เออร์เบียม ธาตุหายากมหัศจรรย์

เออร์เบียม, มีเลขอะตอม 68 อยู่ในตารางธาตุเคมีลำดับที่ 6 แลนทาไนด์ (กลุ่ม IIIB) หมายเลข 11 น้ำหนักอะตอม 167.26 และชื่อของธาตุนี้ได้มาจากแหล่งค้นพบอิตเทรียมเอิร์ธ

เออร์เบียมมีปริมาณ 0.000247% ในเปลือกโลกและพบได้ในหลายๆแร่ธาตุหายากแร่ธาตุ มีอยู่ในหินอัคนีและสามารถได้มาจากการอิเล็กโทรไลซิสและการหลอมของ ErCl3 แร่ธาตุนี้มีอยู่ร่วมกับธาตุหายากที่มีความหนาแน่นสูงชนิดอื่นๆ ในอิตเทรียมฟอสเฟตและแบล็กแร่ธาตุหายากเงินฝากทองคำ

ไอออนิกแร่ธาตุหายากแร่ธาตุ: มณฑลเจียงซี กวางตุ้ง ฝูเจี้ยน หูหนาน กวางสี ฯลฯ ในจีน แร่ฟอสฟอรัสอิตเทรียม: มาเลเซีย กวางสี กวางตุ้ง จีน มอนาไซต์: พื้นที่ชายฝั่งของออสเตรเลีย พื้นที่ชายฝั่งของอินเดีย กวางตุ้ง จีน และพื้นที่ชายฝั่งของไต้หวัน

การค้นพบประวัติศาสตร์

ค้นพบเมื่อ พ.ศ. 2386

กระบวนการค้นพบ: ค้นพบโดย CG Mosander ในปี พ.ศ. 2386 เดิมทีเขาตั้งชื่อออกไซด์ของเออร์เบียมเทอร์เบียมออกไซด์ ดังนั้นในวรรณกรรมยุคแรกเทอร์เบียมออกไซด์และเออร์เบียมออกไซด์ได้มีการผสมผสานกัน จนกระทั่งหลังปี พ.ศ. 2403 จึงจำเป็นต้องแก้ไข

ในช่วงเวลาเดียวกับที่มีการค้นพบแลนทานัมมอสแซนเดอร์วิเคราะห์และศึกษาอิตเทรียมที่ค้นพบครั้งแรก และตีพิมพ์รายงานในปี พ.ศ. 2385 โดยชี้แจงว่าอิตเทรียมเอิร์ธที่ค้นพบครั้งแรกไม่ใช่ออกไซด์ธาตุเดี่ยว แต่เป็นออกไซด์ของธาตุสามชนิด เขาตั้งชื่อธาตุหนึ่งว่าอิตเทรียมเอิร์ธ และอีกธาตุหนึ่งว่าเออร์เบีย (เออร์เบียมดิน) สัญลักษณ์ธาตุคือ Er การค้นพบเออร์เบียมและธาตุอื่นอีก 2 ชนิดแลนทานัมและเทอร์เบียม,เปิดประตูบานที่สองสู่การค้นพบแร่ธาตุหายากองค์ประกอบที่ถือเป็นขั้นที่สองของการค้นพบ การค้นพบของพวกเขาคือการค้นพบสามองค์ประกอบแร่ธาตุหายากองค์ประกอบหลังองค์ประกอบทั้งสองซีเรียมและอิตเทรียม.

โครงสร้างอิเล็กตรอน

เค้าโครงอิเล็คทรอนิกส์ :

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f12

พลังงานไอออไนเซชันแรกคือ 6.10 อิเล็กตรอนโวลต์ คุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพเกือบจะเหมือนกับของฮอลเมียมและดิสโพรเซียม

ไอโซโทปของเออร์เบียม ได้แก่ 162Er, 164Er, 166Er, 167Er, 168Er, 170Er

โลหะ

เออร์เบียมเป็นโลหะสีขาวเงิน เนื้ออ่อน ไม่ละลายน้ำ และละลายได้ในกรด เกลือและออกไซด์มีสีชมพูจนถึงสีแดง จุดหลอมเหลว 1,529 °C จุดเดือด 2,863 °C ความหนาแน่น 9.006 g/cm³

เออร์เบียมเป็นสารต้านแม่เหล็กเฟอร์โรที่อุณหภูมิต่ำ เป็นแม่เหล็กเฟอร์โรที่รุนแรงใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ และเป็นตัวนำยิ่งยวด

