鉺(化學元素)

元素符號Er，原子序數68，在化學元素周期表中位於第6周期、鑭系（IIIB族）11號，原子量167.26，元素名來源於釔土的發現地。 鉺1843年瑞典科學家莫桑德爾用分級沉澱法從釔土中發現鉺的氧化物，1860年正式命名。鉺在地殼中的含量為0.000247%，存在於許多稀土礦中。有六種天然同位素：鉺162、164、166、167、168、170。

基本介紹

• 中文名：鉺
• 外文名：erbium
• 元素符號：Er
• 原子量：167.26
• 元素類型：金屬元素
• 原子序數：68
• 發現人：莫桑德爾

發現簡史

發現人：莫桑德爾（C.G.Mosander）

發現年代：1843年

發現過程：1843年，由莫桑德爾（C.G.Mosander）發現。他原來將鉺的氧化物命名為氧化鋱，因此，早期德文獻中，氧化鋱和氧化鉺是混同的。直到1860年以後，才得糾正。

鉺

在發現鑭的同一時期里，莫桑德爾對最初發現的釔進行了分析研究，並於1842年發表報告，明確最初發現的釔土不是單一的元素氧化物，而是三種元素的氧化物。他把其中的一種仍稱為釔土，其中一種命名為erbia（鉺土）。元素符號定為Er。它的命名來源和釔一樣，出自最初發現釔礦石的產地，瑞典斯德哥爾摩附近的小鎮乙特比（Ytterby）。鉺和另兩個元素鑭、鋱的發現打開了發現稀土元素的第二道大門，是發現稀土元素的第二階段。他們的發現是繼鈰和釔兩個元素後又找到稀土元素中的三個。

礦藏分布

存在於火成岩中，可由電解熔融氯化鉺ErCl₃而製得，與其他密度較大的稀土元素共存於磷釔礦和黑稀金礦中。

離子型稀土礦：中國江西、廣東、福建、湖南、廣西等。

磷釔礦：馬來西亞、中國廣西、廣東

獨居石：澳大利亞海岸海濱、印度海濱中國廣東和台灣海濱。

鉺塊

理化性質

鉺為銀白色金屬；熔點1529°C，沸點2863°C，密度9.006g/cm；鉺在低溫下是反鐵磁性的，在接近絕對零度時為強鐵磁性，並為超導體。

氧化鉺試劑

鉺在室溫下緩慢被空氣和水氧化，氧化鉺為玫瑰紅色。

鉺可用作反應堆控制材料；鉺也可作某些螢光材料的激活劑。第一電離能6.10電子伏特。與鈥、鏑的化學性質和物理性質幾乎完全相同。

鉺為銀白色金屬，質軟，不溶於水，溶於酸。鹽類和氧化物呈粉紅至紅色。鉺的同位素有：Er、Er、Er、Er、Er、Er。

元素名稱：鉺

元素符號：Er

英文名：Erbium

鉺

元素原子量：167.3

體積彈性模量：Gpa：44.4

原子化焓：kJ /mol @25℃：314

熱容：J /（mol·K）：28.12

導電性：10/(cm·Ω)：0.0117

導熱係數：W/（m·K）：14.5

熔化熱：（千焦/摩爾）：19.90

汽化熱：（千焦/摩爾）：261.0

原子體積：（立方厘米/摩爾）：18.4

鉺雷射器頭

氧化態：Main Er

Other

元素在宇宙中的含量：（ppm）：0.002

元素在太陽中的含量：（ppm）：0.001

元素在海水中的含量：（ppm）：大西洋表面 0.00000059

大西洋深處 0.00000086

地殼中含量：（ppm）：3.8

晶體結構：晶胞為六方晶胞。

晶胞參數：

a = 355.88 pm；b = 355.88 pm；c = 558.74 pm；α = 90°；β = 90°；γ = 120°

維氏硬度：589MPa

聲音在其中的傳播速率：（m/S） 2830

電離能 (kJ /mol)

