Ako je moguće i u upotrebi, koriste seosnovne SI jedinice. Ako nije drugačije označeno, svi podaci dobijeni su mjerenjima u normalnim uvjetima.
Erbij (latinski:erbium) jestehemijski element koji spada u grupulantanoida. Označava sesimbolomEr i imaatomski broj 68. Izgleda je srebrenasto-bijelog, čvrsti metal, koji je vještački izoliran, a prirodni erbij može se pronaći samo u hemijskim spojevima sa drugim elementima na Zemlji. Kao takav, on spada u rijetke zemne elemente koji su povezani sa drugim rijetkim elementima umineralugadolinitu izšvedskog selaYtterbyja. Osim njega, još tri hemijska elementa dobila su ime po ovom gradu.
Osnovna upotreba erbija uključuje njegove ružičasto obojene Er3+ione, koji imaju optičke fluorescentne osobine djelomično korisne u određenimlaserskim aplikacijama. Staklo dopirano erbijem ilikristalima može se koristiti kao optički medij za amplificiranje, gdje se ioni erbija (III) optički upumpavaju pri oko 980 nm ili 1480 nm te emitiraju svjetlost na 1530 nm u stimuliranoj emisiji. Ovaj proces rezultira neobično jednostavnim mehaničkim laserskim optičkim pojačivačem za signale koji se prenoseoptičkim vlaknima. Talasna dužina od 1550 nm posebno je važna za optičke komunikacije jer standardno pojedinačno optičko vlakno ima minimalni gubitak na ovoj određenoj talasnoj dužini. Osim u laserima s optičkim vlaknima, veliki broj medicinskih aplikacija (kao što sudermatološke istomatološke) koriste emisiju iona erbija na 2940 nm (Er:YAG laser), koji se jako dobro apsorbira u vodi sadržanoj utkivima, što ovom laseru daje vrlo površne efekte. Takvo plitko djelovanje laserske energije na tkivo vrlo je korisno ulaserskoj hirurgiji.
Erbij (od nazivašvedskog selaYtterby) je otkrioCarl Gustaf Mosander 1843. godine[5] Mosander je izdvojioitriju izmineralagadolinita u tri frakcije koje je on nazvaoitrija,erbija iterbija. Novi element je nazvao po selu Ytterby gdje su se nalazile velike koncentracije itrije i erbija. Erbija i terbija su se često zabunom pogrešno identificirale između sebe. Nakon 1860. godine, terbija je preimenovana u erbija a nakon 1877. godine ono što je ranije bilo poznato kao erbija dobilo je ime terbija. Prilično čisti Er2O3 su nezavisno jedan od drugog izoliraliGeorges Urbain iCharles James 1905. godine. Dosta čišći metal nije proizveden sve do 1934. godine kada su Klemm i Bommer redukovali anhidrirani hlorid sa paramakalija. Tek u 1990tim cijena erbij-oksida kineske proizvodnje je opala u dovoljnoj mjeri da se erbij počne razmatrati kao boja za umjetničko staklo.[6]
Erbij(III)hlorid pri sunčevoj svjetlosti pokazuje blagu ružičastu fluorescenciju Er+3 zbog prirodne ultraljubičaste
Valencija erbija je 3, čisti metalni erbij je kovan, mehkan metal, stabilan u prisustvu zraka i lahko se oblikuje. Neoksidira brzo poput nekih drugih rijetkih zemnih metala. Njegovesoli su ružičaste, a element ima karakteristične oštre vrpce apsorpcijskog spektra u vidljivoj,ultraljubičastoj i blizuinfracrvene svjetlosti. Po ostalim osobinama uglavnom je poput ostalih rijetkih zemnih metala.
