Erbi

Erbi
68Er
holmi ← erbi → tuli - ↑ Er ↓ Fm Taula periòdica
Aspecte
Blanc platejat Línies espectrals de l'erbi
Propietats generals
Nom, símbol, nombre	Erbi, Er, 68
Categoria d'elements	Lantànids
Grup, període, bloc	n/d, 6, f
Pes atòmic estàndard	167,259
Configuració electrònica	[Xe] 4f12 6s2 2, 8, 18, 30, 8, 2
Propietats físiques
Fase	Sòlid
Densitat (prop de la t. a.)	9,066 g·cm−3
Densitat del líquid en el p. f.	8,86 g·cm−3
Punt de fusió	1.802 K, 1.529 °C
Punt d'ebullició	3.141 K, 2.868 °C
Entalpia de fusió	19,90 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització	280 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar	28,12 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k a T (K) 1.504 1.663 (1.885) (2.163) (2.552) (3.132)
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació	3, 2, 1 (òxid bàsic)
Electronegativitat	1,24 (escala de Pauling)
Energies d'ionització	1a: 589,3 kJ·mol−1
	2a: 1.150 kJ·mol−1
	3a: 2.194 kJ·mol−1
Radi atòmic	176 pm
Radi covalent	189±6 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina	Hexagonal
Ordenació magnètica	Paramagnètic a 300 K
Resistivitat elèctrica	(t, a,) (poli) 0,860 µΩ·m
Conductivitat tèrmica	14,5 W·m−1·K−1
Dilatació tèrmica	(t, a,) (poli) 12,2 µm/(m·K)
Velocitat del so (barra prima)	(20 °C) 2.830 m·s−1
Mòdul d'elasticitat	69,9 GPa
Mòdul de cisallament	28,3 GPa
Mòdul de compressibilitat	44,4 GPa
Coeficient de Poisson	0,237
Duresa de Vickers	589 MPa
Duresa de Brinell	814 MPa
Nombre CAS	7440-52-0
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops de l'erbi
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD 160Er sin 28,58 h ε 0,330 160Ho 162Er 0,139% 162Er és estable amb 94 neutrons 164Er 1,601% 164Er és estable amb 96 neutrons 165Er sin 10,36 h ε 0,376 165Ho 166Er 33,503% 166Er és estable amb 98 neutrons 167Er 22,869% 167Er és estable amb 99 neutrons 168Er 26,978% 168Er és estable amb 100 neutrons 169Er sin 9,4 d β− 0,351 169Tm 170Er 14,910% 170Er és estable amb 102 neutrons 171Er sin 7,516 h β− 1,490 171Tm 172Er sin 49,3 h β− 0,891 172Tm

L'erbi és un element químic el símbol del qual és Er i el seu nombre atòmic és 68. És un metall que pertany al 6è període de la taula periòdica, a la sèrie dels lantanoides i, juntament amb ells, al conjunt de les terres rares. A la natura, l'erbi sempre es troba combinat amb altres elements. Quan se l'aïlla artificialment, és un metall sòlid de color argentat. Com l'itri, l'iterbi i el terbi, fou descobert a partir del mineral gadolinita a la localitat sueca d'Ytterby, d'on prové el seu nom. L'erbi fou descobert Carl Gustaf Mosander l'any 1843.

Història

El mineral gadolinita ${\ce {(Ce, La, Nd, Y)2FeBe2Si2O10}}$, descobert en una mina a prop de la ciutat d'Ytterby, Suècia, fou la font d’un gran nombre dels lantanoides. El 1843, el químic suec Carl Gustaf Mosander separà de la gadolinita tres òxids, que anomenà yttria, erbia i terbia. Com es podria esperar tenint en compte les similituds entre els seus noms i propietats, els científics aviat van confondre erbia i terbia i, cap al 1877, havien invertit els noms. L'òxid que Mosander anomenà erbia ara es diu terbia i viceversa. L’erbia d’aquest període es demostrà més tard que constava de cinc òxids, actualment coneguts com a erbia, escandia, holmia, tulia i ytterbia. El 1905, el químic francès Georges Urbain i l'estatunidenc Charles James aconseguiren aïllar l'òxid d'erbi ${\ce {Er2O3}}$ bastant pur. Els químics alemanys Wilhelm Klemm i Heinrich Bommer finalment el 1934 pogueren aïllar per primera vegada l'erbi en estat elemental reduint el clorur anhidre amb vapor de potassi.

Estat natural

Adamsita-(Y) sobre rodocrosita

La concentració d'erbi a l'escorça terrestre és d'aproximadament 3,5 ppm (≈ 2,8 mg/kg), ocupant el lloc 45 per ordre d'abundància dels elements químics i la quarta dels lantanoides. Molts minerals contenen erbi, però en quantitat molt baixes. Els que superen el 2% són: yftisita-(Y) 4,44 %, samarskita-(Yb) 3,11 %, proshchenkoïta-(Y) 2,56 %, adamsita-(Y) 2,43 %, gagarinita-(Ce) 2,34 %, maoniupingita-(Ce) 2,24 %, decrespignyita-(Y) 2,12 % i calcibeborosilita-(Y) 2,10 %.

