إربيوم

Erbium, ₀₀Er
Erbium
المظهر	أبيض فضي
الوزن الذري العياري Ar°(Er)
Erbium في الجدول الدوري
	هولميوم ← erbium → ثوليوم
الرقم الذري (Z)	68
المجموعة	n/a
الدورة	period 6
المستوى الفرعي	f-block
التوزيع الإلكتروني	[Xe] 4f12 6s2
الإلكترونات بالغلاف	2, 8, 18, 30, 8, 2
الخصائص الطبيعية
الطور at د.ح.ض.ق	solid
نقطة الانصهار	1802 K (1529 °س، 2784 °F)
نقطة الغليان	3141 K (2868 °س، 5194 °ف)
الكثافة (بالقرب من د.ح.غ.)	9.066 ج/سم³
حين يكون سائلاً (عند ن.إ.)	8.86 ج/سم³
حرارة الانصهار	19.90 kJ/mol
حرارة التبخر	280 kJ/mol
السعة الحرارية المولية	28.12 J/(mol·K)
الخصائص الذرية
الكهرسلبية	مقياس پاولنگ: 1.24
طاقات التأين	الأول: 589.3 kJ/mol ; الثاني: 1150 kJ/mol ; الثالث: 2194 kJ/mol ; ;
نصف القطر الذري	empirical: 176 pm
نصف قطر التكافؤ	189±6 pm
	الخطوط الطيفية
	الخطوط الطيفية
خصائص أخرى
التواجد الطبيعي	primordial
البنية البلورية	hexagonal close-packed (hcp)
سرعة الصوت قضيب رفيع	2830 م/ث (عند 20 °س)
قضيب رفيع	14.5 W/(m·K)
التمدد الحراري	poly: 12.2 µm/(m⋅K) (r.t.)
المقاومة الكهربائية	poly: 0.860 µΩ⋅m (r.t.)
الترتيب المغناطيسي	مغناطيسية مسايرة عند 300 K
القابلية المغناطيسية	+44300.00×10−6 cm3/mol
معامل يونگ	69.9 GPa
معامل القص	28.3 GPa
معاير الحجم	44.4 GPa
نسبة پواسون	0.237
صلادة ڤيكرز	430–700 MPa
صلادة برينل	600–1070 MPa
رقم كاس	7440-52-0
التاريخ
التسمية	after إيتربي (السويد)، حيث اِستُخرِج
الاكتشاف	كارل گوستاف موساندر (1843)
نظائر الerbium v • [{{fullurl:Template:{{{template}}}\|action=edit}} e]
	قالب:جدول نظائر erbium غير موجود
	التصنيف: Erbium; view; talk; edit; \| المراجع

الإربيوم هو عنصر كيميائي من عناصر الجدول الدوري وله الرمز Er والرقم الذري 68. وهو أحد عناصر اللانثينيدات الفلزية الأرضية النادرة ولونه فضي, ويتواجد الإربيوم مع عدد من العناصر الأخرى في معدن الجادونيلايت والذى يتواجد في يتربي في السويد.

Erbium's principal uses involve its pink-colored Er³⁺ ions, which have optical fluorescent properties particularly useful in certain laser applications. Erbium-doped glasses or crystals can be used as optical amplification media, where Er³⁺ ions are optically pumped at around 980 or 1480 nm and then radiate light at 1530 nm in stimulated emission. This process results in an unusually mechanically simple laser optical amplifier for signals transmitted by fiber optics. The 1550 nm wavelength is especially important for optical communications because standard single mode optical fibers have minimal loss at this particular wavelength.

In addition to optical fiber amplifier-lasers, a large variety of medical applications (i.e. dermatology, dentistry) rely on the erbium ion's 2940 nm emission (see Er:YAG laser) when lit at another wavelength, which is highly absorbed in water in tissues, making its effect very superficial. Such shallow tissue deposition of laser energy is helpful in laser surgery, and for the efficient production of steam which produces enamel ablation by common types of dental laser.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الصفات المميزة

Erbium(III)chloride in sunlight, showing some pink fluorescence of Er⁺³ from natural ultraviolet.

هو عنصر ثلاثي التكافؤ, كما أن الإربيوم النقي فلز طيع, ثابت في الهواء ولا يتأكسد في الهواء بنفس السرعة التى يتأكسد بها بعض الفلزات الأرضية النادرة الأخرى. وأملاحه لها لون وردي كما يتميز العنصر بطيف إمتصاص واضح في الضوء النظور, فوق البنفسجي, بقرب تحت الأحمر. وفيما عدا ذلك فإنه يشبه العناصر الأرضية النادرة الأخرى. وأكسيده يسمى [[إربيا], وتتحدد خواص الإربيوم بدرجة الشوائب الموجودة. ولا يلعب الإربيوم أى دور حيوي ولكنه يعتقد أنه يساعد على عملية الأيض. وتستخدم بللورات الإربيوم في عمل أشعة اللايزر, والمضخمات البصرية. وخاصة الطول الموجي البالغ 1550 نانو متر المهم للإتصالات الضوئية نظرا لأن الألياف ضوئية لها فقد ضئيل عند هذا الطول الموجي.

