Оксид эрбия(III)
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена Оксид эрбия, заяц | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.031.847 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| Er2OEr2O3 | |
| Молярная масса | 382.56 g/mol |
| Появление | розовые кристаллы |
| Плотность | 8,64 г/см 3 |
| Температура плавления | 2344 ° C (4251 ° F; 2617 К) |
| Точка кипения | 3290 ° C (5950 ° F; 3560 К) |
| нерастворим в воде | |
| +73,920·10 −6 см 3 /моль | |
| Структура | |
| Кубический , cI80 | |
| Я-3, нет. 206 | |
| Термохимия | |
Теплоемкость ( С ) | 108,5 Дж·моль −1 ·К −1 |
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 155,6 Дж·моль −1 ·К −1 |
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | −1897,9 кДж·моль −1 |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Хлорид эрбия(III) |
Другие катионы | Оксид гольмия(III) , Оксид тулия(III) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Оксид эрбия(III) представляет собой неорганическое соединение формулы Эр 2 О 3 . Это парамагнитное твердое вещество розового цвета. Он находит применение в различных оптических материалах. [2]
Структура
[ редактировать ]Оксид эрбия (III) имеет кубическую структуру, напоминающую мотив биксбиита . Эр 3+ центры октаэдрические. [2]
Реакции
[ редактировать ]Оксид эрбия получают путем сжигания металлического эрбия. [3] Оксид эрбия нерастворим в воде, но растворим в минеральных кислотах. Er 2 O 3 плохо поглощает влагу и углекислый газ из атмосферы. Он может реагировать с кислотами с образованием соответствующих солей эрбия (III). Например, с соляной кислотой оксид следует следующей идеализированной реакции, ведущей к хлориду эрбия :
- Er 2 O 3 + 6 HCl → 2 ErCl 3 + 3 H 2 O
На практике гидратацией сопровождаются такие простые кислотно-основные реакции:
- ErCl 3 + 9 H 2 O → [Er(H 2 O) 9 ]Cl 3
Характеристики
[ редактировать ]Одним из интересных свойств оксидов эрбия является их способность преобразовывать фотоны. Преобразование фотонов происходит, когда инфракрасное или видимое излучение, свет низкой энергии, преобразуется в ультрафиолетовое или фиолетовое излучение света с более высокой энергией посредством многократной передачи или поглощения энергии. [4] Наночастицы оксида эрбия также обладают фотолюминесцентными свойствами. Наночастицы оксида эрбия можно сформировать с помощью ультразвука (20 кГц, 29 Вт·см). −2 ) в присутствии многостенных углеродных нанотрубок. Наночастицы оксида эрбия, полученные с помощью ультразвука, представляют собой карбоксиоксид эрбия, оксид эрбия гексагональной и сферической геометрии. Каждый оксид эрбия, образованный ультразвуком, проявляет фотолюминесценцию в видимой области электромагнитного спектра при возбуждении длиной волны 379 нм в воде. Фотолюминесценция гексагонального оксида эрбия долговечна и допускает переходы с более высокой энергией ( 4 С 3/2 – 4 Я 15/2 ). Сферический оксид эрбия не подвергается 4 С 3/2 – 4 Я 15/2 энергетических переходов. [5]
Использование
[ редактировать ]Области применения Er 2 O 3 разнообразны из-за их электрических, оптических и фотолюминесцентных свойств. Наноразмерные материалы, легированные Er 3+ представляют большой интерес, поскольку обладают особыми оптическими и электрическими свойствами, зависящими от размера частиц. [6] Материалы наночастиц, легированные оксидом эрбия, можно диспергировать в стекле или пластике для целей отображения, например, для мониторов. Спектроскопия Er 3+ электронные переходы в решетках основных кристаллов [ нужны разъяснения ] [ слова пропущены? ] Наночастиц в сочетании с геометрией, сформированной ультразвуком, в водном растворе углеродных нанотрубок представляет большой интерес для синтеза фотолюминесцентных наночастиц в «зеленой» химии. [5]
Оксид эрбия широко используется в интерферометрах, требующих мощных лазеров. [7] В этих интерферометрах часто используются волоконные усилители, легированные эрбием (EDFA), для увеличения мощности лазерных лучей. [8] EDFA, в которых используются ионы эрбия, обеспечивают низкий уровень шума и высокий коэффициент усиления, что делает их идеальными для передачи сигналов на большие расстояния и измерений с высоким разрешением в интерферометрии. [9]
Оксид эрбия является одним из наиболее важных редкоземельных металлов, используемых в биомедицине. [10] Свойство фотолюминесценции наночастиц оксида эрбия на углеродных нанотрубках делает их полезными в биомедицинских приложениях. Например, наночастицы оксида эрбия могут быть модифицированы по поверхности для распределения в водные и неводные среды для биовизуализации . [6] Оксиды эрбия также используются в качестве диэлектриков затвора в полупроводниковых устройствах, поскольку они имеют высокую диэлектрическую проницаемость (10–14) и большую ширину запрещенной зоны . Эрбий иногда используется в качестве красителя для очков . [1] а оксид эрбия также можно использовать в качестве выгорающего нейтронного поглотителя для ядерного топлива .
