Erbium adalah sebuahunsur kimia denganlambangEr dannomor atom 68. Ia merupakan sebuahlogam padat berwarna putih keperakan ketika diisolasi secara artifisial. Erbium alami selalu ditemukan dalam kombinasi kimia dengan unsur lain. Ia adalah anggotaderet lantanida, sebuahunsur tanah jarang, yang awalnya ditemukan di tambanggadolinit diYtterby,Swedia, yang merupakan sumber nama unsur ini.
Penggunaan erbium yang utama melibatkan ion Er3+ berwarna merah muda, yang memiliki sifat fluoresen optik yang sangat berguna dalam aplikasi laser tertentu. Kaca atau kristal yang didoping erbium dapat digunakan sebagai media amplifikasi optik, di mana ion Er3+ dipompa secara optik pada panjang gelombang sekitar 980 atau1480nm dan kemudian memancarkan cahaya pada1530nm dalam emisi terstimulasi. Proses ini akan menghasilkanpenguat optiklaser sederhana yang luar biasa mekanis untuk sinyal yang ditransmisikan oleh serat optik. Panjang gelombang1550nm sangat penting untukkomunikasi optik karenaserat optik mode tunggal standar memiliki kerugian minimal pada panjang gelombang khusus ini.
Selain laser penguat serat optik, berbagai macam aplikasi medis (misalnya dermatologi dan kedokteran gigi) bergantung pada emisi ion erbium2940nm (lihatlaser Er:YAG) ketika dinyalakan pada panjang gelombang lain, yang sangat terabsorpsi dalam air di dalam jaringan, membuat efeknya sangat dangkal. Deposisi energi laser jaringan yang dangkal seperti itu sangat membantu dalambedah laser, dan untuk produksi uap yang efisien yang menghasilkan ablasi enamel dengan jenislaser gigi yang umum.
Erbium(III) klorida di bawah sinar matahari, menunjukkan beberapa fluoresensi berwarna merah muda dari Er+3 yang berasal dari sinar ultraungu alami.
Merupakan sebuah unsurtrivalen,logam erbium murni dapat ditempa (atau mudah dibentuk), lunak namun stabil di udara, dan tidakteroksidasi secepat beberapaunsur tanah jarang lainnya.Garamnya berwarna mawar, dan unsur ini memiliki pitaspektrum absorpsi tajam yang khas dalamcahaya tampak,ultraungu, daninframerah dekat.[4] Selain dari itu, ia sangat mirip dengan tanah jarang lainnya.Sesquioksidanya disebuterbia. Sifat-sifat erbium pada tingkat tertentu ditentukan oleh jenis dan jumlah pengotor yang ada. Erbium tidak memainkan peran biologis apa pun yang diketahui, tetapi dianggap dapat merangsangmetabolisme.[5]
Erbium dapat membentuk gugus atom Er3N yang berbentuk baling-baling, di mana jarak antar atom erbium adalah 0,35nm. Gugus tersebut dapat diisolasi dengan membungkusnya menjadi molekulfulerena, sebagaimana yang dikonfirmasi olehmikroskop transmisi elektron.[7]
Seperti kebanyakan unsur tanah jarang lainnya, erbium biasanya ditemukan dalamkeadaan oksidasi +3. Namun, erbium juga mungkin ditemukan dalam keadaan oksidasi 0, +1 dan +2.
