresentava un processo ingombrante e costoso; Tuttavia, con lo sviluppo di tecniche di cromatografia a scambio ionico, erano possibili la produzione di Erbio e altri metalli.

Dissolvendo lo xenotimal o il minerale selezionato in un mezzo acido (HCl o H₂SW₄) e separare gli ioni ER³⁺ come er₂O₃ o uno qualsiasi dei suoi sali, procedere a una riduzione utilizzando vapori di potassio o calcio, come agenti riducenti, sotto un'atmosfera inerte di argon. Fu solo nel 1934 che si verificò il primo campione considerevolmente puro di Erbio.

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Usi/applicazioni

Gioielleria

Il colore dell'ossido di erbio è usato in gemme sintetiche e oggetti di vetro per tingerli con il rosa.

Fotografia

Gli atomi di Erbio assorbono le radiazioni a infrarossi, quindi vengono utilizzati nei filtri fotografici.

Laser

L'erbio fa parte degli incendi di ititrium e alluminio (YAG), usando per riprodurre laser con i quali la pelle viene ringiovanita e vengono respinte cicatrici, macchie o rughe nei trattamenti dermatologici.

Fibre ottiche

Gli atomi di Erbio sono anche usati come doping nelle fibre ottiche, fungendo da amplificatori leggeri ogni 50 chilometri di cavo nei terreni oceanici. Ciò consente al segnale di sollevare enormi distanze, grazie alle quali è possibile, ad esempio, riprodurre video di YouTube da diverse parti del mondo.

I fotoni eccitano gli atomi di Erbio nel vetro, perdendo energia e rilasciando più fotoni, causando l'intensità della luce che viaggia attraverso la fibra per raddoppiare.

Occhiali da saldatura

La capacità degli atomi di Erbio di assorbire la luce viene utilizzata negli occhiali da salda.

Riferimenti

1. SHIVER & ATKINS. (2008). Chimica inorganica. (quarta edizione). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Erbio. Recuperato da: in.Wikipedia.org
3. Mohammad Reza Ganjali et al. (2016). Detestazione della serie Lanthanides con vari metodi analitici. Scienceirect.
4. I redattori di Enyclopedia Britannica. (2020). Erbio. Recuperato da: Britannica.com
5. Dottore. Doug Stewart. (2020). Fatti per elementi Erbium. Recuperato da: Chemicool.com
6. Centro nazionale per le informazioni sulla biotecnologia. (2020). Erbio. Riepilogo degli elementi pubchem per numero atomico 68. Recuperato da: pubchem.NCBI.Nlm.NIH.Gov