عنصر اليوروبيوم الأرضي السحري النادر

اليوروبيوم، الرمز هو Eu، والعدد الذري هو 63. باعتباره عضوًا نموذجيًا في اللانثانيدات، يحتوي اليوروبيوم عادةً على تكافؤ +3، لكن تكافؤ الأكسجين +2 شائع أيضًا. يوجد عدد أقل من مركبات اليوروبيوم ذات حالة التكافؤ +2. بالمقارنة مع المعادن الثقيلة الأخرى، ليس لليوروبيوم أي آثار بيولوجية كبيرة وهو غير سام نسبيا. تستخدم معظم تطبيقات اليوروبيوم تأثير التفسفر لمركبات اليوروبيوم. يعد اليوروبيوم أحد العناصر الأقل وفرة في الكون؛ ولا يوجد سوى حوالي 5 في الكون × 10-8% من المادة هي اليوروبيوم.

اليوروبيوم موجود في المونازيت

اكتشاف اليوروبيوم

تبدأ القصة في نهاية القرن التاسع عشر: في ذلك الوقت، بدأ العلماء الممتازون في ملء الوظائف الشاغرة المتبقية في الجدول الدوري لمندليف بشكل منهجي من خلال تحليل طيف الانبعاث الذري. في نظر اليوم، هذه الوظيفة ليست صعبة، ويمكن للطالب الجامعي إكمالها؛ لكن في ذلك الوقت، لم يكن لدى العلماء سوى أدوات ذات دقة منخفضة وعينات يصعب تنقيتها. لذلك، طوال تاريخ اكتشاف اللانثانيد، ظل جميع المكتشفين "أشباه" يطلقون ادعاءات كاذبة ويتجادلون مع بعضهم البعض.

في عام 1885، اكتشف السير ويليام كروكس الإشارة الأولى ولكن غير الواضحة جدًا للعنصر 63: حيث لاحظ خطًا طيفيًا أحمر محددًا (609 نانومتر) في عينة السماريوم. بين عامي 1892 و1893، أكد مكتشف الغاليوم والسماريوم والديسبروسيوم، بول ميل ليكوك دي بويسبودران، هذه الفرقة واكتشف فرقة خضراء أخرى (535 نانومتر).

بعد ذلك، في عام 1896، قام أوج ني أناتول ديمار بفصل أكسيد السماريوم بصبر وأكد اكتشاف عنصر أرضي نادر جديد يقع بين السماريوم والجادولينيوم. ونجح في فصل هذا العنصر في عام 1901، مما يمثل نهاية رحلة الاكتشاف: "آمل أن أطلق على هذا العنصر الجديد اسم اليوروبيوم، بالرمز Eu والكتلة الذرية حوالي 151."

التكوين الإلكتروني

التكوين الإلكتروني:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f7

على الرغم من أن اليوروبيوم عادة ما يكون ثلاثي التكافؤ، إلا أنه عرضة لتكوين مركبات ثنائية التكافؤ. تختلف هذه الظاهرة عن تكوين مركبات التكافؤ +3 بواسطة معظم اللانثانيدات. يحتوي اليوروبيوم ثنائي التكافؤ على تكوين إلكتروني 4f7، حيث توفر القشرة شبه المملوءة المزيد من الاستقرار، كما أن اليوروبيوم (II) والباريوم (II) متشابهان. اليوروبيوم ثنائي التكافؤ هو عامل اختزال خفيف يتأكسد في الهواء ليشكل مركب اليوروبيوم (III). في ظل الظروف اللاهوائية، وخاصة ظروف التدفئة، يكون اليوروبيوم ثنائي التكافؤ مستقرًا بدرجة كافية ويميل إلى الاندماج في الكالسيوم والمعادن الأرضية القلوية الأخرى. تعتبر عملية التبادل الأيوني هذه أساس "شذوذ اليوروبيوم السلبي"، أي أنه بالمقارنة مع وفرة الكوندريت، فإن العديد من معادن اللانثانيدات مثل المونازيت تحتوي على محتوى منخفض من اليوروبيوم. بالمقارنة مع المونازيت، غالبًا ما يُظهر الباستنايت عددًا أقل من شذوذات اليوروبيوم السلبية، لذا فإن الباستنايت هو أيضًا المصدر الرئيسي لليوروبيوم.

معدن اليوروبيوم

اليوروبيوم هو معدن حديدي رمادي اللون، درجة انصهاره 822 درجة مئوية، ونقطة غليانه 1597 درجة مئوية، وكثافته 5.2434 جم/سم³；، وهو العنصر الأقل كثافة والأنعم والأكثر تطايرًا بين العناصر الأرضية النادرة. اليوروبيوم هو المعدن الأكثر نشاطًا بين العناصر الأرضية النادرة: في درجة حرارة الغرفة، يفقد بريقه المعدني على الفور في الهواء ويتأكسد بسرعة إلى مسحوق؛ تتفاعل بعنف مع الماء البارد لتوليد غاز الهيدروجين؛ يمكن أن يتفاعل اليوروبيوم مع البورون والكربون والكبريت والفوسفور والهيدروجين والنيتروجين وما إلى ذلك.

