element químic amb nombre atòmic 68 From Wikipedia, the free encyclopedia
L'erbi és un element químic el símbol del qual és Er i el seu nombre atòmic és 68. És un metall que pertany al 6è període de la taula periòdica, a la sèrie dels lantanoides i, juntament amb ells, al conjunt de les terres rares.[1][2] A la natura, l'erbi sempre es troba combinat amb altres elements. Quan se l'aïlla artificialment, és un metall sòlid de color argentat. Com l'itri, l'iterbi i el terbi, fou descobert a partir del mineral gadolinita a la localitat sueca d'Ytterby, d'on prové el seu nom, pel químic Carl Gustaf Mosander l'any 1843. L'ús principal de l'erbi és a les telecomunicacions de fibra òptica com a component dels amplificadors de senyal en cables de dades i telèfons de llarga distància. Els seus compostos s'utilitzen en làsers, com a colorant rosa per a ulleres i en la indústria nuclear.
Erbi | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
68Er | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Aspecte | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Blanc platejat Línies espectrals de l'erbi | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propietats generals | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nom, símbol, nombre | Erbi, Er, 68 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Categoria d'elements | Lantànids | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grup, període, bloc | n/d, 6, f | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pes atòmic estàndard | 167,259 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuració electrònica | [Xe] 4f12 6s2 2, 8, 18, 30, 8, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propietats físiques | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fase | Sòlid | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Densitat (prop de la t. a.) |
9,066 g·cm−3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Densitat del líquid en el p. f. |
8,86 g·cm−3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punt de fusió | 1.802 K, 1.529 °C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punt d'ebullició | 3.141 K, 2.868 °C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Entalpia de fusió | 19,90 kJ·mol−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Entalpia de vaporització | 280 kJ·mol−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Capacitat calorífica molar | 28,12 J·mol−1·K−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pressió de vapor | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propietats atòmiques | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estats d'oxidació | 3, 2, 1 (òxid bàsic) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegativitat | 1,24 (escala de Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energies d'ionització | 1a: 589,3 kJ·mol−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2a: 1.150 kJ·mol−1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3a: 2.194 kJ·mol−1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radi atòmic | 176 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radi covalent | 189±6 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Miscel·lània | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estructura cristal·lina | Hexagonal | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ordenació magnètica | Paramagnètic a 300 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Resistivitat elèctrica | (t, a,) (poli) 0,860 µΩ·m | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conductivitat tèrmica | 14,5 W·m−1·K−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dilatació tèrmica | (t, a,) (poli) 12,2 µm/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Velocitat del so (barra prima) | (20 °C) 2.830 m·s−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mòdul d'elasticitat | 69,9 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mòdul de cisallament | 28,3 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mòdul de compressibilitat | 44,4 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Coeficient de Poisson | 0,237 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Duresa de Vickers | 589 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Duresa de Brinell | 814 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nombre CAS | 7440-52-0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Isòtops més estables | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Article principal: Isòtops de l'erbi | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
El mineral gadolinita de fórmula, descobert en una mina a prop de la ciutat d'Ytterby, Suècia, fou la font d’un gran nombre dels lantanoides. El 1843, el químic suec Carl Gustaf Mosander (1797-1858) separà de la gadolinita tres òxids, que anomenà yttria, erbia i terbia, i proposà l'existència dels elements erbi i terbi, noms derivats d'Ytterby.[3]
Com es podria esperar, tenint en compte les similituds entre els seus noms i propietats, els científics aviat van confondre erbia i terbia i, cap al 1877, havien invertit els noms. L'òxid que Mosander anomenà erbia ara es diu terbia i viceversa. L’erbia d’aquest període es demostrà més tard que constava de cinc òxids, actualment coneguts com a erbia, escandia, holmia, tulia i ytterbia. El 1906, el químic francès Georges Urbain (1872-1938), i el 1907 l'estatunidenc Charles James (1880-1928), de forma independent, aconseguiren aïllar l'òxid d'erbi bastant pur.[4][5][6]