التاريخ

كارل گوستاف موساندر، العالم الذي اكتشف الإربيوم واللانثانم والتربيوم.

الإربيوم تم إكتشافه بواسطة كارل جوستاف مونسادير في عام 1843. وقام موساندر بعزل "اليتريا" من معدن الجادولينايت لثلاث أجزاء تسمى يتريا, إربيا, تربيا. وقام بتسمية العنصر الجديد على إسم بلدة تسمى يتربى والتى يتواجد فيها كميات كبيرة من اليتريا التى تحتوى على الإربيوم. الإربيا والتيربيا, كانا يسببان بعض التشويش وقتها. زبعد عام 1860, تم إعادة تسمية التيربيا إلى إربيا وبعد عام 1877 ما كان يعرف بالإربيا تم إعادة تسميته إلى تيربيا. وتم عزل Er_{2</subO₃ النقي في عام 1905 بواسطة جورج أوربان وكارليس جيمس. ولم يتم إنتاج الفلز حتى 1934 عندما قام العمال بتقليل الكلور المائي ببخار البوتاسيوم.}

التواجد

رمل مونزانيت

مثل العناصر الأرضية النادرة الأخرى لا يتواجد العنصر حرا في الطبيعة ولكن يتواجد في تراب خام المونازيت. وقد كان فصل العناصر الأرضية مكلف وشاق للغاية في السابق, ولكن بإستخدام تقنية التبادل الأيوني التى تم تطويرها في أواخر القرن العشرين أصبح في الإمكان الحصول على جميع العناصر الأرضية النادرة ومركباتها الكيميائية. ويعتبر المصدر الإقتصادي للإربيوم هو الزينوتايم والإيوكسنايت. ويتواجد الإربيوم الفلزى كتراب ويعتبر سريع الإشتعال والإنفجار.

نظائر الإربيوم

يتكون الإربيوم الموجود كبيعيا من 6 نظائر مستقرة, Er-162, Er-164, Er-166, Er-167, Er-168, Er-170 ، Er-166ويعتبر Er-166 أكثرها تواجدا 33.6%. كما يوجد له 23 نظير مشع, اكثرها ثباتا Er-169 وله عمر نصف يبلغ 9.4 يوم, Er-172 وله عمر نصف 49.3 ساعة, Er-160 عمر نصف 28.58 ساعة, و Er-165 عمر نصف 10.36 ساعة, Er-171 عمر نصف ساعة. وباقى النظائر لها عمر نصف أقل من 3.5 ساعة, ومعظمها له عمر نصف أقل من 4 دقائق. كما أن العنصر له 6 حالات تحول, وأكثرها ثباتا Er-167m بعمر نصف 2.269 ثانية.

ويتراوح الوزن الجزيئي لنظائر الإربيوم بين 144.957 وحدة كتل ذرية (Er-145 إلى 173.944 وحدة كتل ذرية (Er-174). ونظام الإضمحلال الأساسي قبل أكثر النظائ تواجدا Er-166 هو أسر الإلكترون, والنظام الأساسي بعده إضمحلال بيتا. وناتج الإضمحلال الأساسي قبل Er-166 هو نظائر العنصر رقم 67 (الهولميوم), والنواتج الأساسية بعده نظائر العنصر 69 (الثوليوم)

الإحتياطات

مثل اللانثينيدات الاخرى, فإن مركبات خام الإربيوم لها سمية منخفضة, بالرغم من انه لم يتم التحقق من ذلك تفصيليا.

تطبيقات الإربيوم

زجاج ملون بالإربيوم

تختلف الإستخدامات اليومية للإربيوم. فإنه يستخدم غالبا كمرشح للتصوير الفوتوغرافي ونظرا لطواعيته فغنه مفيد كإضافة للفلزات. الإستخدامات الأخرى:

يستخدم في الأبحاث النووية كممتص للنيترون.
يستخدم كعامل إشابة في المضخمات البصرية.
عند إضافته للفاناديوم كسبيكة يقلل من صلابته ويحسن من القدرة على تشغيله.
لأكسيد الإربيوم لون وردي ولذلك فإنه يستخدم أحيانا كملون للزجاج والخزف. ويستخدم حينها الزجاج كعدسات في النظارات الشمسية الرخيصة.