L’erbi s’obté principalment, juntament amb d'altres lantanoides, mitjançant un procés de bescanvi d’ions a partir dels minerals xenotima ${\ce {YPO4}}$ i de l’euxenita ${\ce {(Y, Ca, Er, La, Ce, U, Th) (Nb, Ta, Ti)2O6}}$, malgrat en contenen percentatges molt baixos. La demanda ha anat creixent en els darrers anys, estimant-se una producció mundial de 1000 tones/any en l'actualitat, fonamentalment en forma d'òxid d'erbi.

Propietats

Propietats físiques

El disprosi és un metall de la sèrie dels lantanoides, té una densitat de 9,066 g/cm³, un punt de fusió de 1 529 °C i un punt d'ebullició de 2 868 °C. És dúctil i mal·leable. Té una lluïssor metàl·lica platejada. És prou tou com per poder ser tallat amb un ganivet. És relativament estable a temperatura ambient. La seva configuració electrònica és [Xe]4f ¹²6s².

L'erbi presenta un paramagnetisme molt fort per sobre dels aproximadament –188 °C. Entre els –188 °C i els –253 ° C el metall és antiferromagnètic, i per sota aquesta temperatura està disposat en una estructura ferromagnètica cònica.

Propietats químiques

Òxid d'erbi ${\ce {Er2O3}}$

L'erbi s'oxida lentament exposat a l’aire i es crema fàcilment per formar òxid d'erbi, rosa, l'únic òxid conegut:

$${\ce {4 Er + 3 O2 -> 2 Er2O3}}$$

És força electropositiu i sempre actua com a trivalent. Reacciona lentament amb aigua freda i força ràpidament amb aigua calenta per formar hidròxid d'erbi:

$${\ce {2 Er(s) + 6 H2O(l) -> 2 Er(OH)3(aq) + 3 H2(g)}}$$

Clorur d'erbi—aigua(1/6) ${\ce {ErCl3*6H2O}}$ de color rosat

Reacciona amb tots els halògens donant els corresponents halogenurs de erbi(3+) que són acolorits:

$${\ce {2 Er (s) + 3 F2 (g) -> 2 ErF3 (s) [rosa]}}$$

$${\ce {2 Er (s) + 3 Cl2 (g) -> 2 ErCl3 (s) [violat]}}$$

$${\ce {2 Er (s) + 3 Br2 (g) -> 2 ErBr3 (s) [violat]}}$$

$${\ce {2 Er (s) + 3 I2 (g) - 2 ErI3 (s) [violat]}}$$

Es dissol fàcilment en àcid sulfúric diluït per formar solucions que contenen els ions erbi(3+) grocs, que existeixen com a complexos ${\ce {[Er(OH2)9]^3+}}$.

Altres composts d'erbi(3+) són: el nitrat d'erbi—aigua(1/5) ${\ce {Er(NO3)3*5H2O}}$, l'acetat d'erbi—aigua(1/4) ${\ce {Er2(C2H3O2)3*4H2O}}$, l'hidrur d'erbi ${\ce {ErH3}}$, el sulfur d'erbi ${\ce {Er2S3}}$, el tel·lurur d'erbi ${\ce {Er2Te3}}$, el tetraborur d'erbi ${\ce {ErB4}}$, el nitrur d'erbi ${\ce {ErN}}$ o el silicur d'erbi ${\ce {ErSi2}}$.

Isòtops

L’erbi natural és una barreja de sis isòtops estables: erbi 166 (33,5 %), erbi 168 (26,98 %), erbi 167 (22,87 %), erbi 170 (14,91 %), erbi 164 (1,6 %) i erbi 162 (0,14 %). Sense comptar els isòmers nuclears, es coneixen un total de 30 isòtops radioactius d'erbi. El seu nombre màssic varia entre 142 i 177. Tots els isòtops radioactius de l'erbi són relativament inestables: les seves semivides varien entre 1 segon (erbi 145) i 9,4 dies (erbi 169).

Aplicacions

Indústria del vidre i la ceràmica

L'erbi s'usa com a colorant de color rosa en vidre i ceràmica. També és usat com a component dels vidres de certs filtres fotogràfics.

Indústria electrònica

Feixos de fibra òptica

En comunicacions via fibra òptica s'empra l'erbi ja que permet amplificar directament un impuls lluminós dins del cable sense haver-lo de convertir en senyal elèctric, de manera que surt de la fibra de vidre dopada amb erbi amb molta més intensitat que quan hi va entrar.

Reprodueix

Us del làser Er-YAG en odontologia

Generació d'energia

L'erbi té una gran capacitat d'absorció de neutrons, raó per la qual s'utilitza en la fabricació de les barres de control dels reactors nuclears, que tenen com a missió regular la reacció nuclear en cadena que produeix calor.

Medicina

L'erbi és un component dels làsers Er-YAG utilitzats en medicina amb aplicacions en dermatologia (eliminació de cicatrius, arrugues, tractament malalties de la pell, etc.) i en odontologia (cirurgia dental i eliminació de càries).

Aplicacions futures

Com potencials aplicacions futures caldria destacar l'ús de nanocristalls o nanopartícules dopades amb ${\ce {Er^3+}}$ a bioimatge (mitjançant conversió ascendent de llum, upconversion) i en computació i internet quàntics.

Enllaços externs

• Los Alamos National Laboratory - Erbi (anglès)
• It's Elemental - Erbi (anglès)
• webelements.com - Erbi (anglès)
• environmentalchemistry.com - Erbi (anglès)

Referències

Viccionari