главная > справочник > химическая энциклопедия:

ЭРБИЙ

ЭРБИЙ (от назв. селения Иттербю, Ytterby в Швеции; лат. Erbium) Еr, хим. элемент III гр. периодич. системы, относится к редкоземельным элементам. ат. н. 68, ат. м. 167,26. В природе 6 стабильных изотопов. ¹⁶²Еr(0,14%), ^1б4Еr(1,61%), ¹⁶⁶Еr(33,6%), ¹⁶⁷Еr(22,95%), ¹⁶⁸Еr(26,8%), ¹⁷⁰Еr(14 9%). Конфигурация внеш. электронных оболочек атома 4f ^l25s²5p⁶6s²; степени окисления +3, редко +1; энергии ионизации при последоват. переходе от Ег⁰ к Еr⁵⁺ равны соотв. 6,10, 11,93, 22,74, 42,65, 65,1 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,24; атомный радиус 0,175 нм, ионные радиусы Еr³⁺ (в скобках даны координац. числа) 0,103 (6), 0,109 (7), 0,114 (8), 0,120 (9) нм.

Содержание в земной коре 3,3 x 10^-4% по массе, в морской воде 6 x 10^-7 мг/л. Вместе с др. РЗЭ содержится в минералах ксенотим, эвксенит, монацит, бастнезит, лопарит, ортит и др.

Свойства. эрбий- серебристо-белый металл. имеет одну кристаллич. модификацию структурного типа Mg с гексагон. кристаллич. решеткой, а = 0,35588 нм, с = 0,55874 нм, z = 2, пространств. группа Р6₃/ттс; т. пл. 1522 °С, т. кип. 2510 °С; плотн. 9,062 г/см³; 28,12 Дж/(моль х К); 316,5 кДж/ моль; 73,18 Дж/(моль х К); давление пара при температуре плавления 2-8 МПа; температурный коэф. линейного расширения 1,23 х 10^-5 К^-1; 8,5 х 10^-7 Ом х м; парамагнетик. магн. восприимчивость +2,63 х 10^-7; ферромагнетик ниже 20 К (точка Кюри); антиферромагнетик ниже 84 К (т-ра Нееля); модуль упругости 74,8 ГПа, модуль сдвига 30,2 ГПа; коэф. Пуассона 0,238; 286 МПа. Легко поддается мех. обработке (инертная атмосфера).

СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЭРБИЯ

Показатель	Еr2O3		ErF3		ErCl3
Цвет	Светло-розовый		Светло-розовый		Розово-фиолетовый
Сингония	Кубич.	Моноклинная	Ромбет.	Тритон.	Моноклинная
Параметры ячейки: а, нм	1,0547	1,387	0,63354	0,4024	0,680
b,нм	_	0,3470	0,6846	_	1,179
с, нм	_	0,8555	0,4380	0,4125	0,639
угол, град	_	100,17	_	_	110,7
Число формульных единиц в ячейке	16	6	4	1	4
Пространственная группа	Ia3	C2/m	C3m1	C3ml	С2/m
Т. пл., °С	2380	1020a (3 МПа)	1117a	1146	776
Т. кип., °С	<3500	_	_	_	1500
Дж/(моль x К)	108,5	—	100,8	—	—
кДж/моль	-1897,86	—	-1698	29,5б	-1000,3
Дж/(моль х К)	154,3	—	121,3	—	155
кДж/моль	—	—	462,3	—	280,9

^а Т-ра полиморфного перехода. полиморфного перехода.

На воздухе компактный эрбий окисляется медленно, при нагр. во влажном воздухе неск. быстрее, с минеральными кислотами дает соли, кипящей водой медленно окисляется, взаимод. с О₂, галогенами. халькогенами, N₂ и Н₂ при натр., давая соед. Еr(III). В водных средах эрбий существует в виде гидратир. ионов Еr³⁺ . С разл. орг. и неорг. лигандами ион Еr(III) образует соед. с координац. числами от 9 до 15. По хим. свойствам подобен др. лантаноидам(III). Еr(I) известен только в гидролитически неустойчивых галогенидных кластерах типа ЕrХ, Еr₄Х₅, Еr₇Х₁₀, Еr₆Х₇ и т. п., где X = С1, Вr, I, образующихся при взаимод. металл.ч. эрбий с ЕrХ₃. Соед. Еr(III) окрашены в розовый цвет, моногалогениды имеют черную окраску.

