Európio: estrutura, propriedades, obtenção, usos - Ciência - 2023

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o európio É um elemento químico pertencente às terras raras, representado pelo símbolo químico Eu, e cujo nome se deve obviamente ao continente europeu. É o mais reativo dos metais de terras raras, se comparado ao lítio, cálcio e bário, por isso sua difusão mineralógica é muito dispersa.

É um dos metais mais raros e caros, devido a todos os procedimentos que devem ser feitos para sua extração livre de impurezas. Fisicamente mostra um brilho dourado acinzentado, causado por sua rápida oxidação assim que é exposta ao ar. Portanto, raramente é possível armazená-lo em sua cor prata verdadeira.

O európio é tão reativo que deve ser armazenado em ampolas ou recipientes selados sob atmosfera de argônio inerte. Mesmo imerso em óleo mineral oxida devido ao pouco oxigênio dissolvido.

Uma característica marcante do európio é sua luminescência, observada principalmente em seus compostos com número de oxidação +3, como Eu₂OU₃, que é um fósforo vermelho aplicado a inúmeros dispositivos eletrónicos e também às notas de euro para prevenir a contrafacção.

Descoberta de európio

A descoberta do európio foi concebida em partes, ao longo do século XIX, e em diversos países (Suécia, Alemanha e Suíça) do continente europeu. Os íons európio eram difíceis de identificar porque seus espectros de absorção se misturavam aos de outros metais de terras raras, como cério, gadolínio e lantânio, bem como samário.

Portanto, a identificação e o isolamento de todos esses metais carregavam o európio como uma impureza não caracterizada. Por exemplo, o isolamento de uma amostra pura de cério, em 1839 por Carl Gustav Mosander, resultou no reconhecimento de outros novos elementos: lantânio e didímio.

Enquanto o didímio foi estudado e concluiu-se que na verdade ele consistia de uma mistura de outros elementos (praseodímio e neodímio), surgiu o samário, encontrado em 1879 por Paul Èmile Lecoq.

Mais tarde, em 1886, o químico suíço Jean Charles Galissard purificou amostras de samário ao encontrar o gadolínio. Lecoq em 1892 já havia estudado os espectros do gadolínio e de outro novo elemento.

Quinze anos depois, em 1901, o químico francês Eugène Anatole Demarcay isolou finalmente esse novo elemento e deu-lhe o nome de Europium, em homenagem à Europa.

Estrutura química do európio

Os átomos de európio são mantidos juntos graças à ligação metálica, com os elétrons de seus orbitais 4f e 6s participando dela. Pelas suas características eletrônicas, raios atômicos e pela forma como é embalado, o európio acaba adotando uma estrutura cristalina cúbica centrada no corpo (bcc), sendo uma das menos densas.

Não existem fontes bibliográficas que mencionem outro polimorfo do európio, além da fase bcc, dentro de outras faixas de temperatura; mas sim sob diferentes pressões.

Por exemplo, o európio submetido a uma pressão próxima a 18 GPa adota uma estrutura hexagonal compacta e, finalmente, se transforma em uma fase monoclínica em pressões superiores a 31,5 GPa.

Configuração eletronica

A configuração eletrônica abreviada do európio é:

[Xe] 6s²4f⁷

Estando na posição ou grupo 7 da série dos lantanídeos, possui sete elétrons ocupando seus orbitais 4f; e, portanto, não corresponde a nenhum dos desvios que encontramos nas configurações eletrônicas dos elementos da tabela periódica.

Propriedades do európio

Aparência física

Metal branco-prateado, de dureza macia semelhante à do chumbo, que fica dourado quando exposto ao ar, sendo recoberto por uma camada de óxido e carbonato.

Número atômico

Massa molar

151,96 g / mol

Ponto de fusão

826 ºC

Ponto de ebulição

1529 ºC

Densidade

Sólido: 5,264 g / cm³

No ponto de fusão: 5,13 g / cm³

Estados de oxidação

Os principais estados de oxidação do európio são +2 (Eu²⁺) e +3 (Eu³⁺), onde +1 (Eu⁺) o menos comum dos três.