เออร์เบียมถูกออกซิไดซ์อย่างช้าๆ โดยอากาศและน้ำที่อุณหภูมิห้อง ทำให้มีสีแดงกุหลาบ

แอปพลิเคชัน:

ออกไซด์ของมันเอ้อ2โอ3เป็นสีแดงกุหลาบ นิยมใช้ทำเครื่องปั้นดินเผาเคลือบเออร์เบียมออกไซด์ใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิกเพื่อผลิตเคลือบสีชมพู

เออร์เบียมยังมีการใช้งานบางอย่างในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์และสามารถใช้เป็นส่วนประกอบโลหะผสมสำหรับโลหะอื่นได้ เช่น การเจือปนสารเออร์เบียมเป็นวาเนเดียมสามารถเพิ่มความเหนียวได้

ในปัจจุบันการใช้งานที่โดดเด่นที่สุดเออร์เบียมอยู่ในระหว่างการผลิตเออร์เบียมเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์แบบโดป (EDFA) เครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์แบบโดปเหยื่อ (EDFA) ได้รับการพัฒนาครั้งแรกโดยมหาวิทยาลัยเซาแทมป์ตันในปี 1985 ถือเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก และอาจกล่าวได้ว่าเป็น "ปั๊มน้ำมัน" ของทางด่วนข้อมูลระยะไกลในปัจจุบันเออร์เบียมไฟเบอร์ที่เจือปนสารเป็นแกนหลักของเครื่องขยายสัญญาณโดยการเจือปนไอออนเออร์เบียมธาตุหายากจำนวนเล็กน้อย (Er3+) ลงในไฟเบอร์ควอตซ์ การเจือปนเออร์เบียมในปริมาณสิบถึงหลายร้อย ppm ในไฟเบอร์ออปติกสามารถชดเชยการสูญเสียแสงในระบบสื่อสารได้เออร์เบียมเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์แบบโดปนั้นเปรียบเสมือน “สถานีสูบน้ำ” ของแสง ซึ่งช่วยให้สามารถส่งสัญญาณออปติกได้โดยไม่เกิดการลดทอนจากสถานีหนึ่งไปยังอีกสถานีหนึ่ง จึงเปิดช่องทางเทคโนโลยีสำหรับการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกระยะไกลที่มีความจุสูงและมีความเร็วสูงในยุคใหม่ได้อย่างราบรื่น

อีกหนึ่งฮอตสปอตของแอปพลิเคชันเออร์เบียมคือเลเซอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นวัสดุเลเซอร์ทางการแพทย์เออร์เบียมเลเซอร์เป็นเลเซอร์พัลส์โซลิดสเตตที่มีความยาวคลื่น 2940 นาโนเมตร ซึ่งสามารถดูดซับโมเลกุลน้ำในเนื้อเยื่อของมนุษย์ได้อย่างมาก ทำให้ได้ผลลัพธ์ที่สำคัญโดยใช้พลังงานน้อยลง สามารถตัด เจียร และตัดเนื้อเยื่ออ่อนได้อย่างแม่นยำ เลเซอร์เออร์เบียม YAG ยังใช้สำหรับการสกัดต้อกระจกอีกด้วยเออร์เบียมอุปกรณ์การบำบัดด้วยเลเซอร์กำลังเปิดโอกาสให้มีการประยุกต์ใช้ด้านการผ่าตัดด้วยเลเซอร์อย่างกว้างขวางยิ่งขึ้น

เออร์เบียมยังสามารถใช้เป็นไอออนกระตุ้นสำหรับวัสดุเลเซอร์อัปคอนเวอร์ชันแร่ธาตุหายากได้อีกด้วยเออร์เบียมวัสดุการแปลงแสงเลเซอร์สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ ผลึกเดี่ยว (ฟลูออไรด์ เกลือที่มีออกซิเจน) และแก้ว (เส้นใย) เช่น ผลึกอิตเทรียมอะลูมิเนตที่เจือด้วยเออร์เบียม (YAP: Er3+) และใยแก้วฟลูออไรด์ ZBLAN ที่เจือด้วยเออร์เบียม (ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF) ซึ่งปัจจุบันใช้งานได้จริง BaYF5: Yb3+, Er3+ สามารถแปลงแสงอินฟราเรดเป็นแสงที่มองเห็นได้ และวัสดุเรืองแสงการแปลงแสงหลายโฟตอนนี้ได้รับการใช้ในอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนสำเร็จแล้ว