Logam erbium dapat mempertahankan kilaunya di udara kering, namun ia akanternoda perlahan di udara lembap dan mudah terbakar untuk membentukerbium(III) oksida:[8]
4 Er + 3 O2 → 2 Er2O3
Erbium bersifat cukup elektropositif dan akan bereaksi secara lambat dengan air dingin dan cukup cepat dengan air panas untuk membentukerbium(III) hidroksida:[9]
2 Er (s) + 6 H2O (l) → 2 Er(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)
Logam erbium dapat bereaksi dengan semuahalogen:[10]
2 Er (s) + 3 F2 (g) → 2 ErF3 (s) [merah muda]
2 Er (s) + 3 Cl2 (g) → 2 ErCl3 (s) [lembayung]
2 Er (s) + 3 Br2 (g) → 2 ErBr3 (s) [lembayung]
2 Er (s) + 3 I2 (g) → 2 ErI3 (s) [lembayung]
Erbium mudah larut dalamasam sulfat encer untuk membentuk larutan yang mengandung ion Er(III) terhidrasi, yang eksis sebagai kompleks hidrasi [Er(OH2)9]3+ berwarna merah mawar:[10]
2 Er (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Er3+ (aq) + 3SO2−4 (aq) + 3 H2 (g)
Erbium alami terdiri dari 6isotop stabil,162Er,164Er,166Er,167Er,168Er, dan170Er, dengan166Er menjadi yang paling melimpah (33,503%kelimpahan alami). 29radioisotop telah dikarakterisasi, dengan yang paling stabil adalah169Er denganwaktu paruh9,4hari,172Er dengan waktu paruh49,3jam,160Er dengan waktu paruh28,58jam,165Er dengan waktu paruh10,36jam, dan171Er dengan waktu paruh7,516jam. Semua isotopradioaktif yang tersisa memiliki waktu paruh kurang dari3,5jam, dan sebagian besar memiliki waktu paruh kurang dari dari 4menit. Unsur ini juga memiliki 13keadaan meta, dengan yang paling stabil adalah167mEr dengan waktu paruh2,269detik.[11]
Isotop erbium berkisar dalamberat atom mulai dari142,9663u (143Er) hingga176,9541u (177Er).Mode peluruhan utama sebelum isotop stabil yang paling melimpah,166Er, adalahpenangkapan elektron, dan mode utama setelahnya adalahpeluruhan beta.Produk peluruhan primer sebelum166Er adalah isotop unsur67 (holmium), dan produk primer setelahnya adalah isotop unsur69 (tulium).[11]
Erbium(III) oksida (juga dikenal sebagai erbia) adalah satu-satunya oksida erbium yang diketahui, pertama kali diisolasi olehCarl G. Mosander pada tahun 1843, dan pertama kali diperoleh dalam bentuk murni pada tahun 1905 olehGeorges Urbain danCharles James.[12] Ia memiliki strukturkubus yang menyerupai motifbiksbyit. Pusat Er3+ berbentuk oktahedron.[13] Pembentukan erbium oksida dilakukan dengan membakar logam erbium.[14] Erbium oksida tidak larut dalam air tetapi larut dalam asam mineral.
Erbium(III) fluorida adalah bubuk berwarna merah muda[15] yang dapat dihasilkan dengan mereaksikanerbium(III) nitrat danamonium fluorida.[16] Ia dapat digunakan untuk membuat bahan pemancar cahaya inframerah[17] dan bahan luminesen peningkat kualitas.[18]Erbium(III) klorida adalah senyawa berwarna lembayung yang dapat dibentuk dengan terlebih dahulu memanaskan erbium(III) oksida danamonium klorida untuk menghasilkan garamamonium dari pentakloridanya ([NH4]2ErCl5) kemudian memanaskannya dalam ruang hampa pada suhu 350–400°C.[19][20][21] Ia akan membentuk kristal jenisAlCl3, dengan kristalmonoklinik dangrup titikC2/m.[22] Erbium(III) klorida heksahidrat akan juga membentuk kristal monoklinik dengan grup titikP2/n (P2/c) -C42h. Dalam senyawa ini, erbium akan berkoordinasi dengan 8ligan untuk membentuk ion[Er(H2O)6Cl2]+ denganCl− terisolasi yang melengkapi strukturnya.[23]
Erbium(III) bromida adalah sebuah padatan berwarna lembayung. Ia digunakan, seperti senyawa logam bromida lainnya, dalam pengolahan air, analisis kimia, dan untuk aplikasi pertumbuhan kristal tertentu.[24]Erbium(III) iodida[25] adalah senyawa berwarna agak merah muda yang tidak larut dalam air. Ia dapat dibuat dengan mereaksikan erbium secara langsung denganiodin.[26]
Senyawa organoerbium sangat miripdengan lantanida lainnya, karena mereka semua memiliki ketidakmampuan untuk menjalanipengikatan balik π. Dengan demikian, mereka sebagian besar terbatas hanya pada sebagian besarsiklopentadienida ionik (isostruktural dengan lantanum) serta alkil dan aril sederhana yang berikatan-σ, beberapa di antaranya mungkin polimerik.[27]
Carl Gustaf Mosander, ilmuwan yang menemukan erbium, terbium, dan lantanum.
