ユウロピウム

ユウロピウム（英: europium [jʊˈroʊpiəm]）は、原子番号63の元素である。元素記号は Eu。希土類元素、ランタノイド元素に属する。

サマリウム ← ユウロピウム → ガドリニウム - ↑ Eu ↓ Am 63Eu 周期表
外見
銀白色
一般特性
名称, 記号, 番号	ユウロピウム, Eu, 63
分類	ランタノイド
族, 周期, ブロック	n/a, 6, f
原子量	151.964
電子配置	[Xe] 4f7 6s2
電子殻	2, 8, 18, 25, 8, 2（画像）
物理特性
相	固体
密度（室温付近）	5.264 g/cm3
融点での液体密度	5.13 g/cm3
融点	1099 K, 826 °C, 1519 °F
沸点	1802 K, 1529 °C, 2784 °F
融解熱	9.21 kJ/mol
蒸発熱	176 kJ/mol
熱容量	(25 °C) 27.66 J/(mol·K)
蒸気圧
圧力 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k 温度 (K) 863 957 1072 1234 1452 1796
原子特性
酸化数	3, 2（弱塩基性酸化物）
電気陰性度	? 1.2（ポーリングの値）
イオン化エネルギー	第1： 547.1 kJ/mol
	第2： 1085 kJ/mol
	第3： 2404 kJ/mol
原子半径	180 pm
共有結合半径	198 ± 6 pm
その他
結晶構造	立方晶系
磁性	常磁性[1]
電気抵抗率	(r.t.) (poly) 0.900 µΩ⋅m
熱伝導率	(300 K) est. 13.9 W/(m⋅K)
熱膨張率	(r.t.) (poly) 35.0 μm/(m⋅K)
ヤング率	18.2 GPa
剛性率	7.9 GPa
体積弾性率	8.3 GPa
ポアソン比	0.152
ビッカース硬度	167 MPa
CAS登録番号	7440-53-1
主な同位体
詳細はユウロピウムの同位体を参照
同位体 NA 半減期 DM DE (MeV) DP 150Eu syn 36.9 y ε 2.261 150Sm 151Eu 47.8 % 5 × 1018 y α 147Pm 152Eu syn 13.516 y ε 1.874 152Sm β- 1.819 152Gd 153Eu 52.2 % 中性子90個で安定
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名称

地名のヨーロッパにちなんで名づけられた。

性質

銀白色の金属で、ナイフで切ることができるほど柔らかい。常温、常圧で安定な結晶構造は体心立方構造 (BCC) で、比重は5.24、融点は822 °C、沸点は1527 °C（融点、沸点とも異なる実験値あり）。希土類元素中でも反応性が高いことで知られ、単体は空気中で速やかに酸化され、水に対してはカルシウムと同程度の反応性を持つ。熱水、酸には易溶。アンモニア（液体）に溶ける。ハロゲン元素と反応し3価のハロゲン化物を生成する。

原子価は+2, +3価があり、一般的には3価のほうが安定で、無色の2価のイオンは水溶液中では酸化されやすく、淡桃色の3価のイオンになる。標準酸化還元電位は以下の通りである。

${\displaystyle {\ce {Eu^{3+}(aq){}+{\mathit {e}}^{-}\ =\ Eu^{2+}(aq)\ }}}$ ${\displaystyle (\ E^{\circ }=-0.35\,\mathrm {V} )}$

しかし希土類元素中では最も安定な2価状態をとり、硫酸ユウロピウム(II) EuSO₄ が水に難溶性であるなど2価の化合物はストロンチウムに類似の性質を示す。このため自然界ではユウロピウムは斜長石などアルカリ土類金属を含む鉱物中に見出されることが多く、モナズ石など通常の希土類鉱物中の含有率は異常に少ない（ユウロピウム異常）。

発光挙動は+3価が赤色であるのに対して、+2価は周辺環境によって青色、緑色、黄色と変化する^[2]。

用途

カルコゲン化ユウロピウムは磁性半導体として重要。カルコゲンとは硫黄、セレンなどの第16族元素のことである（酸素は除かれる場合がある）。

酸化イットリウム(III) Y₂O₃などに酸化ユウロピウム(III) Eu₂O₃ をドープした化合物はブラウン管カラーテレビの発光面、3波長形蛍光灯の蛍光体などに使われている。青色発光ダイオードが製品化されてからは、Euドープのαサイアロンが青色の補色である黄色―琥珀色蛍光体として用いられ、白色ダイオードを実現するのに用いられている。

歴史

ウジェーヌ・ドマルセー (E.A.Demarçay) が1896年に発見し^[3]、1901年に単離に成功した。

2024年、事故を起こした東京電力福島第一原子力発電所2号機の格納容器から0.7gの物質を採取。物質の簡易鑑定した際にユウロピウム154が検出され、核燃料由来の炉心溶融物（燃料デブリ）である証拠とされた^[4]。

ユウロピウムの化合物

原子価は2価および3価のものがある。

• 酸化ユウロピウム(II) (EuO)
• 酸化ユウロピウム(III) (Eu₂O₃) - セスキ酸化ユウロピウム
• 塩化ユウロピウム(II) (EuCl₂)
• 硫化ユウロピウム(II) (EuS)
• セレン化ユウロピウム(II) (EuSe)
• テルル化ユウロピウム(II) (EuTe)
• オキシ塩化ユウロピウム (EuOCl)
• 硫酸ユウロピウム(III) (Eu₂S₃O₁₂)
• 硝酸ユウロピウム(III) (EuN₃O₉)
• 酢酸ユウロピウム(III) (EuC₆H₉O₆)

同位体

→詳細は「ユウロピウムの同位体」を参照

ユウロピウムの安定同位体は、¹⁵³Euのみである。しかし、¹⁵¹Euは長い半減期を持った核種であるため、現在の地球において、¹⁵¹Euも天然に比較的まとまった量が存在している。