铕

铕
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铕铕 [1] 是一种金属元素，银白色，能燃烧成氧化物；氧化物近似白色。铕为铁灰色金属，熔点822°C，沸点1597°C，密度5.2434g/㎝³；是稀土元素中密度最小、最软和最易挥发的元素。铕为稀土元素中最活泼的金属：室温下，铕在空气中立即失去金属光泽，很快被氧化成粉末；与冷水剧烈反应生成氢气；铕能与硼、碳、硫、磷、氢、氮等反应。铕广泛用于制造反应堆控制材料和中子防护材料。用作彩色电视机的荧光粉，在铕(Eu)激光材料及原子能工业中有重要的应用。

目录

名称来源

元素名来源于拉丁文，原意是“欧洲”。1896年由法国化学家德马尔盖发现。发现者，1896年，德马凯（E.Demarcay）发现，1904年，乌尔班（G.Urpain）制得了纯的铕的化合物。

发现历程  

铕的故事是稀土又称镧系元素的复杂历史的一部分，它开始于1803年铈的发现。1839年，Carl Mosander从铈中分离了其它两种元素：镧和一个他称之为didymium的元素，其实它是镨和钕混合物，在1879年，Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran分离出了钐，但仍然是不纯的。在1886年Jean Charles Galissard de Marignac从中提取了钆，但这个故事还是没有结束。在1901年，Eugène-Anatole Demarçay开展一连串艰苦的硝酸钐镁结晶工作，然后分离产生了另一种新的元素铕 [2] 。稀土元素的发现从18世纪末到20世纪初，经历了100多年，发现了数十个，但只肯定了其中的十几个。铕被认为是20世纪初被发现的一个稀土元素。1892年布瓦博德朗利用光谱分析，鉴定钐中存在两种新元素，分别命名为Zε和Zζ 。后来在1906年，德马凯经过研究，确定新元素命名为这两种元素其实是同一个元素，并命名为 europium，元素符号Eu。铕和另一个稀土元素镥的发现就完成了自然界中存在的所有稀土元素的发现。它们俩的发现可以认为是打开了稀土元素发现的第四座大门，完成了稀土元素发现的第四阶段。

矿藏分布

铕在地壳中的含量为0.000106%，是最稀有的稀土元素，主要存在于独居石和氟碳铈矿中，自然界有两种铕的同位素：铕151和铕153。很少量地存在于独居石中

物理性质

铕是一种金属元素，银白色，元素描述：第一电离能为5.67电子伏特。能燃烧成氧化物；氧化物近似白色。 分子式： Eu 分子量： 151.964 颜色及外观： 银色 稳定性： 空气中极易氧化,应保存在氩气中 铕为铁灰色金属，熔点822°C，沸点1597°C，密度5.2434克/厘米3；是稀土元素中密度最小、最软和最易挥发的元素。铕为稀土元素中最活泼的金属：室温下，铕在空气中立即失去金属光泽，很快被氧化成粉末；与冷水剧烈反应生成氢气；铕能与硼、碳、硫、磷、氢、氮等反应。铕广泛用于制造反应堆控制材料和中子防护材料。 元素名称：铕 元素原子量：152.0 元素类型：金属 原子体积:(立方厘米/摩尔)：28.9 元素在太阳中的含量:(ppm)：0.0005 元素在海水中的含量:(ppm) 太平洋表面 0.0000001 地壳中含量：（ppm）：2.1 原子序数：63 元素符号：Eu 元素中文名称：铕 元素英文名称：Europium 相对原子质量：151.9 核内质子数：63 核外电子数：63 核电荷数：63 相对原子质量：151.96 常见化合价： +2,+3 电负性： 1.2 外围电子层排布：4f76s2 核外电子排布： 2,8,18,25,8,2 电子层：KLMNOP 电子数：2-8-18-32-18-8 同位素及放射线：Eu-147[24.4d] Eu-148[54.5d] Eu-149[93.1d] Eu-150[36y] Eu-151 Eu-152[13.5y] *Eu-153 Eu-154[8.6y] Eu-155[7.4y] Eu-156[15.2d] 电子亲合和能：0 KJ·mol-1 第一电离能：546.5 KJ·mol-1 第二电离能： 1085 KJ·mol-1 第三电离能：2404 KJ·mol-1 单质密度： 5.259 g/cm3 单质熔点： 822.0 ℃ 单质沸点： 1597.0 ℃ 原子半径： 2.56 埃 离子半径： 1.07(+2) 埃 0.95(+3)埃 共价半径： 1.85 埃 常见化合物： 无 氧化态： Main Eu3+ Other Eu2+ 质子质量：1.05399E-25 质子相对质量：63.441 所属周期：6 所属族数：IIIB 摩尔质量：152 最高价氧化物： 密度：5.259 熔点：822.0 沸点：1597.0 晶胞参数： a = 458.1 pm b = 458.1 pm c = 458.1 pm α = 90° β = 90° γ = 90° 电离能 (kJ /mol) M - M+ 546.7 M+ - M2+ 1085 M2+ - M3+ 2404 M3+ - M4+ 4110 维氏硬度：167MPa 晶体结构：晶胞为体心立方晶胞，每个晶胞含有2个金属原子。 颜色和状态：银白色金属 原子半径：2.56 常见化合价+2,+3