Erbium (dariYtterby, sebuah desa diSwedia)ditemukan olehCarl Gustaf Mosander pada tahun 1843.[28] Mosander bekerja dengan sampel yang dianggap sebagai oksida logam tunggalitria, yang berasal dari mineralgadolinit. Dia menemukan bahwa sampel tersebut mengandung setidaknya dua oksida logam selain itria murni, yang dia beri nama "erbia" dan "terbia" dari desa Ytterby tempat gadolinit ditemukan. Mosander tidak yakin dengan kemurnian oksida tersebut dan tes selanjutnya mengonfirmasi ketidakpastiannya. "Itria" tidak hanya mengandung itrium, erbium, dan terbium; pada tahun-tahun berikutnya, kimiawan, ahli geologi, dan ahli spektroskopi menemukan lima unsur tambahan:iterbium,skandium,tulium,holmium, dangadolinium.[29]:701[30][31][32][33][34]
Namun, erbia dan terbia dirancukan pada saat itu. Seorang ahli spektroskopi secara keliru mengganti nama kedua unsur tersebut selama spektroskopi. Setelah tahun 1860, terbia berganti nama menjadi erbia, dan setelah tahun 1877 apa yang dikenal sebagai erbia berganti nama menjadi terbia. Er2O3 yang cukup murni diisolasi secara independen pada tahun 1905 olehGeorges Urbain danCharles James. Logam erbium yang cukup murni baru diproduksi pada tahun 1934 ketikaWilhelm Klemm danHeinrich Bommer mereduksikloridaanhidrat dengan uapkalium.[35] Baru pada tahun 1990-an harga erbium oksida turunan Tiongkok turun menjadi cukup rendah sehingga erbium dapat dipertimbangkan untuk digunakan sebagai pewarna dalam kaca seni.[36]
Konsentrasi erbium di kerak Bumi ialah sekitar 2,8mg/kg dan di air laut ialah 0,9ng/L.[37] Erbium adalah unsur palingmelimpah ke-44 di kerak Bumi, sekitar 3,0–3,8ppm.
Seperti unsur tanah jarang lainnya, unsur ini tidak pernah ditemukan sebagai unsur bebas di alam tetapi ditemukan terikat dalam bijih pasirmonasit. Secara historis, pemisahan unsur tanah jarang yang satu dengan yang lain dari bijih mereka sangatlah sulit dan mahal, tetapi metode kromatografipenukar ion[38] yang dikembangkan pada akhir abad ke-20 telah sangat menurunkan biaya produksi semua unsur tanah jarang dansenyawa kimianya.
Sumber komersial utama erbium berasal dari mineralxenotim daneuksenit, dan yang terbaru, lempung adsorpsi ion di Tiongkok selatan; akibatnya, Tiongkok kini telah menjadi pemasok erbium global yang paling utama.[39] Dalam versi tinggi itrium dari beberapa konsentrat bijih ini, itrium adalah sekitar dua pertiga dari berat total, dan erbia sekitar 4–5%. Ketika konsentrat dilarutkan dalam asam, erbia akan membebaskan ion erbium yang cukup untuk memberikan warna merah muda yang berbeda dan khas pada larutan. Perilaku warna ini mirip dengan apa yang dilihat Mosander dan pekerja awal yang berhubungan dengan lantanida lainnya dalam ekstrak mereka dari mineral gadolinit.
