№68 Эрбий

История открытия:

В 1787 году в окрестностях шведского городка Иттербю был найден необычно тяжелый минерал, который содержал в себе неизвестные науке химические элементы.
Финский химик Юхан Гадолин выделил из минерала "итриевую землю", которую он считал оксидом неизвестного химического элемента. В 1843 году шведский химик К. Г. Мосандер разделил итриевую землю, полученную из минерала иттербита на три фракции, для названий которых (итриевая, тербиевая и эрбиевая земли) разделил на слоги название минерала. Мосандер предполагал, что каждая фракция содержит оксид нового химического элемента. В работах других исследователей названия эрбиевой и тербиевой земель были перепутаны, и некоторое время элемент эрбий называли тербием и наоборот. Дело осложнялось еще и тем, что и эти земли оказались смесями, и в них продолжали находить новые элементы.
Получить оксид эрбия в химически чистом состоянии удалось лишь в 1879 г., а в виде металла эрбий был получен только в 1953 г.А. Дааном и Ф. Спеддингом (США).

Получение:

Кларк эрбия в земной коре (по Тэйлору) 3,3 г/т, содержание в воде океанов 2,4*10^-6. Эрбий относится к лантаноидам, которые встречаются очень редко. Он входит в состав таких минералов, как ксенотим, бастнезит, монацит, эвксенит, лопарит. Их месторождения есть в США, Казахстане, России, Украине, Австралии, Бразилии, Индии, Скандинавии.
При извлечении лантаноидов из природного сырья и их разделении эрбий концентрируется вместе с другими тяжёлыми лантаноидами. Металл получают кальцийтермическим методом из ErF₃, электролизом расплава ErCl₃ с добавкой KCl, NaCl и CaCl₂.

Физические свойства:

Эрбий - белый (серебристо-белый) металл. Гексагональная решетка с параметрами а = 0,35588 нм и с = 0,55874 нм. Температура плавления 1522°C, температура кипения 2510°C, плотность 9,062 г/см³.

Химические свойства:

На воздухе компактный эрбий окисляется медленно, при нагревании во влажном воздухе несколько быстрее, при нагревании взаимодействует также с галогенами, халькогенами, азотом и водородом, образуя соединения Еr(III). Соединения Еr(III) окрашены в розовый цвет, моногалогениды имеют черную окраску.

Важнейшие соединения:

Сесквиоксид Еr₂О₃ (светло-розовый) получают разложением Er(NO₃)₃, Er₂(SO₄)₃, Er₂(C₂O₄)₃, или других солей на воздухе обычно при 800-1000 °С. Обладает основными свойствами.
Гидроксид эрбия Er(OH)₃ розового цвета, не растворяется в воде, получается по обменной реакции между NaOH и водными растворами солей эрбия (III). По свойствам основание средней силы.
Трифторид эрбия ErF₃ (светло-розовый) получают взаимодействием Еr₂О₃ с HF-газом при 500 °С, термическим разложением фтораммониевых солей, напр. (NH₄)₃ErF₆, при 400-500°С в атмосфере аргона или азота; применяют для получения чистого металлического эрбия металлотермическим способом, в качестве компонента твердых электролитов.
Трихлорид эрбия ErCl₃ (розово-фиолетовый) сильно гигроскопичен; получают взаимодействием смеси Сl₂ и ССl₄ с оксидом или оксалатом эрбия выше 200°С, хлорированием эрбия и др.; применяют для получения металлоорганических соединений эрбия и металлического эрбия металлотермически или электрохимически.
Трибромид эрбия ErBr₃ (tпл 950°C) и трийодид ErI₃ (tпл 1015°C) - вещества фиолетового цвета, весьма гигроскопичные, хорошо растворяются в воде, кристаллизуются из растворов в виде окта- и нонагидратов соответственно.

Применение:

Добавка эрбия применяется как активатор фосфоров, в производстве ферритов и магнитных сплавов с железом, кобальтом и никелем, материалов лазерной техники, а также для изготовления регулирующих стержней в атомной энергетике. Соединения эрбия используют для получения высокоскоростного окрашенного стекла, а также специальных стёкол с высоким коэффициентом поглощения инфракрасного излучения.
Оксид эрбия - компонент специальных керамик, люминофоров, лазерных стекол; временно допустимая концентрация в воздухе 4 мг/м³

Андрей Якупов
ХФ ТюмГУ, 581 группа, 2011 г.