Сесквиоксид Еr₂О₃ (табл.) получают разложением Er(NO₃)₃, Er₂(SO₄)₃, Er₂(CrO₄)₃, или др. солей на воздухе обычно при 800-1000 °С; компонент спец. керамик, люминофоров. лазерных стекол; временно допустимая концентрация в воздухе 4 мг/м³.

Трифторид ErF₃ получают взаимод. Еr₂О₃ с HF-газом при 500 °С, термич. разложением фгораммониевых солей, например (NH4)₃ErF₆, при 400-500 °С в атмосфере Аr, N₂; применяют для получения чистого металл.ч. эрбий металл.термич. способом, в качестве компонента твердых электролитов. Трихлорид ЕrС1₃ сильно гигроскопичен; получают взаимод. смеси С1₂ и СС1₄ с оксидом или оксалатом эрбий выше 200 °С, хлорированием эрбий и др.; применяют для получения металл.орг. соед. эрбий и металлич. эрбий металл.термически или электрохимически.

Получение и применение. эрбий из прир. смеси РЗЭ выделяют методами экстракции и хроматографии. Дальнейшую очистку, как правило, проводят хроматографически. Металлич. эрбий получают из фторида и хлорида металл.термически или электрохимически. Выпускают в небольших масштабах и используют главным образом в исследоват. целях как активатор люминесценции (в т. ч. в твердотельных лазерах), для изготовления магн. материалов (сплавы с Fe, Co, Ni, Re).

эрбий был открыт К. Мосандером при исследовании эрбиевых концентратов в 1843. Комплексные соединения эрбий характеризуются чаще всего высокими координац. числами (вплоть до 12), что обусловлено большими размерами ионов Ег(Ш). Для координац. соед. эрбий известны октаэдрические, пентагонально-бипирамидальные, додеказдрические, икосаздрические, призматические и др. координац. полиэдры. Хим. связь эрбий-лиганд преим. ионная, эффективные заряды на атоме эрбий в соед. от +2,5 до +2,7, т. е. имеется некоторый вклад ковалентной составляющей. Ковалентность увеличивается в ряду РЗЭ по мере уменьшения размера ионов РЗЭ(III) и для эрбий существенно более значима по сравнению с легкими РЗЭ (лантаном, неодимом).

Комплексные соед. эрбий имеют относительно высокие константы устойчивости, что в особенности характерно для соед. с полидентатными лигандами. Из неорг. производных наиб. важны гидроксокомплексы состава [Еr(Н₂О)_т(ОН)_п]^3-n, где n =1-3, т = 2-6, галогенидные комплексы, как катионные (напр., состава [МХ]²⁺), так и анионные (напр., [МХ₄]^-, где X - галоген), нитратные, сульфатные, фосфатные и т. д. Стабильность ацидокомплексов уменьшается в след, ряду лигандов:

Из комплексов с орг. лигандами перспективны -дикетонаты, используемые для группового разделения РЗЭ путем фракционной сублимации. В этих случаях чаще всего применяют дипивалоилметанаты [ф-ла I, R = (СН₃)₃С] или ацетилацетонаты (I; R = СН₃). Используются, кроме того, комплексы с дикарбоновыми кислотами (оксалаты, малонаты, сукцинаты и др.), монокар-боновыми кислотами (вплоть до С₃₀), с аминами, а также комплексонаты.

Последние применяют в технологии разделения и глубокой очистки РЗЭ методами ионного обмена, экстракции. Получают комплексные соед. эрбий (как и других РЗЭ) взаи-мод. оксидов, гидроксидов, а также растворов солей Еr(III) с соответствующими лигандами с послед. кристаллизацией при упаривании раствора или высаливании из него. Применяют их в технологии разделения и очистки собственно РЗЭ, при отделении лантаноидов и актиноидов и др. Чаще всего эти соед. в технол. практике являются полупродуктами при получении разнообразных материалов, в т. ч. галогенидных, оксидных и др. стекол, керамик со свойствами высокотемпературных сверхпроводников и др.

Химия других, по крайней мере тяжелых, РЗЭ подобна химии комплексных соед. эрбий

Л. И. Мартыненко. Ю. М. Киселев, С. Д. Моисеев.

Дополнительная информация: "эрбий: химические и физические свойства".