Mineral yang dihancurkan akan diserang oleh asam klorida atausulfat yang mengubah oksida tanah jarang yang tidak larut menjadi klorida atau sulfat yang larut. Filtrat asam sebagian dinetralkan dengansoda kaustik hingga pH 3–4.Torium akan mengendap dari larutan sebagai hidroksida dan kemudian dihilangkan. Setelah itu, larutan diperlakukan denganamonium oksalat untuk mengubah tanah jarang menjadioksalat mereka masing-masing yang tidak larut. Oksalat tersebut diubah menjadi oksida melaluipenganilan. Oksida tersebut kemudian dilarutkan dalamasam nitrat yang mengecualikan salah satu komponen utama,serium, yang oksidanya tidak larut dalam HNO3. Larutannya kemudian diperlakukan denganmagnesium nitrat untuk menghasilkan campurangaram ganda logam tanah jarang yang mengkristal. Garam itu dipisahkan denganpertukaran ion. Dalam proses ini, ion tanah jarang diserap ke dalam resin penukar ion yang sesuai melalui pertukaran dengan ion hidrogen, amonium, atau tembaga yang ada dalam resin. Ion tanah jarang kemudian dicuci secara selektif oleh zat pengompleks yang sesuai.[37] Logam erbium diperoleh dari oksida atau garamnya dengan memanaskannya dengankalsium pada suhu1450°C di bawah atmosfer argon.[37]
Penggunaan sehari-hari erbium bervariasi. Ia biasanya digunakan sebagaifilter fotografi,[40] dan karena ketahanannya, ia berguna sebagai aditif metalurgi.
Berbagai macam aplikasi medis (misalnya dermatologi dan kedokteran gigi) memanfaatkan emisi ion erbium2940nm (lihatlaser Er:YAG), yang sangat terabsorpsi dalam air (koefisien absorpsinya sekitar12.000/cm). Deposisi energi laser jaringan yang dangkal seperti itu diperlukan untuk bedah laser, dan produksi uap yang efisien untuk ablasi enamel laser dalam kedokteran gigi.[41]
Serat kaca silika optik yang didoping erbium adalah unsur aktif dalampenguat serat yang didoping erbium (EDFA), yang banyak digunakan dalamkomunikasi optik.[42] Serat yang sama dapat digunakan untuk membuatlaser serat. Agar dapat bekerja secara efisien, serat yang didoping erbium biasanya dikodoping dengan pengubah/homogenisator kaca, sering kali aluminium atau fosforus. Dopan ini membantu mencegah pengelompokan ion erbium dan dapat mentransfer energi secara lebih efisien antara cahaya eksitasi (juga dikenal sebagai pompa optik) dan sinyal. Kodoping serat optik dengan Er dan Yb digunakan dalam laser serat Er/Yb berdaya tinggi. Erbium juga dapat digunakan dalampenguat pandu gelombang yang didoping erbium.[5]
Ketika ditambahkan padavanadium sebagaipaduan, erbium akan menurunkan kekerasan dan meningkatkan kemampuan kerja.[43] Paduan erbium–nikel Er3Ni memiliki kapasitas panas spesifik yang luar biasa tinggi pada suhu helium cair dan digunakan dalampendingin krio; campuran 65% Er3Co dan 35% Er0,9Yb0,1Ni akan meningkatkan kapasitas panas spesifik lebih banyak lagi.[44][45]
Erbium tidak memiliki peran biologis, tetapi garam erbium dapat merangsangmetabolisme. Manusia rata-rata mengonsumsi 1miligram erbium per tahun. Konsentrasi erbium tertinggi pada manusia berada ditulang, tetapi ada juga erbium diginjal danhati manusia.[5] Erbium sedikit beracun jika tertelan, tetapi senyawa erbium tidak beracun.[5] Erbium metalik dalam bentuk debu menghadirkan bahaya kebakaran dan ledakan.[51][52][53]
↑(Indonesia)"Erbium".KBBI Daring. Diakses tanggal17 Juli 2022.