M—M 588.7；M—M 1151；M—M 2194；M—M 4115

元素類型：金屬

元素符號：Er

英文名：Erbium

中文名：鉺

相對原子質量：167.2

常見化合價：+3

電負性：1.24

外圍電子排布：4f 6s

核外電子排布：2,8,18,30,8,2

電子層：K-L-M-N-O-P

同位素及放射線：Er-162、Er-164、*Er-166、Er-167、Er-168、Er-169[9.4d]、Er-170、Er-171[7.5h]、Er-172[2.1d]

電子親合能：0 KJ·mol

第一電離能：589 KJ·mol

第二電離能：1151 KJ·mol

第三電離能：0 KJ·mol

單質密度：8.795 g/cm

單質熔點：1522.0 ℃

單質沸點：2510.0 ℃

原子半徑：2.45埃

離子半徑：1.00（+3）埃

共價半徑：1.57埃

套用領域

它得氧化物Er₂O₃為玫瑰紅色，用來製造陶器得釉彩。陶瓷業中使用氧化鉺產生一種粉紅色的釉質。鉺在核工業中也有一些套用，還能作為其他金屬的合金成分。例如釩中摻入鉺能夠增強其延展性。

鉺最突出的用途是製造摻鉺光纖放大器（Erbium Dopant Fiber Amplifier，簡稱EDFA）。摻鉺光纖放大器（EDFA）是1985年英國南安普頓大學首先研製成功的，它是光纖通信中最偉大的發明之一，甚至可以說是當今長距離信息高速公路的“加油站”。摻鉺光纖是在石英光纖中摻入少量稀土元素鉺離子（Er），它是放大器的核心。摻鉺光纖放大光信號的原理是：當Er受到波長980nm或1480nm的光激發吸收泵浦光的能量後，由基態躍遷到高能級的泵浦態。由於粒子在泵浦態的壽命很短，很快以非輻射的方式由泵浦態馳豫到亞穩態，粒子在該能帶有較長的壽命，逐漸積累。當有1550nm信號光通過時，亞穩態的Er離子以受激輻射的方式躍遷到基態，也正好發射出1550nm波長的光。這種從高能態躍迂至基態時發射的光補充了衰減損失的信號光，從而實現了信號光在光纖傳播過程中隨著衰減又不間斷地被放大。

將鉺摻入普通石英光纖，再配以980納米或1480納米兩種波長的半導體雷射器，就基本構成了直接放大1550nm光信號的放大器。石英光纖可傳送各種不同波長的光，但光衰率不一樣，1550nm頻帶的光在石英光纖中傳輸時光衰減率最低（僅為0.15分貝/公里），衰減率幾乎是下限極限。因此，光纖通信以1550nm波長的光作信號光時，光的損失最小。所以，光纖中只要摻雜幾十至幾百ppm的鉺，就能夠起到補償通訊系統中光損耗的作用。摻鉺光纖放大器就如同一個光的“泵站”，使光信號一站一站毫不減弱地傳遞下去，從而順暢地開通了現代長距離大容量高速光纖通訊的技術通道。

鉺的另一個套用熱點是雷射，尤其是用作醫用雷射材料。鉺雷射是一種固體脈衝雷射，波長為2940nm，能被人體組織中的水分子強烈吸收，從而用較小的能量獲得較大的效果，可以非常精確地切割、磨削和切除軟組織。鉺YAG雷射還被用做白內障摘除。因為白內障晶體的主要成分是水，鉺雷射能量低，易被水吸收，將是一種很有發展前景的摘除白內障的手術方法。鉺雷射治療儀正為雷射外科開闢出越來越廣闊的套用領域。

鉺還可用作稀土上轉換雷射材料的激活離子。鉺雷射上轉換材料又分為單晶(氟化物、含氧鹽)和玻璃(光纖)兩類，如摻鉺的鋁酸釔（YAP:Er）晶體和摻雜Er的ZBLAN氟化物（ZrF₄-BaF₂-LaF₃-AlF₃-NaF）玻璃光纖等，現在均已經實用化。BaYF5:Yb，Er可將紅外線轉成可見光，這種多光子上轉換髮光材料已成功地用於夜視儀。

2022年11月，德國科學家首次將擁有特殊光學特性的鉺原子集成到矽晶體內，這些原子可通過通信領域常用的光連線起來，使其成為未來量子網路的理想構建塊。

保護措施

2024年6月，公布《稀土管理條例》，自2024年10月1日起施行。