發現簡史
發現人:莫桑德爾(C.G.Mosander)
發現年代:1843年
發現過程:1843年,由莫桑德爾(C.G.Mosander)發現。他原來將鉺的氧化物命名為氧化鋱,因此,早期德文獻中,氧化鋱和氧化鉺是混同的。直到1860年以後,才得糾正。
在發現鑭的同一時期里,莫桑德爾對最初發現的釔進行了分析研究,並於1842年發表報告,明確最初發現的釔土不是單一的元素氧化物,而是三種元素的氧化物。他把其中的一種仍稱為釔土,其中一種命名為erbia(鉺土)。元素符號定為Er。它的命名來源和釔一樣,出自最初發現釔礦石的產地,瑞典斯德哥爾摩附近的小鎮乙特比(Ytterby)。鉺和另兩個元素鑭、鋱的發現打開了發現稀土元素的第二道大門,是發現稀土元素的第二階段。他們的發現是繼鈰和釔兩個元素後又找到稀土元素中的三個。
礦藏分布
存在於火成岩中,可由電解熔融氯化鉺ErCl3而製得,與其他密度較大的稀土元素共存於磷釔礦和黑稀金礦中。離子型稀土礦:中國江西、廣東、福建、湖南、廣西等。磷釔礦:馬來西亞、中國廣西、廣東
獨居石:澳大利亞海岸海濱、印度海濱中國廣東和台灣海濱。
理化性質
鉺為銀白色金屬;熔點1529°C,沸點2863°C,密度9.006克/厘米³;;鉺在低溫下是反鐵磁性的,在接近絕對零度時為強鐵磁性,並為超導體。鉺在室溫下緩慢被空氣和水氧化,氧化鉺為玫瑰紅色。鉺可用作反應堆控制材料;鉺也可作某些螢光材料的激活劑。第一電離能6.10電子伏特。與鈥、鏑的化學性質和物理性質幾乎完全相同。銀灰色金屬,質軟,不溶於水,溶於酸。鹽類和氧化物呈粉紅至紅色。鉺的同位素有:162Er、164Er、166Er、167Er、168Er、170Er。
元素名稱:鉺
元素符號:Er
英文名:Erbium
元素原子量:167.3
體積彈性模量:Gpa:44.4
原子化焓:kJ /mol @25℃:314
熱容:J /(mol·K):28.12
導電性:10^6/(cm·Ω):0.0117
導熱係數:W/(m·K):14.5
熔化熱:(千焦/摩爾):19.90
汽化熱:(千焦/摩爾):261.0
原子體積:(立方厘米/摩爾):18.4
鉺雷射器頭
氧化態:Main Er+3
Other
元素在宇宙中的含量:(ppm):0.002
元素在太陽中的含量:(ppm):0.001
元素在海水中的含量:(ppm):大西洋表面 0.00000059
大西洋深處 0.00000086
地殼中含量:(ppm):3.8
晶體結構:晶胞為六方晶胞。
晶胞參數:
a = 355.88 pm
b = 355.88 pm
c = 558.74 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°
維氏硬度:589MPa
聲音在其中的傳播速率:(m/S) 2830
電離能 (kJ /mol)
M - M+ 588.7
M+ - M2+ 1151
M2+ - M3+ 2194
M3+ - M4+ 4115
元素類型:金屬
元素符號:Er
英文名:Erbium
中文名:鉺
相對原子質量:167.2
常見化合價:+3
電負性:1.24
外圍電子排布:4f12 6s2
核外電子排布:2,8,18,30,8,2
電子層:K-L-M-N-O-P
同位素及放射線:Er-162 Er-164 *Er-166 Er-167 Er-168 Er-169[9.4d] Er-170 Er-171[7.5h] Er-172[2.1d]
電子親合能:0 KJ·mol-1
超凡鉺雷射整形美容儀
第一電離能:589 KJ·mol-1
第二電離能:1151 KJ·mol-1
第三電離能:0 KJ·mol-1
單質密度:8.795 g/cm3
單質熔點:1522.0 ℃
單質沸點:2510.0 ℃
原子半徑:2.45 埃
離子半徑:1.00(+3) 埃
共價半徑:1.57 埃
套用領域
它得氧化物Er2O3為玫瑰紅色,用來製造陶器得釉彩。陶瓷業中使用氧化鉺產生一種粉紅色的釉質。鉺在核工業中也有一些套用,還能作為其他金屬的合金成分。例如釩中摻入鉺能夠增強其延展性。
目前鉺最突出的用途是製造摻鉺光纖放大器(ErbiumDopantFiberAmplifier,簡稱EDFA)。摻餌光纖放大器(EDFA)是1985年英國南安普頓大學首先研製成功的,它是光纖通信中最偉大的發明之一,甚至可以說是當今長距離信息高速公路的“加油站”。摻餌光纖是在石英光纖中摻入少量稀土元素鉺離子(Er3+),它是放大器的核心。摻鉺光纖放大光信號的原理是:當Er3+受到波長980nm或1480nm的光激發吸收泵浦光的能量後,由基態躍遷到高能級的泵浦態。由於粒子在泵浦態的壽命很短,很快以非輻射的方式由泵浦態馳豫到亞穩態,粒子在該能帶有較長的壽命,逐漸積累。當有1550nm信號光通過時,亞穩態的Er3+離子以受激輻射的方式躍遷到基態,也正好發射出1550nm波長的光。這種從高能態躍迂至基態時發射的光補充了衰減損失的信號光,從而實現了信號光在光纖傳播過程中隨著衰減又不間斷地被放大。
