Евро́пий — химический элемент с атомным номером 63 и атомной массой 151,964(1) а. е. м., относящийся к группе лантаноидов. Простое вещество европий — серебристо-белый металл, легко окисляющийся на воздухе.

История

Первыми спектральные линии, отнесённые впоследствии к европию, наблюдали Крукс (1886) и Лекок де Буабодран (1892). Демарсе обнаружил полосу спектра элемента в самариевой земле в 1896 году, а в 1901 году смог выделить элемент, описал его и дал ему название в честь Европы.

Нахождение в природе

Месторождения

Европий входит в состав лантаноидов, которые часто встречаются в США, Казахстанe, России, Австралии, Бразилии, Индии, Скандинавии. Крупнейшее в мире месторождение европия находится в Кении^[3].

Получение

Металлический европий получают восстановлением Eu₂O₃ в вакууме лантаном или углеродом, а также электролизом расплава EuCl₃.

Цены

Европий является одним из самых дорогих лантаноидов^[4]. В 2014 году цена металлического европия ЕВМ-1 составляла от 800 до 2000 долларов США за кг, а оксида европия чистотой 99,9 % — около 500 долларов за кг.

Физические свойства

В чистом виде — мягкий серебристо-белый металл, легко поддаётся механической обработке в инертной атмосфере. Приобретает сверхпроводящие свойства при температуре 1,8 К и давлении 80 ГПа^[5].

Изотопы

Природный европий состоит из двух изотопов, ¹⁵¹Eu и ¹⁵³Eu, в соотношении примерно 1:1. Европий-153 имеет природную распространённость 52,2 %, он стабилен. Изотоп европий-151 составляет 47,8 % природного европия. Недавно была обнаружена^[6] его слабая альфа-радиоактивность с периодом полураспада около 5×10¹⁸ лет, что соответствует примерно 1 распаду за 2 минуты в килограмме природного европия. Кроме этого природного радиоизотопа, созданы и исследованы 35 искусственных радиоизотопов европия, среди которых наиболее устойчивы ¹⁵⁰Eu (период полураспада 36,9 года), ¹⁵²Eu (13,516 года) и ¹⁵⁴Eu (8,593 года). Обнаружены также 8 метастабильных возбуждённых состояний, среди которых наиболее стабилен ^150mEu (12,8 часа), ^152m1Eu (9,3116 часа) и ^152m2Eu (96 минут)^[7].

Химические свойства

На воздухе быстро окисляется, на поверхности металла всегда есть оксидная пленка. Хранят в банках или ампулах под слоем жидкого парафина или в керосине. Очень активен, может вытеснять из растворов солей почти все металлы. В соединениях, как и большинство РЗЭ, проявляет преимущественно степень окисления +3, при определённых условиях (например, электрохимическим восстановлением, восстановлением амальгамой цинка и др.) можно получить степень окисления +2. Также при изменении окислительно-восстановительных условий возможно получение степени окисления +2 и +3, что соответствует оксиду с химической формулой Eu₃O₄.

Применение

Ядерная энергетика

Европий используется в ядерной энергетике в качестве поглотителя нейтронов (в основном окись европия, гексаборид и борат европия) в атомных реакторах, но окись постепенно «выгорает», и по срокам эксплуатации уступает карбиду бора в 1,5 раза (хотя имеет преимущество в почти полном отсутствии газовыделения и распухания в мощном потоке нейтронов, например, реактор БН-600). Сечение захвата тепловых нейтронов европием (природной смесью изотопов) составляет около 4500 барн, самым активным в отношении захвата нейтронов является европий-151 (9200 барн).

Атомно-водородная энергетика

Оксид европия применяется при термохимическом разложении воды в атомно-водородной энергетике (европий-стронций-йодидный цикл).

Лазерные материалы

Ионы европия служат для генерации лазерного излучения в видимой области спектра с длиной волны 0,61 мкм (оранжевые лучи), поэтому оксид европия используется для создания твердотельных, и менее распространённых жидкостных лазеров.

Электроника

Европий является легирующей примесью в моносульфиде самария (термоэлектрогенераторы), а также как легирующий компонент для синтеза алмазоподобного (сверхтвердого) нитрида углерода.

Силицид европия в виде тонких пленок находит применение в интегральной микроэлектронике.

Моноокись европия, а также сплав моноокиси европия и моноокиси самария применяются в виде тонких пленок в качестве магнитных полупроводниковых материалов для функциональной электроники и, в частности, МДП-электроники.

Люминофоры

• Европий — непременная составляющая люминофоров, используемых в электронно-лучевых и плазменных цветных экранах.
• Купюры евро защищены от подделок люминофорами на основе Европия.
• Вольфрамат европия — люминофор, используемый в микроэлектронике.
• Легированный европием борат стронция используется как люминофор в лампах чёрного света.

Медицина

Катионы европия используются в медицинской диагностике в качестве флуоресцентных зондов. Радиоактивные изотопы европия применяются при лечении некоторых форм рака.

Другие сферы применения

• Интенсивно изучаются светочувствительные соединения европия с бромом, хлором и иодом.
• Европий-154 обладает большой мощностью тепловыделения при радиоактивном распаде и предложен в качестве источника в радиоизотопных источниках энергии.

Влияние на качество воды

В реакциях с водой европий химически ведет себя как кальций. При уровнях рН ниже 6 европий способен мигрировать в воде в ионном виде. При более высоких уровнях рН европий образует плохо растворимые и, соответственно, менее подвижные гидроксиды. При контакте с кислородом воздуха происходит дальнейшее окисление до Eu₂O₃. Максимально наблюдаемые концентрации европия в природных маломинерализованных водах составляют менее 1 мкг/л (в морской воде — 1,1·10⁻⁶ мг/л). Влияние на качество воды при таких концентрациях представляется незначительным. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воде нормируется только российскими нормами и равна (для питьевой воды) 0,3 мг/л.

Пути поступления в организм

Вероятность попадания европия в организм человека представляется незначительной. Возможно поступление европия в организм с водой в микроскопических количествах. Нельзя исключать вероятности и других путей попадания в организм у людей, сталкивающихся с соединениями европия на производстве.

Потенциальная опасность для здоровья

Европий относится к малотоксичным элементам. Нет какой-либо информации о последствиях воздействия европия на организм человека.

Физиологическое значение

На данный момент нет данных о какой-либо биологической роли европия в организме человека.