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;
СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЭРБИЯ
таблица в процессе добавления
а Температура 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]−,
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
Химическая энциклопедия