Europium, le symbole est Eu et le numéro atomique est 63. En tant que membre typique du lanthanide, l'europium a généralement une valence +3, mais l'oxygène + une valence 2 est également courant. Il existe moins de composés d'europium avec un état de valence +2. Comparé à d’autres métaux lourds, l’europium n’a aucun effet biologique significatif et est relativement non toxique. La plupart des applications de l'europium utilisent l'effet phosphorescence des composés de l'europium. L'europium est l'un des éléments les moins abondants de l'univers ; Il n'y en a qu'environ 5 dans l'univers × 10 à 8 % de la substance est de l'europium.
L'europium existe en monazite
La découverte de l'Europium
L'histoire commence à la fin du XIXe siècle : à cette époque, d'excellents scientifiques commençaient à combler systématiquement les postes vacants dans le tableau périodique de Mendeleïev en analysant le spectre d'émission atomique. De l'avis d'aujourd'hui, ce travail n'est pas difficile et un étudiant de premier cycle peut le réaliser ; Mais à cette époque, les scientifiques ne disposaient que d’instruments de faible précision et d’échantillons difficiles à purifier. Par conséquent, tout au long de l’histoire de la découverte du Lanthanide, tous les « quasi » découvreurs n’ont cessé de faire de fausses déclarations et de se disputer les uns avec les autres.
En 1885, Sir William Crookes découvrit le premier signal, mais peu clair, de l'élément 63 : il observa une raie spectrale rouge spécifique (609 nm) dans un échantillon de samarium. Entre 1892 et 1893, le découvreur du gallium, du samarium et du dysprosium, Paul émile LeCoq de Boisbaudran, confirme cette bande et découvre une autre bande verte (535 nm).
Ensuite, en 1896, Eugène Anatole Demarçay sépara patiemment l'oxyde de samarium et confirma la découverte d'un nouvel élément de terre rare situé entre le samarium et le gadolinium. Il réussit à séparer cet élément en 1901, marquant la fin du voyage de découverte : « J'espère nommer ce nouvel élément Europium, avec le symbole Eu et la masse atomique d'environ 151. »
Configuration électronique
Configuration électronique :
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f7
Bien que l'europium soit généralement trivalent, il a tendance à former des composés divalents. Ce phénomène est différent de la formation de composés de valence +3 par la plupart des lanthanides. L'europium divalent a une configuration électronique de 4f7, car la coque f semi-remplie offre plus de stabilité, et l'europium (II) et le baryum (II) sont similaires. L'europium divalent est un agent réducteur doux qui s'oxyde dans l'air pour former un composé d'europium (III). Dans des conditions anaérobies, en particulier dans des conditions de chauffage, l'europium divalent est suffisamment stable et a tendance à s'incorporer au calcium et à d'autres minéraux alcalino-terreux. Ce processus d'échange d'ions est à la base de « l'anomalie négative de l'europium », c'est-à-dire que par rapport à l'abondance de chondrite, de nombreux minéraux de lanthanide tels que la monazite ont une faible teneur en europium. Par rapport à la monazite, la bastnaésite présente souvent moins d'anomalies négatives en europium, la bastnaésite est donc également la principale source d'europium.
L'europium est un métal gris fer avec un point de fusion de 822 °C, un point d'ébullition de 1597 °C et une densité de 5,2434 g/cm³； C'est l'élément le moins dense, le plus mou et le plus volatil parmi les éléments des terres rares. L'europium est le métal le plus actif parmi les éléments des terres rares : à température ambiante, il perd immédiatement son éclat métallique à l'air et s'oxyde rapidement en poudre ; Réagir violemment avec de l'eau froide pour générer de l'hydrogène gazeux ; L'europium peut réagir avec le bore, le carbone, le soufre, le phosphore, l'hydrogène, l'azote, etc.
Application de l'Europium
Le sulfate d'europium émet une fluorescence rouge sous la lumière ultraviolette
Georges Urbain, un jeune chimiste exceptionnel, a hérité de l'instrument de spectroscopie de Demarçay et a découvert qu'un échantillon d'oxyde d'yttrium(III) dopé à l'europium émettait une lumière rouge très brillante en 1906. C'est le début du long voyage des matériaux phosphorescents à l'europium – non seulement utilisé pour émettre de la lumière rouge, mais aussi de la lumière bleue, car le spectre d'émission de Eu2+ se situe dans cette plage.
Un phosphore composé d’émetteurs Eu3+ rouge, Tb3+ vert et Eu2+ bleu, ou une combinaison de ceux-ci, peut convertir la lumière ultraviolette en lumière visible. Ces matériaux jouent un rôle important dans divers instruments à travers le monde : écrans intensificateurs de rayons X, tubes cathodiques ou écrans plasma, ainsi que les récentes lampes fluorescentes à économie d'énergie et diodes électroluminescentes.
L'effet de fluorescence de l'europium trivalent peut également être sensibilisé par des molécules aromatiques organiques, et de tels complexes peuvent être appliqués dans diverses situations nécessitant une sensibilité élevée, telles que les encres anti-contrefaçon et les codes-barres.
Depuis les années 1980, l'europium joue un rôle de premier plan dans l'analyse biopharmaceutique hautement sensible utilisant la méthode de fluorescence froide résolue en temps. Dans la plupart des hôpitaux et laboratoires médicaux, de telles analyses sont devenues monnaie courante. Dans la recherche en sciences de la vie, notamment en imagerie biologique, les sondes biologiques fluorescentes en europium et autres lanthanides sont omniprésentes. Heureusement, un kilogramme d’europium suffit pour effectuer environ un milliard d’analyses : après que le gouvernement chinois a récemment restreint les exportations de terres rares, les pays industrialisés paniqués par les pénuries de stockage d’éléments de terres rares n’ont pas à s’inquiéter de menaces similaires pesant sur de telles applications.
L'oxyde d'europium est utilisé comme phosphore à émission stimulée dans le nouveau système de diagnostic médical à rayons X. L'oxyde d'europium peut également être utilisé pour fabriquer des lentilles colorées et des filtres optoélectroniques, pour des dispositifs de stockage à bulles magnétiques, ainsi que dans des matériaux de contrôle, des matériaux de blindage et des matériaux structurels de réacteurs atomiques. Parce que ses atomes peuvent absorber plus de neutrons que tout autre élément, il est couramment utilisé comme matériau pour absorber les neutrons dans les réacteurs atomiques.
Dans le monde en pleine expansion d'aujourd'hui, l'application récemment découverte de l'europium pourrait avoir de profondes répercussions sur l'agriculture. Les scientifiques ont découvert que les plastiques dopés à l’europium divalent et au cuivre univalent peuvent convertir efficacement la partie ultraviolette de la lumière solaire en lumière visible. Ce procédé est bien vert (ce sont les couleurs complémentaires du rouge). L’utilisation de ce type de plastique pour construire une serre peut permettre aux plantes d’absorber plus de lumière visible et d’augmenter les rendements des cultures d’environ 10 %.
Europium peut également être appliqué aux puces de mémoire quantique, qui peuvent stocker de manière fiable des informations pendant plusieurs jours à la fois. Ceux-ci peuvent permettre de stocker des données quantiques sensibles dans un appareil similaire à un disque dur et de les expédier à travers le pays.
Heure de publication : 27 juin 2023