Erbium(III)-oxid

Erbium(III)-oxid[1]
Az erbium-oxid kristályszerkezete
Más nevek	erbia
Kémiai azonosítók
CAS-szám	12061-16-4
PubChem	159426
ChemSpider	4298039
SMILES O=[Er]O[Er]=O
InChI 1/2Er.3O/rEr2O3/c3-1-5-2-4
InChIKey	VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet	Er2O3
Moláris tömeg	382,56 g/mol
Megjelenés	rózsaszín kristályok
Sűrűség	8,64 g/cm³
Olvadáspont	2344 °C
Forráspont	3290 °C
Oldhatóság (vízben)	vízben oldhatatlan
Oldhatóság	savak jól oldják
Kristályszerkezet
Kristályszerkezet	Köbös
Termokémia
Std. képződési entalpia ΔfH^o298	−1897,9 kJ·mol^−1
Standard moláris entrópia S^o298	155,6 J·mol^−1·K^−1
Hőkapacitás, C	108,5 J·mol^−1·K^−1
Rokon vegyületek
Azonos kation	Erbium(III)-klorid
Azonos anion	Holmium(III)-oxid Túlium(III)-oxid
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

Az erbium(III)-oxid erbium és oxigén alkotta vegyület, képlete Er₂O₃. Carl Gustaf Mosandernek részben sikerült izolálnia 1843-ban, de először Georges Urbain és Charles James állította elő tisztán.^[2] Színe rózsaszín, kristályszerkezete – a legtöbb ritkaföldfém-oxidhoz hasonlóan – köbös, kocka alakú. Bizonyos körülmények között az erbium-oxid hexagonális szerkezetet is képes felvenni.^[3] Nagy mennyiségben belélegezve, lenyelve vagy véráramba juttatva mérgező lehet. Az emberekre alacsony koncentrációban hosszú időn át kifejtett hatása még nincs meghatározva, viszont a vegyület kezelése óvatosságot igényel.^[4]

Reakciói

Az erbium fémes felülete levegőn állva beszürkül, elhomályosul, oxidréteg képződik a felületén. Az erbium(III)-oxid keletkezésének egyenlete:^[5]

${\displaystyle \mathrm {4\ Er+3\ O_{2}\rightarrow 2\ Er_{2}O_{3}} }$

Az erbium-oxid vízben nem, de ásványi savakban feloldódik. A légkör pára- és szén-dioxid-tartalmát könnyedén megköti. Savakkal való reagálásakor a megfelelő erbium(III)-sók keletkeznek.

Sósavval erbium(III)-kloridot, ${\displaystyle \mathrm {Er_{2}O_{3}+6\ HCl\rightarrow 2\ ErCl_{3}+3\ H_{2}O} }$

kénsavval erbium(III)-szulfátot,

${\displaystyle \mathrm {Er_{2}O_{3}+3\ H_{2}SO_{4}\rightarrow 2\ Er_{2}\left(SO_{4}\right)_{3}+3\ H_{2}O} }$

foszforsavval pedig erbium(III)-foszfátot ad.

${\displaystyle \mathrm {Er_{2}O_{3}+2\ H_{3}PO_{4}\rightarrow 2\ ErPO_{4}+3\ H_{2}O} }$

Fizikai és kémiai tulajdonságai

Az erbium-oxid egyik érdekes tulajdonsága az energia átalakítása.^[6] Az energiaátalakítás az infravörös és a látható sugárzás, vagy kis energiájú fény hatására zajlik le, ezeket nagyobb energiájú, ultraibolya vagy ibolya sugarakká alakítja át többszörös energiaelnyelés vagy átvitel. Az erbium-oxid nanorészecskéi fotolumineszcens tulajdonságokkal bírnak. Ezek a nanorészecskék többrétegű szén nanocsövek jelenlétében, ultrahang (20 kHz, 29 W·cm⁻²) használatával készülnek. Az ultrahang alkalmazásával létrehozott nanorészecskék erbium-karboxioxidok, geometriailag hexagonális és gömbszerű erbium-oxidok. Minden ultrahanggal készült erbium-oxid fotolumineszkál az elektromágneses spektrum látható tartományában, vízben 379 nm-es gerjesztés hatására. A hexagonális erbium-oxid fotolumineszcencia hosszú életű és nagyobb energiaátmenetet enged (⁴S_3/2 - ⁴I_15/2). A gömbszerű forma nem képes ⁴S_3/2 - ⁴I_15/2 átmenetre.^[7]

Felhasználása

Az erbium-oxid felhasználási változatosak, köthetőek az elektromos, optikai, és fotolumineszcens tulajdonságaihoz.^[8] Az Er³⁺ ionokkal adalékolt (dópolt) nanoméretű anyagok a speciális részecskeméret-függő optikai és elektromos tulajdonságaik miatt sokkal érdekesebbek.^[7] A nanorészecskés anyagok, amelyekhez erbium-oxid van adva, könnyen eloszlathatók az üveg- vagy műanyag felületeken, ezzel megjelenítési célokra, képernyők gyártására használható. Ezenkívül biogyógyszerként,^[9] és biológiai anyagokról való képalkotásra használt szerként^[8] is alkalmazzák, valamint esetenként üveget szoktak színezni vele.^[10]

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben az Erbium(III) oxide című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Források

1. Lide, David R.. Handbook of Chemistry and Physics, 87, CRC Press, 4–57. o. (1998). ISBN 0-8493-0594-2 
2. Aaron John Ihde. The development of modern chemistry. Courier Dover Publications, 378–379. o. (1984). ISBN 0-486-64235-6 
3. Singh, M.P, C.S Thakur, K Shalini, N Bhat, S.A Shivashankar (2003. február 3.). „Structural and electrical characterization of erbium oxide films grown on Si(100) by low-pressure metalorganic chemical vapor deposition”. Applied Physics Letters 83 (14), 2889. o. [2012. július 8-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:10.1063/1.1616653. (Hozzáférés: 2012. április 17.) 
4. Erbium Biological Action. [2016. március 3-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. április 9.)
5. Emsley, John. "Erbium" Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to Elements.. Oxford, England, Uk: Oxford University Press, 136–139. o. (2001). ISBN 0-19-850340-7 
6. Rare-earth-doped nanoparticles prove illuminating. SPIE. (Hozzáférés: 2012. április 10.)
7. Radziuk, Darya, Andre Skirtach, Andre Geßner, Michael U. Kumke, Wei Zhang, Helmuth M€ohwald, and Dmitry Shchukin (2011. október 24.). „Ultrasonic Approach for Formation of Erbium Oxide Nanoparticles with Variable Geometries”. Langmuir 27, 14472–14480. o. DOI:10.1021/la203622u. (Hozzáférés: 2012. április 10.) 
8. Richard, Scheps (1996. február 12.). „Upconversion laser processes”. Progress in Quantum Electronics 20, 271–358. o. DOI:10.1016/0079-6727(95)00007-0. (Hozzáférés: 2012. április 14.) 
9. Andre, Skirtach (2006). „Laser-Induced Release of Encapsulated Materials inside Living Cells”. Angew Chem Int. Ed 38, 4612–4617. o. (Hozzáférés: 2012. április 15.) 
10. Lide, David. Handbook of Chemistry and Physics. Boca, Raton Fl: CRC Press, 4–57. o. (1998). ISBN 0849305942