Njegov seskvioksid naziva seerbija. Osobine erbija su u izvjesnom stepenu određene vrstom i količinom nečistoća koje se u njemu nalaze. Nije poznato da erbij ima neku biološku ulogu, ali se smatra da u određenoj mjeri stimulirametabolizam.[7] Na temperaturi ispod 19 K ispoljavaferomagnetske osobine, na temperaturama između 19 i 80 K jeantiferomagnetičan, dok je iznad 80 Kparamagnetičan.[8]
Erbij može formirati atomski klaster Er3N u obliku propelera, gdje je udaljenost između atoma erbija 0,35 nm. Takvi klasteri mogu se izolirati tako što se okruže molekulomfulerena, što je i potvrđeno posmatranjimaelektronskim transmisijskim mikroskopom.[9]
Erbij se lahko otapa u razblaženojsumpornoj kiselini i formira otopine koje sadrže hidratizirane ione Er(III), koji postoje kao ružičasto-crveni [Er(OH2)9]3+ hidrirani kompleksi:[10]
2 Er (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Er3+ (aq) + 3SO2− 4 (aq) + 3 H2 (g)
Erbij koji se nalazi u prirodi sastoji se iz 6 stabilnihizotopa:162Er,164Er,166Er,167Er,168Er i170 od koji je izotop166Er ima najveći udio (oko 33,503%). Do danas je poznato 29 radioizotopa, od kojih je najstabilniji izotop169Er sa vremenom poluraspada od 9,4 dana, te izotop172Er sa poluvremenom raspada od 49,3 sati. Osim ovih, nešto stabilniji su i izotopi160Er sa poluvremenom raspada od 28,58 sati,165Er sa poluvremenom raspada od 10,36 sati i171Er sa poluvremenom raspada od 7,516 sati. Svi ostaliradioaktivni izotopi imaju vremena poluraspada kraća od 3,5 sata, a većina ovih izotopa čak i kraća od 4 minute. Ovaj hemijski element ima i 13nuklearnih izomera, od kojih je najstabilniji167mEr sa vremenom poluraspada od 2,269 sekundi.[11]
Izotopi erbija imaju atomsku masu između 142,9663u (143Er) i 176,9541u (177Er). Primarni način raspada kod izotopa sa manjom atomskom masom od izotopa166Er jeelektronski zahvat, a najzastupljeniji način raspada kod težih izotopa je beta raspad. Primarni proizvod raspada prije izotopa166Er su izotopi elementa 67 (holmij), a primarni proizvodi izotopa nakon166Er su izotopi elementa 69 (tulij).[11]
Koncentracija erbija u Zemljinoj kori se procjenjuje na oko 2,8 mg/kg, a umorskoj vodi na oko 0,9 ng/l.[12] Sa ovolikom koncentracijom, erbij se nalazi na približno 45. mjestu najrasprostranjenijih elemenata uZemljinoj kori. Kao i drugi rijetki zemni metali, ovaj element se nikad ne može naći u slobodnom elementarnom stanju, već uglavnom u rudama monacitnog pijeska. U prošlosti je bilo vrlo teško i skupo odvajati rijetke zemne metale jedan od drugog iz njihovih ruda, ali nakon što je razvijena tehnika proizvodnje na bazi ionske razmjene[13] krajem 20. vijeka, značajno je snizilo troškove proizvodnje svih rijetkih zemnih metala i njihovih hemijskih spojeva.
Osnovni komercijalni izvori erbija su iz mineralaksenotima ieuksenita, te odnedavno putem ionske adsorpcije gline iz južne Kine; što je doveloKinu na poziciju najvećeg i osnovnog globalnog dobavljača ovog elementa. U verzijama ovih rudnih koncentrata sa visokim udjelomitrija, na itrij otpada oko dvije trećine ukupne težine, dok na erbiju oko 4 do 5%. Kada je koncentrat rastvoren u kiselini, ruda erbija oslobađa dovoljno iona elementarnog erbija da se rastvor oboji u karakterističnu ružičastu boju. Ova boja se ponaša slično kao što su Mosander i drugi rani istraživači lantanoida primijetili u svojim ekstraktima minerala gadolinita iz Ytterbyja.