↑Yttrium and all lanthanides except Ce and Pm have been observed in the oxidation state 0 in bis(1,3,5-tri-t-butylbenzene) complexes, seeCloke, F. Geoffrey N. (1993). "Zero Oxidation State Compounds of Scandium, Yttrium, and the Lanthanides".Chem. Soc. Rev.22:17–24.doi:10.1039/CS9932200017. andArnold, Polly L.; Petrukhina, Marina A.; Bochenkov, Vladimir E.; Shabatina, Tatyana I.; Zagorskii, Vyacheslav V.; Cloke (2003-12-15). "Arene complexation of Sm, Eu, Tm and Yb atoms: a variable temperature spectroscopic investigation".Journal of Organometallic Chemistry.688 (1–2):49–55.doi:10.1016/j.jorganchem.2003.08.028.
↑Weast, Robert (1984).CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. hlm.E110.ISBN0-8493-0464-4.
↑Jackson, M. (2000)."Magnetism of Rare Earth"(PDF).The IRM Quarterly.10 (3): 1. Diarsipkan dariasli(PDF) tanggal 12 Juli 2017. Diakses tanggal18 Juni 2023.
↑Sato, Yuta; Suenaga, Kazu; Okubo, Shingo; Okazaki, Toshiya; Iijima, Sumio (2007). "Structures ofD5d-C80 andIh-Er3N@C80 Fullerenes and Their Rotation Inside Carbon Nanotubes Demonstrated by Aberration-Corrected Electron Microscopy".Nano Letters.7 (12): 3704.Bibcode:2007NanoL...7.3704S.doi:10.1021/nl0720152.
↑Edelmann, F. T.; Poremba, P. (1997). Herrmann, W. A. (ed.).Synthetic Methods of Organometallic and Inorganic Chemistry. Vol.VI. Stuttgart: Georg Thieme Verlag.ISBN978-3-13-103021-4.
↑Tempelton DH, Carter GF (1954). "The Crystal Structure of Yttrium Trichloride and Similar Compounds".J Phys Chem.58 (11):940–943.doi:10.1021/j150521a002.
↑Makalah awal tentang penggunaan kromatografi penukar ion perpindahan untuk memisahkan unsur tanah jarang:Spedding, F. H.; Powell, J. E. (1954). "A practical separation of yttrium group rare earths from gadolinite by ion-exchange".Chemical Engineering Progress.50:7–15.
↑Asad, F. M. M. (2010).Optical Properties of Dye Sensitized Zinc Oxide Thin Film Deposited by Sol-gel Method (Doctoral dissertation, Universiti Teknologi Malaysia).
↑Haley, T. J.; Koste, L.; Komesu, N.; Efros, M.; Upham, H. C. (1966). "Pharmacology and toxicology of dysprosium, holmium, and erbium chlorides".Toxicology and Applied Pharmacology.8 (1):37–43.doi:10.1016/0041-008x(66)90098-6.PMID5921895.
↑Haley, T. J. (1965). "Pharmacology and toxicology of the rare earth elements".Journal of Pharmaceutical Sciences.54 (5):663–70.doi:10.1002/jps.2600540502.PMID5321124.
↑Bruce, D. W.; Hietbrink, B. E.; Dubois, K. P. (1963). "The acute mammalian toxicity of rare earth nitrates and oxides".Toxicology and Applied Pharmacology.5 (6):750–9.doi:10.1016/0041-008X(63)90067-X.PMID14082480.
chloride_sunlight.jpg)