تطبيق اليوروبيوم

كبريتات اليوروبيوم تنبعث منها مضان أحمر تحت الضوء فوق البنفسجي

ورث جورج أوربان، وهو كيميائي شاب بارز، أداة التحليل الطيفي من ديمارساي ووجد أن عينة أكسيد الإيتريوم (III) المخلوطة باليوروبيوم بعثت ضوءًا أحمر ساطعًا للغاية في عام 1906. وكانت هذه بداية الرحلة الطويلة لمواد اليوروبيوم الفوسفورية - لا يستخدم فقط لإصدار الضوء الأحمر، ولكن أيضًا الضوء الأزرق، لأن طيف انبعاث Eu2+ يقع ضمن هذا النطاق.

يمكن للفوسفور المكون من بواعث Eu3+ الأحمر، وTb3+ الأخضر، وبواعث Eu2+ الزرقاء، أو مزيج منها، تحويل الضوء فوق البنفسجي إلى ضوء مرئي. وتلعب هذه المواد دوراً هاماً في مختلف الأجهزة حول العالم: شاشات تكثيف الأشعة السينية، وأنابيب أشعة الكاثود أو شاشات البلازما، بالإضافة إلى مصابيح الفلورسنت الحديثة الموفرة للطاقة والثنائيات الباعثة للضوء.

يمكن أيضًا حساسية تأثير مضان اليوروبيوم ثلاثي التكافؤ بواسطة الجزيئات العطرية العضوية، ويمكن تطبيق هذه المجمعات في المواقف المختلفة التي تتطلب حساسية عالية، مثل الأحبار المضادة للتزييف والرموز الشريطية.

منذ الثمانينيات، يلعب اليوروبيوم دورًا رائدًا في التحليل الصيدلاني الحيوي شديد الحساسية باستخدام طريقة التألق البارد التي يتم حلها بمرور الوقت. وفي معظم المستشفيات والمختبرات الطبية، أصبح هذا التحليل روتينيا. في أبحاث علوم الحياة، بما في ذلك التصوير البيولوجي، توجد مجسات بيولوجية فلورية مصنوعة من اليوروبيوم واللانثانيدات الأخرى في كل مكان. ومن حسن الحظ أن كيلوغراماً واحداً من اليوروبيوم يكفي لدعم ما يقرب من مليار تحليل ــ بعد أن فرضت الحكومة الصينية مؤخراً قيوداً على صادرات الأتربة النادرة، فإن البلدان الصناعية التي تشعر بالذعر إزاء نقص تخزين العناصر الأرضية النادرة لا داعي للقلق بشأن تهديدات مماثلة لمثل هذه التطبيقات.

يستخدم أكسيد اليوروبيوم كفوسفور محفز في نظام التشخيص الطبي الجديد بالأشعة السينية. يمكن أيضًا استخدام أكسيد اليوروبيوم لتصنيع العدسات الملونة والمرشحات الإلكترونية الضوئية، وأجهزة تخزين الفقاعات المغناطيسية، وفي مواد التحكم، ومواد التدريع، والمواد الهيكلية للمفاعلات الذرية. ولأن ذراته يمكن أن تمتص نيوترونات أكثر من أي عنصر آخر، فإنه يستخدم بشكل شائع كمادة لامتصاص النيوترونات في المفاعلات الذرية.

وفي عالم اليوم الذي يتوسع بسرعة، قد يكون لاستخدام اليوروبيوم الذي تم اكتشافه مؤخرًا تأثيرات عميقة على الزراعة. لقد وجد العلماء أن المواد البلاستيكية الممزوجة باليوروبيوم ثنائي التكافؤ والنحاس أحادي التكافؤ يمكنها تحويل الجزء فوق البنفسجي من ضوء الشمس بكفاءة إلى ضوء مرئي. هذه العملية خضراء تمامًا (وهي الألوان المكملة للون الأحمر). إن استخدام هذا النوع من البلاستيك لبناء دفيئة يمكن أن يمكّن النباتات من امتصاص المزيد من الضوء المرئي وزيادة إنتاجية المحاصيل بنسبة 10٪ تقريبًا.

يمكن أيضًا تطبيق اليوروبيوم على شرائح الذاكرة الكمومية، والتي يمكنها تخزين المعلومات بشكل موثوق لعدة أيام في المرة الواحدة. يمكن أن يتيح ذلك تخزين البيانات الكمومية الحساسة في جهاز مشابه للقرص الصلب وشحنها في جميع أنحاء البلاد.