유로퓸, 기호는 Eu이고 원자 번호는 63입니다. 란타넘족의 전형적인 원소인 유로퓸은 보통 +3 원자가를 갖지만, 산소 +2 원자가도 흔합니다. +2 원자가를 갖는 유로퓸 화합물은 더 적습니다. 다른 중금속과 비교했을 때, 유로퓸은 유의미한 생물학적 영향이 없으며 비교적 무독성입니다. 유로퓸의 대부분의 응용 분야는 유로퓸 화합물의 인광 효과를 이용합니다. 유로퓸은 우주에서 가장 풍부한 원소 중 하나입니다. 우주에는 약 5 × 10-8%만이 유로퓸으로 존재합니다.
유로퓸은 모나자이트에 존재한다
유로퓸의 발견
이야기는 19세기 말부터 시작됩니다. 당시 뛰어난 과학자들은 원자 방출 스펙트럼을 분석하여 멘델레예프 주기율표의 빈자리를 체계적으로 채우기 시작했습니다. 오늘날의 관점에서 보면 이 작업은 어렵지 않으며 학부생도 충분히 해낼 수 있습니다. 하지만 당시 과학자들은 정밀도가 낮은 장비와 정제하기 어려운 시료만 가지고 있었습니다. 따라서 란타넘족 원소 발견의 역사 전체에서 모든 "준(準)" 발견자들은 거짓 주장을 하고 서로 논쟁을 벌였습니다.
1885년, 윌리엄 크룩스 경은 63번 원소의 최초이지만 명확하지는 않은 신호를 발견했습니다. 그는 사마륨 샘플에서 특정 적색 스펙트럼선(609nm)을 관찰했습니다. 1892년과 1893년 사이에 갈륨, 사마륨, 디스프로슘을 발견한 폴 에 밀 르코크 드 부아보드랑은 이 스펙트럼선을 확인하고 또 다른 녹색 스펙트럼선(535nm)을 발견했습니다.
1896년, 외젠 아나톨 드마르는 인내심을 가지고 산화사마륨을 분리하여 사마륨과 가돌리늄 사이에 위치한 새로운 희토류 원소의 발견을 확인했습니다. 그는 1901년 이 원소를 성공적으로 분리하여 그의 발견 여정의 마지막을 장식했습니다. "이 새로운 원소의 이름을 유로퓸으로 정하고 싶습니다. 기호는 Eu이고 원자량은 약 151입니다."
전자 배열
전자 배치:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f7
유로퓸은 일반적으로 3가이지만, 2가 화합물을 형성하기 쉽습니다. 이 현상은 대부분의 란타넘족 원소가 +3가 화합물을 형성하는 현상과는 다릅니다. 2가 유로퓸은 4f7의 전자 배열을 갖는데, 이는 반쯤 채워진 f 껍질이 더 높은 안정성을 제공하기 때문이며, 유로퓸(II)과 바륨(II)은 유사합니다. 2가 유로퓸은 공기 중에서 산화되어 유로퓸(III) 화합물을 형성하는 약한 환원제입니다. 혐기성 조건, 특히 가열 조건에서 2가 유로퓸은 충분히 안정하며 칼슘 및 기타 알칼리토 광물에 결합되는 경향이 있습니다. 이러한 이온 교환 과정은 "음성 유로퓸 이상"의 근거가 됩니다. 즉, 콘드라이트의 풍부함에 비해 모나자이트와 같은 많은 란타넘족 원소 광물은 유로퓸 함량이 낮습니다. 모나자이트에 비해 바스트네사이트는 종종 음성 유로퓸 이상을 덜 나타내므로, 바스트네사이트는 유로퓸의 주요 공급원이기도 합니다.