將鉺摻入普通石英光纖,再配以980納米或1480納米兩種波長的半導體雷射器,就基本構成了直接放大1550nm光信號的放大器。石英光纖可傳送各種不同波長的光,但光衰率不一樣,1550nm頻帶的光在石英光纖中傳輸時光衰減率最低(僅為0.15分貝/公里),衰減率幾乎是下限極限。因此,光纖通信以1550nm波長的光作信號光時,光的損失最小。所以,光纖中只要摻雜幾十至幾百ppm的鉺,就能夠起到補償通訊系統中光損耗的作用。摻鉺光纖放大器就如同一個光的“泵站”,使光信號一站一站毫不減弱地傳遞下去,從而順暢地開通了現代長距離大容量高速光纖通訊的技術通道。
鉺的另一個套用熱點是雷射,尤其是用作醫用雷射材料。鉺雷射是一種固體脈衝雷射,波長為2940nm,能被人體組織中的水分子強烈吸收,從而用較小的能量獲得較大的效果,可以非常精確地切割、磨削和切除軟組織。鉺YAG雷射還被用做白內障摘除。因為白內障晶體的主要成分是水,鉺雷射能量低,易被水吸收,將是一種很有發展前景的摘除白內障的手術方法。鉺雷射治療儀正為雷射外科開闢出越來越廣闊的套用領域。
鉺還可用作稀土上轉換雷射材料的激活離子。鉺雷射上轉換材料又分為單晶(氟化物、含氧鹽)和玻璃(光纖)兩類,如摻鉺的鋁酸釔(YAP:Er3+)晶體和摻雜Er3+的ZBLAN氟化物(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF)玻璃光纖等,現在均已經實用化。BaYF5:Yb3+,Er3+可將紅外線轉成可見光,這種多光子上轉換髮光材料已成功地用於夜視儀。
化學元素周期表
族→ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 電子層 | 0族電子數 | |
周期↓ | I A | 0 | |||||||||||||||||||
1 | 1 H 氫 | 2 He 氦 | K | 2 | |||||||||||||||||
II A | III A | IV A | V A | VI A | VII A | ||||||||||||||||
2 | 3 Li 鋰 | 4 Be 鈹 | 5 B 硼 | 6 C 碳 | 7 N 氮 | 8 O 氧 | 9 F 氟 | 10 Ne 氖 | L K | 8 2 | |||||||||||
3 | 11 Na 鈉 | 12 Mg 鎂 | 13 Al 鋁 | 14 Si 矽 | 15 P 磷 | 16 S 硫 | 17 Cl 氯 | 18 Ar 氬 | M L K | 8 8 2 | |||||||||||
III B | IV B | V B | VI B | VII B | VIII | I B | II B | ||||||||||||||
4 | 19 K 鉀 | 20 Ca 鈣 | 21 Sc 鈧 | 22 Ti 鈦 | 23 V 釩 | 24 Cr 鉻 | 25 Mn 錳 | 26 Fe 鐵 | 27 Co 鈷 | 28 Ni 鎳 | 29 Cu 銅 | 30 Zn 鋅 | 31 Ga 鎵 | 32 Ge 鍺 | 33 As 砷 | 34 Se 硒 | 35 Br 溴 | 36 Kr 氪 | N M L K | 8 18 8 2 | |
5 | 37 Rb 銣 | 38 Sr 鍶 | 39 Y 釔 | 40 Zr 鋯 | 41 Nb 鈮 | 42 Mo 鉬 | 43 Tc 鎝 | 44 Ru 釕 | 45 Rh 銠 | 46 Pd 鈀 | 47 Ag 銀 | 48 Cd 鎘 | 49 In 銦 | 50 Sn 錫 | 51 Sb 銻 | 52 Te 碲 | 53 I 碘 | 54 Xe 氙 | O N M L K | 8 18 18 8 2 | |
6 | 55 Cs 銫 | 56 Ba 鋇 | 57- 71 鑭系 | 72 Hf 鉿 | 73 Ta 鉭 | 74 W 鎢 | 75 Re 錸 | 76 Os 鋨 | 77 Ir 銥 | 78 Pt 鉑 | 79 Au 金 | 80 Hg 汞 | 81 Tl 鉈 | 82 Pb 鉛 | 83 Bi 鉍 | 84 Po 釙 | 85 At 砹 | 86 Rn 氡 | P O N M L K | 8 18 32 18 8 2 | |
7 | 87 Fr 鍅 | 88 Ra 鐳 | 89- 103 錒 | 104 Rf 鑪 | 105 Db | 106 Sg | 107 Bh | 108 Hs | 109 Mt | 110 Ds 鐽 | 111 Rg 錀 | 112 Uub | 113 Uut | 114 Uuq | 115 Uup | 116 Uuh | 117 Uus | 118 Uuo | |||
鑭系元 素 | 57 La 鑭 | 58 Ce 鈰 | 59 Pr 鐠 | 60 Nd 釹 | 61 Pm 鉕 | 62 Sm 釤 | 63 Eu 銪 | 64 Gd 釓 | 65 Tb 鋱 | 66 Dy 鏑 | 67 Ho 鈥 | 68 Er 鉺 | 69 Tm 銩 | 70 Yb 鐿 | 71 Lu 鑥 | ||||||
錒系元 素 | 89 Ac 錒 | 90 Th 釷 | 91 Pa 鏷 | 92 U 鈾 | 93 Np 鎿 | 94 Pu 鈽 | 95 Am 鎇 | 96 Cm 鋦 | 97 Bk 錇 | 98 Cf 鐦 | 99 Es 鑀 | 100 Fm 鐨 | 101 Md 鍆 | 102 No 鍩 | 103 Lr 鐒 |