Isitnjeni minerali se tretirajuhlorovodoničnom ilisumpornom kiselinom koje transformiraju nerastvorljive okside rijetkih zemnih metala u rastvorljive hloride ili sulfate. Ovi kiselinski filtrati se djelimično neutraliziraju sa kaustičnom sodom (natrij-hidroksid) dopH vrijednosti 3-4. Iz rastvora se istaložitorij kao hidroksid te se odvaja. Nakon što se rastvor tretira amonij oksalatom, rijetki zemni metali se pretvaraju u svoje nerastvorljive oksalate. Oksalati se zatim žarenjem konvertiraju u okside. Poslije toga se oksidi rastvaraju u dušičnoj kiselini da bi se izdvojio jedan od osnovnih sastojaka,cerij, čiji oksidi nisu rastvorljivi u HNO3. Zatim se rastvor tretiramagnezij-nitratom da bi se dobila kristalizirana mješavina dvostrukih soli rijetkih zemnih metala. Ove soli se putem ionske izmjenjivačke tehnike odvajaju. U ovom procesu, ioni rijetkih zemnih metala se sorbiraju na odgovarajući ostatak ionske izmjene putem zamjene sa vodonikom, amonijevim ilibakarnim ionima koji su sadržani u ostatku. Nakon toga, ioni rijetkih zemnih metala se selektivno ispiraju odgovarajućim kompleksnim sredstvom.[12] Metalni erbij se dobija iz svojih oksida ili soli zagrijavanjem sakalcijem na temperaturu od 1450 °C u atmosferiargona.[12]
Svakodnevna upotreba erbija je raznovrsna. Obično se koristi kao fotografski filter zbog svoje elastičnosti je koristan i kao metalurški aditiv. Upotrebljava se između ostalog:
U nuklearnog tehnologiji za apsorpcijuneutrona u kontrolnim šipkama.[7][14]
Kada se dodavanadiju kaolegura, erbij snižava tvrdoću legure i poboljšava njenu obradivost.[15]
Erbij oksid ima ružičastu boju, te se ponekad koristi kao boja zastaklo iporcelan. Takvo staklo se često koristi za sunčane naočale i izradu jeftinognakita.[15]
Optička silikatno-staklena vlakna se dopiraju erbijem te se koriste kao aktivni element u vlaknastim pojačalima (EDFA) u optičkim komunikacijama.[16] Ista vlakna se koriste i za pravljenje lasera od vlakana. Da bi efikasno radila, vlakna dopirana erbijem se obično dodatno dopiraju sa modifikatorima stakla, ponekad i aluminijem ilifosforom. Ovidopanti pomažu da se spriječe nakupine Er-iona i da se prijenos energije između Er iona i signala dešava efikasnije. Ko-dopiranje optičkih vlakana sa Er i Yb se koristi u snažnim Er/Yb vlaknastim laserima. Erbij se također može koristiti i za optička pojačala.[7]
Legura erbija i nikla Er3Ni ima neobično visok specifični toplotni kapacitet na temperaturama tečnoghelija i koristi se za kriorashlađivače; mješavina od 65% Er3Co i 35% Er0,9Yb0,1Ni po zapremini čak dodatno poboljšava specifični toplotni kapacitet[17][18]
Veliki broj medicinskih aplikacija (naprimjerdermatološke istomatološke) koriste emisiju iona erbija (Er:YAG laser), koja se dosta apsorbira u vodi (koeficijent apsorpcije oko 12000/cm). Takva plitko djelovanje laserske energije u tkivu je neophodno pri laserskim operacijama, te efikasnu proizvodnju pare za lasersko odstranjivanje cakline u stomatologiji.
Erbij nema poznatu biološku ulogu, međutim smatra se da soli erbija mogu stimuliratimetabolizam. Prosječna osoba konzumira oko 1 mg erbija godišnje. Najveća koncentracija erbija u ljudskom organizmu je u kostima, a dokazano je njegovo prisustvo i ububrezima i jetri.[7]Erbij se smatra neznatno otrovan, ako se proguta, međutim spojevi erbija nisu otrovni.[7] Metalni erbij u obliku praha predstavlja opasnost od požara i eksplozije.[19]
^abYiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang (2011). "Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks".Journal of Chemical & Engineering Data.56: 328–337.doi:10.1021/je1011086.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
^abAudi Georges, Bersillon O.; Blachot J.; Wapstra A.H. (2003). "The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties".Nuclear Physics A. Atomic Mass Data Center.729: 3–128.Bibcode:2003NuPhA.729....3A.doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
.jpg)
chloride_sunlight.jpg)