유로퓸은 녹는점 822°C, 끓는점 1597°C, 밀도 5.2434 g/cm³의 철회색 금속입니다. 희토류 원소 중 밀도가 가장 낮고, 무르며, 휘발성이 가장 높습니다. 유로퓸은 희토류 원소 중 가장 활성이 높은 금속으로, 실온에서 공기 중에서 금속 광택을 잃고 빠르게 산화되어 분말로 변합니다. 찬물과 격렬하게 반응하여 수소 기체를 발생시킵니다. 유로퓸은 붕소, 탄소, 황, 인, 수소, 질소 등과 반응할 수 있습니다.
유로퓸의 응용
황산유로퓸은 자외선 하에서 붉은 형광을 방출합니다.
뛰어난 젊은 화학자 조르주 위르뱅은 드마르세의 분광학 기구를 물려받아 1906년에 유로퓸으로 도핑한 이트륨(III) 산화물 샘플이 매우 밝은 붉은색 빛을 방출한다는 것을 발견했습니다. 이것은 유로퓸 인광 재료의 긴 여정의 시작이었습니다. 이 재료는 붉은색 빛뿐만 아니라 Eu2+의 방출 스펙트럼이 이 범위에 속하기 때문에 파란색 빛도 방출하는 데 사용되었습니다.
적색 Eu3+, 녹색 Tb3+, 청색 Eu2+ 발광체 또는 이들의 조합으로 구성된 형광체는 자외선을 가시광선으로 변환할 수 있습니다. 이러한 재료는 전 세계 다양한 기기에서 중요한 역할을 합니다. X선 증배관, 음극선관 또는 플라즈마 스크린은 물론, 최신 에너지 절약형 형광등과 발광 다이오드에도 사용됩니다.
3가 유로퓸의 형광 효과는 유기 방향족 분자에 의해서도 민감해질 수 있으며, 이러한 복합체는 위조 방지 잉크 및 바코드와 같이 높은 감도가 요구되는 다양한 상황에 적용될 수 있습니다.
1980년대 이후, 유로퓸은 시간 분해능 저온 형광법을 이용한 고감도 생물약학 분석에서 주도적인 역할을 해왔습니다. 대부분의 병원과 의료 검사실에서 이러한 분석은 일상화되었습니다. 생물학적 이미징을 포함한 생명과학 연구에서 유로퓸과 기타 란타넘족 원소로 만들어진 형광 생물학적 프로브는 널리 사용되고 있습니다. 다행히 유로퓸 1kg은 약 10억 건의 분석을 지원하기에 충분합니다. 최근 중국 정부가 희토류 수출을 제한한 이후, 희토류 원소 저장 부족으로 공황 상태에 빠진 선진국들은 이러한 응용 분야에 대한 유사한 위협을 걱정할 필요가 없습니다.
산화유로퓸은 새로운 X선 의료 진단 시스템에서 유도 방출 형광체로 사용됩니다. 또한, 산화유로퓸은 컬러 렌즈 및 광전자 필터 제조, 자기 기포 저장 장치, 원자로의 제어 재료, 차폐 재료 및 구조 재료에도 사용될 수 있습니다. 산화유로퓸 원자는 다른 어떤 원소보다 많은 중성자를 흡수할 수 있기 때문에 원자로에서 중성자를 흡수하는 재료로 널리 사용됩니다.
오늘날 급속도로 팽창하는 세상에서, 최근 발견된 유로퓸의 활용은 농업에 지대한 영향을 미칠 수 있습니다. 과학자들은 2가 유로퓸과 1가 구리로 도핑된 플라스틱이 햇빛의 자외선 부분을 가시광선으로 효율적으로 변환할 수 있다는 것을 발견했습니다. 이 과정은 매우 녹색입니다(빨간색의 보색이기 때문입니다). 이러한 유형의 플라스틱을 사용하여 온실을 만들면 식물이 가시광선을 더 많이 흡수하고 작물 수확량을 약 10% 증가시킬 수 있습니다.
유로퓸은 양자 메모리 칩에도 적용될 수 있는데, 이 칩은 한 번에 며칠 동안 정보를 안정적으로 저장할 수 있습니다. 이를 통해 민감한 양자 데이터를 하드 디스크와 유사한 장치에 저장하고 전국으로 배송할 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 6월 27일