主要用途

铕（Eu）：1901年，德马凯（Eugene-Antole Demarcay）从“钐”中发现了新元素，取名为铕（Europium）。这大概是根据欧洲（Europe）一词命名的。氧化铕大部分用于荧光粉。Eu3+ 用于红色荧光粉的激活剂，Eu2+用于蓝色荧光粉。Y2O2S:Eu3+ 是发光效率、涂敷稳定性、回收成本等最好的荧光粉。再加上对提高发光效率和对比度等技术的改进，故正在被广泛应用。 近些年氧化铕还用于新型X射线医疗诊断系统的受激发射荧光粉。氧化铕还可用于制造有色镜片和光学滤光片，用于磁泡贮存器件，在原子反应堆的控制材料、屏蔽材料和结构材料中也能一展身手。因它的原子比任何其他元素都能吸收更多的中子，所以常用于原子反应堆中作吸收中子的材料。此外，可用作彩色电视机的荧光粉，这些荧光粉发出闪亮的红色，用来制造电视荧光屏；激光材料等。

化学性质

铕为稀土元素中最活泼的金属：室温下，铕在空气中立即失去金属光泽，很快被氧化成粉末；与冷水剧烈反应生成氢气；铕能与硼、碳、硫、磷、氢、氮等反应。铕广泛用于制造反应堆控制材料和中子防护材料。   氧化铕 英文名europium oxide；europia 分子式：Eu2O3 带淡红色的粉末。相对密度7.42.熔点2002度。不溶于水，溶于酸。能吸收空气中二氧化碳和水。 制法 [5] ： 萃取法 以处理独居石或混合稀土矿所得的氯化稀土溶液为原料。用P204-煤油-HCL-ReCl3体系萃取，首先进行钕钐分组，萃余液用以提取轻稀土，将钐及重稀土萃入有机相，然后用2.0mg/L HcL反萃中稀土，得中稀土钐富集物，经锌粉还原，碱度法提取铕后，在京草酸沉淀，分离，烘干，灼烧，制的氧化铕。 毒性：稀土元素的盐能降低血酶原的含量，使其失活，并抑制凝血活素的生成，使纤维蛋白原沉淀，催化分解磷酸化合物。稀土元素的毒性随原子量增加而减弱。工作时需带防毒面罩，如有放射性要进行特殊的防护，对粉尘应防止散落。 氢氧化铕： 分子式： Eu(OH)3.xH2O 分子量： 202.96 颜色及外观： 白色 溶解性： 不溶于水, 微溶于酸 稳定性： 轻微吸湿 三氯化铕： 通常以水合物的形式存在 分子式： EuCl3.6H2O 分子量： 366.41 颜色及外观： 白色 溶解性： 溶于水，微溶于酸 稳定性： 轻微吸湿 硫酸铕： 硫酸铕分子式： Eu2(SO4)3.xH2O 分子量： 592.10 颜色及外观： 粉红色晶体 溶解性： 可溶于水，微溶于酸 稳定性： 轻微吸湿 氟化铕： 分子式： EuF3分子量： 208.96 颜色及外观： 白色 溶解性： 不溶于水, 微溶于酸 稳定性： 轻微吸湿 硝酸铕： 分子式： Eu(NO3)3.6H2O CAS No. 10031-53-5 分子量： 337.97 颜色及外观： 晶体 溶解性： 溶于水和酸 稳定性： 轻微吸湿 碳酸铕： 分子式： Eu2(CO3)3.xH2O 分子量： 483.95 颜色及外观： 白色 溶解性： 溶于水，微溶于酸 稳定性： 轻微吸湿 醋酸铕： 分子式： Eu(O2C2H3)3.xH2O 分子量： 329.10 颜色及外观： 白色 溶解性： 溶于水，微溶于酸 稳定性： 轻微吸湿