История
[ редактировать ]Нечистый оксид эрбия(III) был выделен Карлом Густавом Мосандером в 1843 году и впервые получен в чистом виде в 1905 году Жоржем Урбеном и Чарльзом Джеймсом . [11]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Лиде, Дэвид Р. (1998). Справочник по химии и физике (87 изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. стр. 4–57. ISBN 978-0-8493-0594-8 .
- ^ Jump up to: а б Адачи, Гин-я; Иманака, Нобухито (1998). «Двойные оксиды редкоземельных элементов». Химические обзоры . 98 (4): 1479–1514. дои : 10.1021/cr940055h . ПМИД 11848940 .
- ^ Эмсли, Джон (2001). Природные строительные блоки «Эрбия»: Путеводитель по элементам от Аризоны . Оксфорд, Англия, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. стр. 136–139 . ISBN 978-0-19-850340-8 .
- ^ «Наночастицы, легированные редкоземельными элементами, оказываются просветляющими» . ШПИОН . Проверено 10 апреля 2012 г.
- ^ Jump up to: а б Радзюк, Дарья; Андре Скиртач; Андре Гесснер; Майкл У. Кумке; Вэй Чжан; Хельмут Мёхвальд; Дмитрий Щукин (24 октября 2011 г.). «Ультразвуковой подход к формированию наночастиц оксида эрбия с изменяемой геометрией». Ленгмюр . 27 (23): 14472–14480. дои : 10.1021/la203622u . ПМИД 22022886 .
- ^ Jump up to: а б Ричард, Шепс (12 февраля 1996 г.). «Апконверсионные лазерные процессы» . Прогресс в квантовой электронике . 20 (4): 271–358. Бибкод : 1996PQE....20..271S . дои : 10.1016/0079-6727(95)00007-0 .
- ^ Ли, Чунфэй; Ван, Фей (2007). «Оптимизация полностью оптического переключателя интерферометра Саньяка на основе EDFA». Оптика Экспресс . 15 (21): 14234–14243. Бибкод : 2007OExpr..1514234W . дои : 10.1364/OE.15.014234 . ПМИД 19550698 .
- ^ Лоуэн, Эрик. «Применение оксида эрбия в производстве стекла» . Стэнфордские продвинутые материалы . Проверено 26 июля 2024 г.
- ^ Калер, Раджниш; Калер, Р.С. (2011). «Показатели усиления и шума волоконных усилителей, легированных эрбием (EDFA) и компактных EDFA». Оптик . 122 (5): 440–443. Бибкод : 2011Оптик.122..440К . дои : 10.1016/j.ijleo.2010.02.028 .
- ^ Андре, Скиртач; Альмудена Хавьер; Оливер Креф; Карен Колер; Алисия Альберола; Хельмут Мохвальд; Вольфганг Парак; Глеб Сухоруков (2006). «Вызванное лазером высвобождение инкапсулированных материалов внутри живых клеток» (PDF) . Энджью. хим. Межд. Эд . 38 (28): 4612–4617. дои : 10.1002/anie.200504599 . ПМИД 16791887 . Проверено 15 апреля 2012 г.
- ^ Аарон Джон Иде (1984). Развитие современной химии . Публикации Курьера Дувра. стр. 378–379. ISBN 978-0-486-64235-2 .