Erbium: Het element
Erbium, symbool Er en atoomnummer 68, het is een zilverwit chemisch element uit de lanthanide reeks. Erbium wordt in de natuur gevonden in een chemische verbinding met andere elementen. Het is een element dat werd gevonden in de mineraal gadolinite in de Zweedse plaats Ytterby, waarin ook de elementen yttrium, ytterbium en terbium voorkomen. Het element is vernoemd naar deze plaats, waar het in 1842 door Carl Gustaf Mosander is ontdekt.Erbium in het periodiek systeem
Voornaamste toepassingen van erbium zijn gebaseerd op driewaardig Er. Het is een zacht kneedbaar metaal, dat redelijk stabiel is in lucht en minder snel oxideert dan de andere lanthaniden. De erbiumzouten zijn roze en het element toont een scherpe absorptiespectrum van licht. Het metaal wordt vooral toegepast binnen de geavanceerde elektronische en optische industrie.| Naam | Sym- bool | Kleur | Atoom- nummer | Standaard- atoomgewicht | Catagorie | Groep blok | Periode | Elektron- configuratie |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Erbium | Er | Zilver-wit | 68 | +/- 167,3 | Lanthaniden | Groep n/a f-blok | Periode 6 | [Xe] 4f12 6s2 per schil 2, 8, 18, 30, 8, 2 |
Fysische eigenschappen van erbium
| Fase | Smeltpunt | Kookpunt | Dichtheid g/cm3 | Smeltwarmte KJ/mol | Verdampingswarmte KJ/mol | Molaire warmtecapaciteit J/mol.K |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Vast | 1802 K (1529 °C, 2784 °F) | 3141 K (2868 °C, 5194 °F) | Vast bij kt: 9,066 vloeibaar bij smeltpunt: 8,86 | 19,90 | 280 | 28,12 |
Eigenschappen van het erbium atoom
| Oxidatie- toestanden | Electro- negativiteit Pauling scale | Ionisatie- energie kJ/mol | Atoom- radius | Kristal- structuur | Warmte- uitzetting µm/m.K (bij r.t.) | Warmte- geleiding W/m.K | Elektrische weerstand µΩ•m (r.t.) | Magnetisme |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 3, 2, 1 basische oxide | 1,24 | 1st: 589.3 2nd: 1150 3rd: 2194 | empirisch: 176 pm Covalent: 189±6 pm | hexagonal close-packed (hcp) | 12.2 | 14.5 | 0.860 | para- magnetisch bij 300 K |
Mechanische eigenschappen van erbium
| Elasticiteitsmodulus | afschuifmodulus | Bulk modulus | Poisson ratio | Hardheid |
|---|---|---|---|---|
| 69.9 GPa | 28.3 GPa | 44.4 GPa | 0.237 | Vickers: 430–700 MPa Brinell: 600–1070 MPa |
Isotopen van erbium
Natuurlijk voorkomende erbium is samengesteld uit 6 stabiele isotopen, 162Er, 164er, 166Er, 167Er, 168Er, en 170Er met 166Er als het meest voorkomende element. Er zijn 29 radioisotopen geïnventariseerd, de meest stabiele zijn 169Er met een halfwaardetijd van 9,4 d, 172 Er met 49,3 uur, 160Er met 28.58 uur, 165Er met 10.36 uur en 171Er met een halfwaardetijd van 7,516 uur. De resterende radioactieve isotopen hebben halfwaardetijden van minder dan 3,5 uur; de meeste van deze laatste groep zelfs minder dan 4 minuten.Stabielste isotopen van erbium
| Isotoop | NA% | Halveringstijd | Verval via | Vervalenergie (MeV) | Vervalproducten |
|---|---|---|---|---|---|
| 160Er | Synthetisch | 28,6 uur | ε | 0,33 | 160Ho |
| 162Er | 0,14 | 1,4x10↑14 jaar | (α) | 1,65 | 158Dy |
| 162Er | [/TD][TD]1,4x10↑14 jaar | (β+β+) | 1.8445 | 162Dy | |
| 164Er | 1.60 | --- | (α) | 1.3041 | 160Dy |
| 164Er | [/TD][TD] | (β+β+) | 0.0241 | 164Dy | |
| 165Er | synthetisch | 10.36 uur | ε | 0,376 | 165Ho |
| 166Er | 33.50 | --- | (α) | 0.8309 | 162Dy |
| 167Er | 22.87 | --- | (α) | 0.6657 | 163Dy |
| 168Er | 26.98 | --- | (α) | 0.5527 | 164Dy |
| 169Er | synthetisch | 9.4 dagen | β− | 0.351 | 169Tm |
| 170Er | 14.91 | 3.2×1017 jaar | (α) | 0.0502 | 166Dy |
| 170Er | [/TD][TD] | (β−β−) | 0.6536 | 170Yb | |
| 171Er | syn | 7.516 uur | β− | 1.490 | 171Tm |
| 172Er | syn | 49.3 uur | β− | 0.891 | 172Tm |
Toelichting op de chemische eigenschappen van erbium
Erbium metaal wordt langzaam in de lucht "verbrand" tot erbium(III)oxide:Het vóórkomen van erbium
De concentratie van erbium in de aardkorst is ongeveer 2,8 mg / kg en in het zeewater 0.9 ng / liter. Het element wordt niet in de natuur gevonden als zuiver element, maar als verbindingen in ertsen. Het is moeilijk en dus duur om deze elementen (lanthaniden) van elkaar te scheiden, maar de ion-exchangechromatography methoden die ontwikkeld zijn in de 20ste eeuw hebben de productiekosten drastisch verlaagd. De belangrijkste commerciële bronnen van erbium zijn de mineralen xenotiem en euxenite, en het meest recent, een bepaalde klei in China. China is hierdoor uitgegroeid tot de belangrijkste leverancier van dit element.Toepassingen van erbium
- Erbium wordt gebruikt als een fotografische filter.
- Gebruikt in de nucleaire technologie in de neutronen absorberende regelstaven.
- Erbium wordt gebruikt als een metallurgische additief. Wanneer toegevoegd aan vanadium legeringen verlaagt het de hardheid en verbetert de bewerkbaarheid.
- Erbium oxide heeft een roze kleur, en wordt soms gebruikt als kleurstof voor glas en porselein. Het glas wordt gebruikt in zonnebrillen en sieraden.
- Erbium gedoteerde optische silica-glasvezels die op grote schaal worden gebruikt in optische communicatie.
- Een erbium-nikkellegeringen Er3Ni heeft een ongewoon hoge specifieke warmtecapaciteit bij zeer lage temperaturen en wordt gebruikt in cryocoolers; een mengsel van 65% Er3Co en 35% Er0.9Yb0.1Ni voert de specifieke warmtecapaciteit nog verder op.
- Een grote verscheidenheid aan medische toepassingen (onder andere dermatologie, tandheelkunde) maken gebruik van erbium-ion's emissie, die sterk wordt geabsorbeerd in water. Deze ondiepe weefselbereik van de laserenergie is nodig voor laserchirurgie en in de tandheelkunde voor de verwijdering van carieus weefsel met lasers.