应用领域

用作彩色电视机的荧光粉，在激光材料及原子能工业中有重要的应用。氧化铕大部分用于荧光粉。Eu3+用于红色荧光粉的激活剂，Eu2+用于蓝色荧光粉。Y2O2S:Eu3+是发光效率、涂敷稳定性、回收成本等最好的荧光粉。再加上对提高发光效率和对比度等技术的改进，故正在被广泛应用。近些年氧化铕还用于新型X射线医疗诊断系统的受激发射荧光粉 。氧化铕还可用于制造有色镜片和光学滤光片，用于磁泡贮存器件，在原子反应堆的控制材料、屏蔽材料和结构材料中也能一展身手。因它的原子比任何其他元素都能吸收更多的中子，所以常用于原子反应堆中作吸收中子的材料。此外，可用作彩色电视机的荧光粉，这些荧光粉发出闪亮的红色，用来制造电视荧光屏；激光材料等。稀土铕配合物 [7] 是一种兼具有机化合物高发光量子效率和无机化合物良好稳定性的红色荧光材料,具有很好的应用前景。 聚合物通常是隔热材料，但麻省理工学院的工程师们制造了一种导热的聚合物薄膜，这种薄膜比塑料薄膜薄，比许多金属（包括钢和陶瓷）更导热。该小组的研究成果发表在《自然通讯》上，可能会推动聚合物作为轻量、柔性和耐腐蚀的传统金属热导体的替代品发展，其应用范围从散热材料到电脑手机，用于汽车和冰箱中的冷却元件。将聚乙烯粉末溶解在溶剂中，促使其螺旋链膨胀并解开，通过自制的流动系统进一步解开分子链，将溶液吐到液氮冷却板上形成一层厚膜，然后将该厚膜加热并拉伸至薄膜。通过对薄膜成像发现，与普通聚合物（类似于缠结的意大利面）相比，其由具有规整排列的纳米纤维组成。目前研究小组的聚乙烯薄膜只能沿着构成薄膜的纤维的方向传导热量，下一步的实验计划是可以制备出具有良好导热性的各向同性聚合物，这样就可以替换很多导热材料。聚合物通常是隔热材料，但麻省理工学院的工程师们制造了一种导热的聚合物薄膜，这种薄膜比塑料薄膜薄，比许多金属（包括钢和陶瓷）更导热。该小组的研究成果发表在《自然通讯》上，可能会推动聚合物作为轻量、柔性和耐腐蚀的传统金属热导体的替代品发展，其应用范围从散热材料到电脑手机，用于汽车和冰箱中的冷却元件。将聚乙烯粉末溶解在溶剂中，促使其螺旋链膨胀并解开，通过自制的流动系统进一步解开分子链，将溶液吐到液氮冷却板上形成一层厚膜，然后将该厚膜加热并拉伸至薄膜。通过对薄膜成像发现，与普通聚合物（类似于缠结的意大利面）相比，其由具有规整排列的纳米纤维组成。目前研究小组的聚乙烯薄膜只能沿着构成薄膜的纤维的方向传导热量，下一步的实验计划是可以制备出具有良好导热性的各向同性聚合物，这样就可以替换很多导热材料。通常人们认为硒化锡热电材料的效率仅在500℃以上时才会显着提高。在500℃时，硒化锡晶体层开始自组织且热传导减少，而电荷载体保持移动，到目前为止，任何其他材料都没有这种结晶取向中的热电效应的效率。近日德国亥姆霍兹国家研究中心（HZB）的研究员借助于BESSY II红外光谱和PETRA IV的X射线同步加速器源的测量，结果表明：只要施加高压（高于10GPa），锡硒化物也可在室温下用作热电材料，其电子特性也从半导体变为半金属。该研究已发表在PhysicalChemistry Chemical Physics，通过理论计算和带结构计算对锡硒化物在很宽的温度和压力范围内的高效率做出了解释。为保证硒化锡成为碲化铋的适用经济的替代品，必须进行进一步的开发工作以确保其长期稳定性。

