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.

Fysische eigenschappen van erbium

Eigenschappen van het erbium atoom

Mechanische eigenschappen van erbium

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

Toelichting op de chemische eigenschappen van erbium

Erbium metaal wordt langzaam in de lucht "verbrand" tot erbium(III)oxide:

• 4 Er + 3 O2 → 2 Er2O3

Erbium is sterk elektropositief en reageert langzaam met koud water en snel met warm water om erbiumhydroxide te vormen:

• 2 Er (s) + 6 H2O (l) → 2 Er (OH) 3 (aq) + 3 H2 (g)

Erbium metaal reageert met alle halogenen:

• 2 Er (s) + 3 F2 (g) → 2 ErF3 (s) [roze]
• 2 Er (s) + 3 Cl2 (g) → 2 ErCl3 (s) [paars]
• 2 Er (s) + 3 Br2 (g) → 2 ErBr3 (s) [paars]
• 2 Er (s) + 3 I2 (g) → 2 ErI3 (s) [paars]

Erbium lost op in verdund zwavelzuur bevattende gehydrateerde Er(III) -ionen, die bestaan rozerood [Er (OH2) 9] 3 + hydratatie complexen:

• 2 Er (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Er3 + (aq) + 3 SO2
• 4 (aq) + 3 H2 (g)

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.

Gezondheid

Erbium heeft geen biologische rol, maar erbium zouten stimuleren de stofwisseling. Mensen verbruiken gemiddeld 1 milligram erbium per jaar. De hoogste concentratie erbium bij mensen zit in de botten, maar er bevindt zich ook erbium in nieren en lever. Erbium is in geringe mate giftig bij inname, de erbium verbindingen zijn niet giftig. Metallisch erbium als stof is brand en explosie gevaarlijk.