ومن بين المعادن الأرضية النادرة الإربيوم، الذي يتمتع بخصائص مرنة للغاية بسبب تركيبته الهيكلية. يتم دمجه مع عناصر أخرى مثل الفاناديوم لتحسين صيغته واستخدامه في تطبيقات مختلفة في صناعات التكنولوجيا المعدنية والنووية والإلكترونية.
ما هو الإربيوم؟
وهو معدن مركب لين كيميائيا، ولونه فضي لامع، وأملاحه المستخدمة على نطاق واسع لونها وردي. يوجد الإربيوم في معظم المعادن التي تحتوي على أتربة نادرة، وأبرزها الأوكسينيت والزينوتيم بنسبة 2.2 جزء في المليون. وتختلف خصائصه حسب كمية وتنوع الشوائب التي يحتوي عليها، بالإضافة إلى أنه يمكن تعديل مغناطيسيته عن طريق التغير في درجة الحرارة.
رمز الإربيوم
اه كلمة الإربيوم مأخوذة من اسم مدينة في السويد تسمى يتربي حيث تم اكتشاف رواسب كبيرة من هذا المعدن.
خصائص الإربيوم
يُظهر الإربيوم، مثل اللانثانيدات الأخرى، نطاقات امتصاص في فئة مرئية، في الأشعة تحت الحمراء القريبة والأشعة فوق البنفسجية. وبالإضافة إلى ذلك، فإنه يبرز من بين العناصر الأخرى في مجموعته من خلال الأكسدة البطيئة. بالإضافة إلى ذلك، فهو يحتوي على الميزات التالية:
- الحالة : ناعمة، قابلة للطرق.
- اللون : فضي لامع وأملاحه الوردية.
- الذوبان : في الماء والأحماض المعدنية.
- السمية : معتدلة.
- التفاعلية : يحافظ على ثباته في درجة حرارة الغرفة.
- البنية : بلوري، سداسي.
- التركيب : يحتوي على 68 إلكترونًا.
الخصائص الكيميائية والفيزيائية للإربيوم
- العدد الذري : 68
- الفترة : 6
- كتلة : ف
- المجموعة : اللانثانيدات
- نصف القطر التساهمي (Å): 1.57
- الكثافة: 9.05 (جم/مل)
- نقطة الغليان: 2900 درجة مئوية
- نقطة الانصهار: 1497 درجة مئوية
- نصف القطر الذري: 1.75 أ
- نصف القطر الأيوني: 0.96
- السالبية الكهربية: 1.2
- حالة الأكسدة: 3
- إلكترونات لكل طبقة: 2، 8، 18، 30، 8، 2
- التكوين الإلكتروني: [Xe] 4f 12 5d 0 6s 2
- جهد التأين الأول فولت: 589.3 كيلوجول/مول
- الموصلية الحرارية: 15 واط/(م*ك)
- الموصلية الكهربائية: 1.16*10 (6) أ/(فولت * م)
- الكتلة الذرية (جم/مول): 167.26
- حرارة الانصهار: 19.9 كيلوجول/مول
- أكسيد: أساسي.
أصل الإربيوم
في مناجم يتربي في السويد، تم اكتشاف عنصر الإربيوم لأول مرة من خلال عمليات الفصل الكيميائي لمعدن الجادولينيت. تم هذا الاكتشاف على يد الكيميائي كارل غوستاف موساندر في عام 1843. حيث قام بفصل ثلاثة عناصر أطلق عليها اسم إيتيرا وتيربيا وإربيا. على الرغم من أنه في البداية كان لديه الكثير من الالتباس مع العنصرين الأخيرين، حيث كان من الصعب عليه تحديد أن الاثنين لهما خصائص مختلفة.
وفي عام 1934، نجح الكيميائيان الألمانيان هاينريش بومر وفيلهلم كليم لأول مرة في الحصول على الإربيوم النقي. من خلال اختزال كلوريد الإربيوم اللامائي إلى بخار البوتاسيوم.
ما هي استخدامات الإربيوم؟
يتمتع هذا المعدن بقدرة كبيرة على القابلية للطرق والسبائك مع عناصر أخرى، ولهذا السبب يتم استخدامه لمختلف الأغراض الصناعية والتكنولوجية، مثل:
- إن استقرار الشبه الفلز يمنحه تخميدًا نيوترونيًا مثاليًا للتفاعلات النووية في قضبان التحكم في المفاعل.
- يتم استخدام السعة الحرارية العالية لسبائك الإربيوم في الثلاجات المبردة ذات درجات حرارة الهيليوم السائل.
- يولد الإربيوم المشوب بالذهب مقياسًا مغناطيسيًا يستخدم في أجهزة استشعار عالية الدقة للكشف عن الجسيمات في الهندسة والفيزياء.
- سبيكة السيليكون والإربيوم في المضخمات الضوئية وألياف الليزر.
- في الطب، يتم استخدامه كالليزر لإزالة بعض الآفات الجلدية الحميدة وعلاجات العظام والأسنان.
- ليزر Ytterbium-Erbium عالي المقاومة لقطع اللحامات.
- إنه يعمل على تسهيل قابلية الفاناديوم للطرق.
الإربيوم: الاستخدامات والتطبيقات في اللون
وله تطبيقات زخرفية عندما يكون موجودًا في حالة الأكسدة، حيث تقوم الكاتيونات +3 وEr3 بإنشاء محلول وردي في الماء وأملاحه الصلبة. ولذلك يستخدم أكسيد الإربيوم هذا في تلوين الخزف والبلورات والزجاج المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام هذه النغمة كملون للمينا والورنيش. كما أنه يستخدم كمرشح للصور الفوتوغرافية، في أجهزة التلفزيون، والنظارات الشمسية، ومصابيح الفلورسنت والمجوهرات.
من أين يأتي الإربيوم؟
لا يتم العثور على هذا المعدن في شكل نقي في الطبيعة، ولكن مع المعادن المخصبة بعناصر أرضية نادرة أخرى. وبشكل أكثر تحديدًا، يوجد في الجالودينيت، والأوكسينيت، والزينوتيم، والباستناسيت، والمونازيت. حاليًا، يتم فصل الشبه الفلز عن طريق إجراء التبادل الأيوني. والدول التي تستخرج الإربيوم هي الصين والولايات المتحدة والهند وأستراليا.
باختصار، الإربيوم هو أكسيد موجود في مجموعة اللانثانيدات في الجدول الدوري. تسمح خواصه الفيزيائية والكيميائية لهذا المعدن بأن يكون مكونًا رئيسيًا في صناعة المفاعلات النووية وفي الصناعة المعدنية ولإضفاء اللون على العديد من المينا والأواني الزجاجية.