Energias de ionização

-Primeiro: 547,1 kJ / mol (Eu⁺ gasoso)

-Segundo: 1085 kJ / mol (Eu²⁺ gasoso)

-Terceiro: 2404 kJ / mol (Eu³⁺ gasoso)

Eletro-negatividade

1,2 na escala de Pauling.

Ordem magnética

Paramagnético

Reatividade

A reatividade do európio é comparável à do lítio e é, portanto, o metal mais reativo nas terras raras. Por exemplo, ele reage rapidamente com água para formar seu hidróxido correspondente, Eu (OH)₃, de cor amarela, que, ao contrário dos hidróxidos alcalinos, é insolúvel em água:

2 Eu + 6 H₂O → 2 Eu (OH)₃ + 3 H₂

Da mesma forma, quando queimado em um isqueiro oxida em Eu₂OU₃ e emite uma chama avermelhada, uma reminiscência de lítio:

4 Eu + 3 O₂ → 2 Eu₂OU₃

Európio é capaz de formar muitos compostos com o estado de oxidação de +2, porque tem seus orbitais F meio cheio (4f⁷), o que dá ao átomo uma estabilidade eletrônica incomum.

A Europa²⁺ apresenta comportamento químico semelhante ao do Ba²⁺, mas ao contrário do último, atua como um agente redutor moderadamente forte, oxidando para Eu³⁺.

Obtendo

Matéria prima

Európio está presente em minerais de terras raras, como bastnasita e monazita. No entanto, devido à sua reatividade ser semelhante aos metais alcalinos e alcalino-terrosos, seus íons são amplamente dispersos na crosta terrestre junto com minerais de cálcio ou outros metais, portanto, não há nenhum mineral rico em si mesmo. no európio. Por isso sua obtenção é muito cara.

Processos

Eu ions³⁺ eles fazem parte de muitos óxidos e fosfatos de terras raras. Portanto, o primeiro passo é separá-los dos outros metais presentes. Para fazer isso, minerais são processados, especialmente bastnasita; Eles são torrados, dissolvidos em ácidos ou bases fortes e submetidos a precipitações fracionadas com vários reagentes. Da mesma forma, a cromatografia de troca iônica é usada para separar o Eu³⁺.

Conforme o mineral é processado, um concentrado de íons Eu é obtido.³⁺, que podem ser reduzidos usando zinco metálico ou um amálgama do mesmo, de modo que sejam reduzidos a Eu²⁺. Então o eu²⁺ co-precipita em carbonato ou sulfato de bário.

Este precipitado é torrado e submetido a uma separação para obtenção do óxido Eu.₂OU₃, que é reduzido com lantânio em um cadinho de tântalo, para finalmente destilar e condensar o európio metálico.

Outro método para obter európio é por eletrólise de uma mistura de EuCl₃ e NaCl ou CaCl₂ fundido. Assim, o gás cloro é produzido no ânodo, enquanto o európio metálico é formado no cátodo.

Usos / aplicações

O európio em sua forma metálica não tem usos rotineiros. No entanto, seus compostos são outra história, especialmente seu óxido Eu₂OU₃, cuja fosforescência o tornou um componente indispensável das telas de aparelhos, monitores e televisores. Isso ocorre porque é um fósforo vermelho, emitindo uma luz vermelha característica.

O európio (III) com fosforescência avermelhada também é utilizado para evitar a falsificação de notas de euro, sendo iluminado com luz ultravioleta para confirmar a sua legitimidade. Por outro lado, quando é misturado com compostos de európio (II), que são fósforos azulados, obtém-se uma luz branca, muito recorrente no vidro das lâmpadas fluorescentes.

Európio é adicionado em pequenas quantidades ao aluminato de estrôncio para preparar fósforos de diferentes cores, que se destacam por possuírem uma fosforescência de longa duração.

Referências

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