эрбий

ЭРБИЙ (от назв. селения Иттербю, Ytterby в Швеции; лат. Erbium) Er

хим. элемент III гр. периодической системы, относится к редкоземельным элементам; ат. н. 68, ат. м. 167,26. В природе 6 стабильных изотопов: ¹⁶²Er(0,14%), ^1б4Er(1,61%), ¹⁶⁶Er(33,6%), ¹⁶⁷Er(22,95%), ¹⁶⁸Er(26,8%), ¹⁷⁰Er(14 9%). Конфигурация внеш. электронных оболочек атома 4f ^l25s²5p⁶6s²; степени окисления +3, редко +1; энергии ионизации при последоват. переходе от Ег⁰ к Er⁵⁺ равны соотв. 6,10, 11,93, 22,74, 42,65, 65,1 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,24; атомный радиус 0,175 нм, ионные радиусы Er³⁺ (в скобках даны координац. числа) 0,103 (6), 0,109 (7), 0,114 (8), 0,120 (9) нм.

Содержание в земной коре 3,3∙10⁻⁴% по массе, в морской воде 6∙10⁻⁷ мг/л. Вместе с др. РЗЭ содержится в минералах ксенотим, эвксенит, монацит, бастнезит, лопарит, ортит и др.

Свойства. Э. — серебристо-белый металл, имеет одну кристаллич. модификацию структурного типа Mg с гексагон. кристаллической решеткой, а = 0,35588 нм, с = 0,55874 нм, z = 2, пространственная группа P6₃/ттс; т. пл. 1522 °C, т. кип. 2510 °C; плотн. 9,062 г/см³; 28,12 Дж/(моль∙К); 316,5 кДж/ моль; 73,18 Дж/(моль∙К); давление пара при температуре плавления 2–8 МПа; температурный коэф. линейного расширения 1,23∙10⁻⁵ К⁻¹; 8,5∙10⁻⁷ Ом∙м; парамагнетик, магн. восприимчивость +2,63∙10⁻⁷; ферромагнетик ниже 20 К (точка Кюри); антиферромагнетик ниже 84 К (температура Нееля); модуль упругости 74,8 ГПа, модуль сдвига 30,2 ГПа; коэф. Пуассона 0,238; 286 МПа. Легко поддается мех. обработке (инертная атмосфера).

^{СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЭРБИЯ}

таблица в процессе добавления

_{^а Температура полиморфного перехода. полиморфного перехода.}

На воздухе компактный Э. окисляется медленно, при нагр. во влажном воздухе неск. быстрее, с минеральными кислотами дает соли, кипящей водой медленно окисляется, взаимод. с O₂, галогенами, халькогенами, N₂ и H₂ при натр., давая соед. Er(III). В водных средах Э. существует в виде гидратир. ионов Er³⁺. С разл. орг. и неорг. лигандами ион Er(III) образует соед. с координац. числами от 9 до 15. По химическим свойствам подобен др. лантаноидам(III). Er(I) известен только в гидролитически неустойчивых галогенидных кластерах типа ErХ, Er₄Х₅, Er₇Х₁₀, Er₆Х₇ и т. п., где X = С1, Br, I, образующихся при взаимодействии металлич. Э. с ErХ₃. Соед. Er(III) окрашены в розовый цвет, моногалогениды имеют черную окраску.

Сесквиоксид Er₂O₃ (табл.) получают разложением Er(NO₃)₃, Er₂(SO₄)₃, Er₂(CrO₄)₃, или др. солей на воздухе обычно при 800–1000 °C; компонент спец. керамик, люминофоров, лазерных стекол; временно допустимая концентрация в воздухе 4 мг/м³.

Трифторид ErF₃ получают взаимод. Er₂O₃ с HF-газом при 500 °C, термич. разложением фтораммониевых солей, напр. (NH4)₃ErF₆, при 400–500 °C в атмосфере Ar, N₂; применяют для получения чистого металлич. Э. металлотермич. способом, в качестве компонента твердых электролитов. Трихлорид ErCl₃ сильно гигроскопичен; получают взаимод. смеси Cl₂ и CCl₄ с оксидом или оксалатом Э. выше 200 °C, хлорированием Э. и др.; применяют для получения металлоорг. соед. Э. и металлич. Э. металлотермически или электрохимически.

Получение и применение. Э. из прир. смеси РЗЭ выделяют методами экстракции и хроматографии. Дальнейшую очистку, как правило, проводят хроматографически. Металлич. Э. получают из фторида и хлорида металлотермически или электрохимически. Выпускают в небольших масштабах и используют гл. обр. в исследоват. целях как активатор люминесценции (в т. ч. в твердотельных лазерах), для изготовления магн. материалов (сплавы с Fe, Co, Ni, Re).

Э. был открыт К. Мосандером при исследовании эрбиевых концентратов в 1843.

Комплексные соединения Э. характеризуются чаще всего высокими координац. числами (вплоть до 12), что обусловлено большими размерами ионов Ег(Ш). Для координац. соед. Э. известны октаэдрические, пентагонально-бипирамидальные, додеказдрические, икосаздрические, призматические и др. координац. полиэдры. Хим. связь эрбий-лиганд преим. ионная, эффективные заряды на атоме Э. в соед. от +2,5 до +2,7, т. е. имеется некоторый вклад ковалентной составляющей. Ковалентность увеличивается в ряду РЗЭ по мере уменьшения размера ионов РЗЭ(III) и для Э. существенно более значима по сравнению с легкими РЗЭ (лантаном, неодимом).

Комплексные соед. Э. имеют относительно высокие константы устойчивости, что в особенности характерно для соед. с полидентатными лигандами. Из неорг. производных наиб. важны гидроксокомплексы состава [Er(H₂O)_т(OH)_п]³⁻ⁿ, где n =1–3, т = 2–6, галогенидные комплексы, как катионные (напр., состава [МХ]²⁺), так и анионные (напр., [МХ₄]⁻, где X — галоген), нитратные, сульфатные, фосфатные и т. д. Стабильность ацидокомплексов уменьшается в след, ряду лигандов:

Из комплексов с орг. лигандами перспективны β-дикетонаты, используемые для группового разделения РЗЭ путем фракционной сублимации. В этих случаях чаще всего применяют дипивалоилметанаты [формула I, R = (CH₃)₃С] или ацетилацетонаты (I; R = CH₃). Используются, кроме того, комплексы с дикарбоновыми кислотами (оксалаты, малонаты, сукцинаты и др.), монокар-боновыми кислотами (вплоть до C₃₀), с аминами, а также комплексонаты.

Последние применяют в технологии разделения и глубокой очистки РЗЭ методами ионного обмена, экстракции. Получают комплексные соед. Э. (как и других РЗЭ) взаимод. оксидов, гидроксидов, а также растворов солей Er(III) с соответствующими лигандами с послед. кристаллизацией при упаривании раствора или высаливании из него. Применяют их в технологии разделения и очистки собственно РЗЭ, при отделении лантаноидов и актиноидов и др. Чаще всего эти соед. в технол. практике являются полупродуктами при получении разнообразных материалов, в т. ч. галогенидных, оксидных и др. стекол, керамик со свойствами высокотемпературных сверхпроводников и др.

Химия других, по крайней мере тяжелых, РЗЭ подобна химии комплексных соед. Э.

_{Л. И. Мартыненко, Ю. М. Киселев, С. Д. Моисеев}