Europium

Europium (chemická značka Eu, latinsky Europium) je měkký, stříbřitě bílý, vnitřně přechodný kovový prvek, 7. člen skupiny lanthanoidů. Z této skupiny je prakticky nejžádanějším prvkem díky svému uplatnění při výrobě barevných televizních obrazovek, kde funguje jako luminofor.

Europium
[Xe] 4f7 6s2   Eu 63
↓ Periodická tabulka ↓
Obecné
Název, značka, číslo	Europium, Eu, 63
Cizojazyčné názvy	lat. Europium
Skupina, perioda, blok	6. perioda, blok f
Chemická skupina	Lanthanoidy
Identifikace
Registrační číslo CAS	7440-53-1
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost	151,964
Elektronová konfigurace	[Xe] 4f7 6s2
Elektronegativita (Paulingova stupnice)	1,2
Mechanické vlastnosti
Hustota	5,264 g/cm3; Hustota při teplotě tání:5,13 g/cm3
Skupenství	Pevné
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání	826 °C (1 099,15 K)
Teplota varu	1529 °C (1 802,15 K)
Elektromagnetické vlastnosti
Bezpečnost
GHS02 [1] Nebezpečí[1]
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P {{{izotopy}}}
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Samarium ≺ Eu ≻ Gadolinium ⋎ Am

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti

Europium je stříbřitě bílý, měkký přechodný kov.

V porovnání s ostatními lanthanoidy má největší kovový poloměr, a díky tomu je i nejreaktivnější.^[2] S vodou reaguje podobně jako vápník, na vzduchu hoří při teplotách nad 150 °C za vzniku oxidu:

2 Eu + 6 H₂O → 2 Eu(OH)₃ + 3 H₂

4 Eu + 3 O₂ → 2 Eu₂O₃

Od ostatních prvků skupiny lanthanoidů se europium značně odlišuje nižší teplotou tání i varu a nižší hustotou, než jaká by mu příslušela na jeho místě v periodické tabulce prvků. Nejvýraznějším rozdílem je ale skutečnost, že kromě stabilního mocenství Eu³⁺ jsou značně stálé i sloučeniny dvojmocného europia Eu²⁺.

Chemické vlastnosti jeho solí v mocenství Eu³⁺ jsou značně podobné sloučeninám ostatních lanthanoidů a hliníku. Všechny tyto prvky tvoří například vysoce stabilní oxidy, které nereagují s vodou a jen velmi obtížně se redukují. Ze solí anorganických kyselin jsou důležité především fluoridy a fosforečnany, jejich nerozpustnost ve vodě se používá k separaci lanthanoidů od jiných kovových iontů. Europité soli mají obvykle narůžovělou barvu.

Chemické vlastnosti jeho solí v mocenství Eu²⁺ jsou značně podobné sloučeninám vápníku a dalších kovů alkalických zemin. Důležitou vlastností je zde rozpustnost hydroxidu Eu(OH)₂, čehož je možné využít k oddělení od zbylých lanthanoidů, jejichž hydroxidy jsou ve vodě prakticky nerozpustné. Soli Eu²⁺ jsou bezbarvé.

Historie objevu

Roku 1890 objevil Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran neznámé emisní čáry ve spektru frakce ze separace prvků vzácných zemin s převahou samaria a gadolinia a přiřadil je doposud neznámému prvku z řady lanthanoidů.

Izolaci čistého prvku provedl teprve v roce 1901 francouzský chemik Eugène-Antole Demarçay a pojmenoval ho po kontinentu Evropa.

Výskyt a výroba

Europium je v zemské kůře obsaženo pouze v koncentraci asi 1,2 mg/kg, o jeho obsahu v mořské vodě údaje chybí. Ve vesmíru připadá jeden atom europia na 400 miliard atomů vodíku.

V přírodě se europium vyskytuje pouze ve formě sloučenin. Neexistují však ani minerály, v nichž by se některé lanthanoidy (prvky vzácných zemin) vyskytovaly samostatně, ale vždy se jedná o minerály směsné, které obsahují prakticky všechny prvky této skupiny. Mezi nejznámější patří monazity (Ce,La,Th,Nd,Y)PO₄ a xenotim, chemicky fosforečnany lanthanoidů , dále bastnäsity (Ce,La,Y)CO₃F– směsné flourouhličitany prvků vzácných zemin a např. minerál samarskit ((Y,Ce,U,Fe)₃(Nb,Ta,Ti)₅O₁₆).

Velká ložiska těchto rud se nalézají ve Skandinávii, USA, Číně a Vietnamu. Významným zdrojem jsou i fosfátové suroviny – apatity z poloostrova Kola v Rusku. V roce 2018 byl ohlášen nález ložiska bohatého na yttrium, dysprosium, europium a terbium poblíž japonského ostrůvku Minamitori (asi 1 850 km jihovýchodně od Tokia).^[3]

Vzhledem k omezené dostupnosti hrozí v nejbližších letech kritický nedostatek zdrojů prvku pro technologické využití.^[4] Výše uvedený nález by mohl tuto situaci změnit.

Při průmyslové výrobě prvků vzácných se jejich rudy nejprve louží směsí kyseliny sírové a chlorovodíkové a ze vzniklého roztoku solí se přídavkem hydroxidu sodného vysráží hydroxidy.

Separace jednotlivých prvků se provádí řadou různých postupů – kapalinovou extrakcí, za použití ionexových kolon nebo selektivním srážením nerozpustných komplexních solí.

Příprava čistého kovu se obvykle provádí elektrolýzou směsi roztavených chloridů europitého EuCl₃, vápenatého CaCl₂ a sodného NaCl. V některých postupech se využívá i redukce oxidu europia Eu₂O₃ elementárním lanthanem:

Eu₂O₃ + 2 La → 2 Eu + La₂O₃

Použití a sloučeniny

Velká většina vyrobeného europia je v současné době^[kdy?] zpracovávána při výrobě barevných televizních obrazovek. Přitom se na vnitřní stěnu obrazovky, která je vlastně katodovou trubicí, nanášejí látky – luminofory, které po dopadu urychleného elektronu vydávají elektromagnetické záření ve viditelné oblasti spektra.

Existuje celá řada luminoforů, které se vzájemně liší intenzitou a barvou emitovaného záření. Pro trojmocné europium Eu³⁺ se nejčastěji jako nosič používá směsný oxid a sulfid yttria Y₂O₂S. Jako nosič dvojmocného europia Eu²⁺ se uvádí sloučenina BaFBr. Luminofory na bázi Eu³⁺ vydávají červené záření, luminofory obsahující Eu²⁺ emitují světlo modro-fialové barvy.

Ze sloučenin europia se také vyrábějí luminiscenční barviva a hmoty, které jsou schopny světélkovat až po dobu několika dnů po několikaminutovém ozáření světlem.