制造方法

常用真空蒸馏氧化铕和金属镧的混合物还原来制取 [8] 。富铕盐酸稀土制备超细高纯氧化铕的方法。一种富铕盐酸稀土制备超细高纯氧化铕的方法，是以富铕盐酸稀土为原料，其特征在于所述方法步骤如下： （1）配料混合：将富铕盐酸稀土、盐酸、水进行混合配料； （2）固－液分离：经过固－液分离，除去不溶性杂质，得到富铕盐酸稀土溶液料液，料液中稀土的浓度为0．1－1．2mol/L； （3）电化学还原：将上一步得到的富铕盐酸稀土溶液在电化学反应器的阴极将三价铕Eu3+还原为二价铕Eu2+，得到EuCl2溶液； （4）超声分馏萃取：在超声萃取设备中，加入EuCl2溶液、萃取液、洗液，三种物料配料的体积比为1∶0．5－5．0∶0．1－2．0，操作条件为超声频率19－80kHz，超声作用强度0．2－20．0W/cm2，操作温度为5－60℃，进行超声分馏萃取，中间出口液为EuCl2精制液，进入下一步； （5）电化学氧化：将上一步得到EuCl2精制液进入电化学反应器中，在电化学反应器的阳极，将二价铕Eu2+氧化为三价铕Eu3+，生成EuCl3精制液； （6）吸附除杂：在上一步得到的EuCl3精制液中，加入吸附除杂剂，进行进一步深度吸附除杂，经固－液分离，除去杂质，制得纯净的EuCl3精制液，进入下一步； （7）超声结晶沉淀：在超声结晶设备中，加入纯净的盐酸铕精制液、结晶沉淀剂碳酸氢铵或碳酸铵，盐酸铕精制液与结晶沉淀剂配料的摩尔比为1∶1．1－1．6，操作条件为超声频率19－80kHz，超声作用强度为0．2－20．0W/cm2，操作温度为5－60℃，进行超声结晶沉淀，生成碳酸铕Eu2（CO3）3结晶沉淀物，进入下一步； （8）固－液分离：经固－液分离，得到固相为碳酸铕Eu2（CO3）3结晶沉淀物，进入下一步； （9）干燥、灼烧：在25－800℃干燥，获得碳酸铕Eu2（CO3）3；在800－900℃下灼烧，获得Eu2O3含量≥99．99%，颗粒粒径为0．01－10．0μm的超细高纯氧化铕产品。

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53.铕(Eu)