الليزرات والبصريات

A large variety of medical applications (i.e. dermatology, dentistry) utilize erbium ion's 2940 nm emission (see Er:YAG laser), which is highly absorbed in water (absorption coefficient about 12000/cm). Such shallow tissue deposition of laser energy is necessary for laser surgery, and the efficient production of steam for laser enamel ablation in dentistry.^[2]

Erbium-doped optical silica-glass fibers are the active element in erbium-doped fiber amplifiers (EDFAs), which are widely used in optical communications.^[3] The same fibers can be used to create fiber lasers. In order to work efficiently, erbium-doped fiber is usually co-doped with glass modifiers/homogenizers, often aluminum or phosphorus. These dopants help prevent clustering of Er ions and transfer the energy more efficiently between excitation light (also known as optical pump) and the signal. Co-doping of optical fiber with Er and Yb is used in high-power Er/Yb fiber lasers. Erbium can also be used in erbium-doped waveguide amplifiers.^[4]

علم المعادن

When added to vanadium as an alloy, erbium lowers hardness and improves workability.^[5] An erbium-nickel alloy Er₃Ni has an unusually high specific heat capacity at liquid-helium temperatures and is used in cryocoolers; a mixture of 65% Er₃Co and 35% Er_0.9Yb_0.1Ni by volume improves the specific heat capacity even more.^[6]^[7]

التلوين

Erbium oxide has a pink color, and is sometimes used as a colorant for glass, cubic zirconia and porcelain. The glass is then often used in sunglasses and cheap jewelry.^[5]^[8]

التطبيقات الأخرى

Erbium is used in nuclear technology in neutron-absorbing control rods ^[4]^[9] or as a burnable poison in nuclear fuel design.^[10] Recently, erbium has been used in experiments related to lattice confinement fusion^[11]^[12]

الدور الحيوي

Erbium does not have a biological role, but erbium salts can stimulate metabolism. Humans consume 1 milligram of erbium a year on average. The highest concentration of erbium in humans is in the bones, but there is also erbium in the human kidneys and liver.^[4]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

السمية

Erbium is slightly toxic if ingested, but erbium compounds are not toxic.^[4] Metallic erbium in dust form presents a fire and explosion hazard.^[13]^[14]^[15]

شاهد أيضا

المراجع

معمل لوس ألاموس القومي- إربيوم
إنع أساسي- إربيوم
الدليل إلى العناصر- نسخة منقحة, ألبرت ستيوارتكا, (جامعة أوكسفورد, طبعة 1998) ISBN 0-19-508083-1

وصلات خارجية

العناصر على الشبكة- إربيوم

المصادر

معمل لوس ألاموس القومي- إربيوم
إنع أساسي- إربيوم
الدليل إلى العناصر- نسخة منقحة, ألبرت ستيوارتكا, (جامعة أوكسفورد, طبعة 1998) ISBN 0-19-508083-1

^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. pp. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
^ Šulc, J.; Jelínková, H. (2013-01-01), Jelínková, Helena, ed. (in en), 5 - Solid-state lasers for medical applications, Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials, Woodhead Publishing, pp. 127–176, doi:10.1533/9780857097545.2.127, ISBN 978-0-85709-237-3, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780857092373500059, retrieved on 2022-04-28
^ Becker, P. C.; Olsson, N. A.; Simpson, J. R. (1999). Erbium-doped fiber amplifiers fundamentals and technology. San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-12-084590-3.
^ ^أ ^ب ^ت ^ث خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة emsley
^ ^أ ^ب Hammond, C. R. (2000). The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics (81st ed.). CRC press. ISBN 978-0-8493-0481-1.
^ Kittel, Peter (ed.). Advances in Cryogenic Engineering. Vol. 39a.
^ Ackermann, Robert A. (1997). Cryogenic Regenerative Heat Exchangers. Springer. p. 58. ISBN 978-0-306-45449-3.
^ Stwertka, Albert. A Guide to the Elements, Oxford University Press, 1996, p. 162. ISBN 0-19-508083-1
^ Parish, Theodore A.; Khromov, Vyacheslav V.; Carron, Igor, eds. (1999). "Use of UraniumErbium and PlutoniumErbium Fuel in RBMK Reactors". Safety issues associated with Plutonium involvement in the nuclear fuel cycle. CBoston: Kluwer. pp. 121–125. ISBN 978-0-7923-5593-9.
^ Grossbeck, Renier, and Bigelow (September 2003). "DEVELOPMENT OF IMPROVED BURNABLE POISONS FOR COMMERCIAL NUCLEAR POWER REACTORS" (PDF). University of North Texas (UNT) digital library.{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: url-status (link)
^ "NASA's New Shortcut to Fusion Power". 27 February 2022.
^ Steinetz, Bruce M.; Benyo, Theresa L.; Chait, Arnon; Hendricks, Robert C.; Forsley, Lawrence P.; Baramsai, Bayarbadrakh; Ugorowski, Philip B.; Becks, Michael D.; Pines, Vladimir; Pines, Marianna; Martin, Richard E.; Penney, Nicholas; Fralick, Gustave C.; Sandifer, Carl E. (2020). "Novel nuclear reactions observed in bremsstrahlung-irradiated deuterated metals". Physical Review C. 101 (4): 044610. Bibcode:2020PhRvC.101d4610S. doi:10.1103/PhysRevC.101.044610. S2CID 219083603.
^ Haley, T. J.; Koste, L.; Komesu, N.; Efros, M.; Upham, H. C. (1966). "Pharmacology and toxicology of dysprosium, holmium, and erbium chlorides". Toxicology and Applied Pharmacology. 8 (1): 37–43. doi:10.1016/0041-008x(66)90098-6. PMID 5921895.
^ Haley, T. J. (1965). "Pharmacology and toxicology of the rare earth elements". Journal of Pharmaceutical Sciences. 54 (5): 663–70. doi:10.1002/jps.2600540502. PMID 5321124.
^ Bruce, D. W.; Hietbrink, B. E.; Dubois, K. P. (1963). "The acute mammalian toxicity of rare earth nitrates and oxides". Toxicology and Applied Pharmacology. 5 (6): 750–9. doi:10.1016/0041-008X(63)90067-X. PMID 14082480.