Finalment, els químics alemanys Wilhelm Klemm (1896-1985) i Heinrich Bommer el 1937 pogueren aïllar per primera vegada l'erbi en estat elemental reduint el clorur anhidre amb vapor de potassi, segons la reacció:[7][6]
La concentració d'erbi a l'escorça terrestre és d'aproximadament 3,5 ppm (≈ 2,8 mg/kg), ocupant el lloc 45 per ordre d'abundància dels elements químics i la quarta dels lantanoides.[8] Molts minerals contenen erbi, però en quantitats molt baixes. Els que superen el 2 % són: yftisita-(Y) 4,44 %, samarskita-(Yb) 3,11 %, prosxenkoïta-(Y) 2,56 %, adamsita-(Y) 2,43 %, gagarinita-(Ce) 2,34 %, maoniupingita-(Ce) 2,24 %, decrespignyita-(Y) 2,12 % i calcibeborosilita-(Y) 2,10 %.[9]
L'erbi s’obté principalment, juntament amb altres lantanoides, mitjançant un procés de bescanvi d’ions a partir dels minerals xenotima i de l'euxenita , malgrat que en contenen percentatges molt baixos. La demanda ha anat creixent en els darrers anys, estimant-se una producció mundial de 1000 tones/any en l'actualitat, fonamentalment en forma d'òxid d'erbi.[8]
L'erbi és un metall de la sèrie dels lantanoides, té una densitat de 9,066 g/cm³, un punt de fusió de 1 529 °C i un punt d'ebullició de 2 868 °C. És dúctil i mal·leable. Té una lluïssor metàl·lica platejada. És prou tou per a poder ser tallat amb un ganivet. És relativament estable a temperatura ambient.[6] La seva configuració electrònica és [Xe] (4f )12(6s)2.[10]
Quant a les propietats magnètiques, l'erbi presenta un paramagnetisme molt fort per sobre dels aproximadament –188 °C. Entre els –188 °C i els –253 ° C el metall és antiferromagnètic, i per sota aquesta temperatura està disposat en una estructura ferromagnètica cònica.[10]
L'erbi s'oxida lentament exposat a l’aire i es crema fàcilment per formar òxid d'erbi, rosa, l'únic òxid conegut:[11]
És força electropositiu i sempre actua com a trivalent. Reacciona lentament amb aigua freda i força ràpidament amb aigua calenta per formar hidròxid d'erbi:[11]
Reacciona amb tots els halògens donant els corresponents halogenurs d'erbi(3+) que són acolorits:[11]
Es dissol fàcilment en àcid sulfúric diluït per formar solucions que contenen els ions erbi(3+) grocs, que existeixen com a complexos .[11]
Altres composts d'erbi(3+) són: el nitrat d'erbi—aigua(1/5) , l'acetat d'erbi—aigua(1/4) , l'hidrur d'erbi , el sulfur d'erbi , el tel·lurur d'erbi , el tetraborur d'erbi , el nitrur d'erbi o el silicur d'erbi .[6]
L'erbi natural és una barreja de sis isòtops estables: erbi 166 (33,5 %), erbi 168 (26,98 %), erbi 167 (22,87 %), erbi 170 (14,91 %), erbi 164 (1,6 %) i erbi 162 (0,14 %). Sense comptar els isòmers nuclears, es coneixen un total de 30 isòtops radioactius d'erbi. El seu nombre màssic varia entre 142 i 177. Tots els isòtops radioactius de l'erbi són relativament inestables: les seves semivides varien entre 1 segon (erbi 145) i 9,4 dies (erbi 169).[10]
L'erbi s'usa com a colorant de color rosa en vidre i ceràmica. També és usat com a component dels vidres de certs filtres fotogràfics,[12] i en la fabricació d'ulleres de seguretat per protegir els ulls dels raigs làser que operen en la zona de l'infraroig.[13] L'òxid d'erbi es pot estendre sobre vidre o plàstic amb finalitats de visualització, com ara monitors, pantalles de mòbils i pantalles de portàtils, entre d'altres. El 2021 la indústria del vidre consumí el 20 % de la producció d'òxid d'erbi.[14]
Els amplificadors òptics són dispositius de fibra òptica que amplifiquen un senyal òptic directament, sense la necessitat de convertir el senyal al domini elèctric, amplificar en elèctric i tornar a passar a òptic. Aquests amplificadors utilitzen fibra dopada, normalment amb erbi, i necessiten un bombament extern amb un làser d'ona contínua a una freqüència òptica lleugerament superior a la que amplifiquen. Típicament, les longituds d'ona de bombament són 630 nm o 1.480 nm i per obtenir els millors resultats quant a soroll, s'ha de realitzar en la mateixa direcció que el senyal.[15][16]
L'erbi 167 té una gran capacitat d'absorció de neutrons (secció eficaç B = 654,8 barn), raó per la qual el seu òxid s'utilitza en la fabricació de les barres de combustible dels reactors nuclearsper a millorar el seu rendiment.[17]
L'erbi és un component dels làsers Er-YAG (granat d'alumini i itri dopat amb erbi) que emet radiació infraroja amb una longitud d'ona de 2 940 nm; i dels làsers Er,Cr-YSGG (granat d'escandi, gal·li i itri dopat amb erbi i crom), que produeix una radiació de longitud d'ona de 2 780 nm, també de radiació infraroja.[18] Es fan servir en medicina en aplicacions de dermatologia (eliminació de cicatrius, arrugues, tractament de malalties de la pell, etc.) i d'odontologia (cirurgia dental i eliminació de càries).[8]
Per altra banda, s'empra el radionúclid erbi 169, en forma de citrat, pel tractament de les artritis durant els brots inflamatoris de les articulacions petites de la mà i el peu, quan fracassa el tractament intraarticular amb corticoides, o quan aquest està contraindicat.[19] L'erbi 169 té un període de semidesintegració de 9,375 d i decau per emissió β–, d'energies baixes (el 55 % de 351 keV i el 45 % de 342 keV) sense emissió de radiació γ,[20] segons la reacció:[21]
Com potencials aplicacions futures caldria destacar l'ús de nanocristalls o nanopartícules dopades amb a bioimatge (mitjançant conversió ascendent de llum, up conversion) i en computació i internet quàntics.[8]
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.