الكلمات الدالة:

[1] Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. pp. E110. ISBN 0-8493-0464-4.

[2] Šulc, J.; Jelínková, H. (2013-01-01), Jelínková, Helena, ed. (in en), 5 - Solid-state lasers for medical applications, Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials, Woodhead Publishing, pp. 127–176, doi:10.1533/9780857097545.2.127, ISBN 978-0-85709-237-3, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780857092373500059, retrieved on 2022-04-28

[3] Becker, P. C.; Olsson, N. A.; Simpson, J. R. (1999). Erbium-doped fiber amplifiers fundamentals and technology. San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-12-084590-3.

[emsley-4] أ ^ب ^ت ^ث خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة emsley

[CRC-5] أ ^ب Hammond, C. R. (2000). The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics (81st ed.). CRC press. ISBN 978-0-8493-0481-1.

[6] Kittel, Peter (ed.). Advances in Cryogenic Engineering. Vol. 39a.

[7] Ackermann, Robert A. (1997). Cryogenic Regenerative Heat Exchangers. Springer. p. 58. ISBN 978-0-306-45449-3.

[Stwertka-8] Stwertka, Albert. A Guide to the Elements, Oxford University Press, 1996, p. 162. ISBN 0-19-508083-1

[9] Parish, Theodore A.; Khromov, Vyacheslav V.; Carron, Igor, eds. (1999). "Use of UraniumErbium and PlutoniumErbium Fuel in RBMK Reactors". Safety issues associated with Plutonium involvement in the nuclear fuel cycle. CBoston: Kluwer. pp. 121–125. ISBN 978-0-7923-5593-9.

[10] Grossbeck, Renier, and Bigelow (September 2003). "DEVELOPMENT OF IMPROVED BURNABLE POISONS FOR COMMERCIAL NUCLEAR POWER REACTORS" (PDF). University of North Texas (UNT) digital library.{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: url-status (link)

[11] "NASA's New Shortcut to Fusion Power". 27 February 2022.

[12] Steinetz, Bruce M.; Benyo, Theresa L.; Chait, Arnon; Hendricks, Robert C.; Forsley, Lawrence P.; Baramsai, Bayarbadrakh; Ugorowski, Philip B.; Becks, Michael D.; Pines, Vladimir; Pines, Marianna; Martin, Richard E.; Penney, Nicholas; Fralick, Gustave C.; Sandifer, Carl E. (2020). "Novel nuclear reactions observed in bremsstrahlung-irradiated deuterated metals". Physical Review C. 101 (4): 044610. Bibcode:2020PhRvC.101d4610S. doi:10.1103/PhysRevC.101.044610. S2CID 219083603.

[13] Haley, T. J.; Koste, L.; Komesu, N.; Efros, M.; Upham, H. C. (1966). "Pharmacology and toxicology of dysprosium, holmium, and erbium chlorides". Toxicology and Applied Pharmacology. 8 (1): 37–43. doi:10.1016/0041-008x(66)90098-6. PMID 5921895.

[14] Haley, T. J. (1965). "Pharmacology and toxicology of the rare earth elements". Journal of Pharmaceutical Sciences. 54 (5): 663–70. doi:10.1002/jps.2600540502. PMID 5321124.

[15] Bruce, D. W.; Hietbrink, B. E.; Dubois, K. P. (1963). "The acute mammalian toxicity of rare earth nitrates and oxides". Toxicology and Applied Pharmacology. 5 (6): 750–9. doi:10.1016/0041-008X(63)90067-X. PMID 14082480.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]