（Europium），元素符號(hào)為 Eu，原子序數(shù)為 63，相對原子質(zhì)量為151.964，化合價(jià)為+2和+3。是反應(yīng)活性最高的稀土礦物，呈銀白色，在空氣中會(huì)被迅速氧化，其氧化物近似白色。 銪的硬度與鉛相當(dāng)，比鉛略重，具有很好的延展性。
銪存在于多種礦物質(zhì)中，主要包括氟碳鈰礦、獨(dú)居石、異鉛礦、綠泥石以及含有少量稀土金屬的礦石。其最常見的同位素為銪-153，是一種放射性同位素，具有重要的醫(yī)學(xué)應(yīng)用。此外，銪還有其他幾種同位素如銪-151、銪-152、銪-154等。銪的同位素除了銪-153以外，大多數(shù)同位素都是放射性的，其中銪-151和銪-153是天然存在的同位素，而其他同位素則是人工制備的。銪的化合物主要存在于+2和+3氧化數(shù)，其中+2氧化態(tài)的化合物具有一定的還原性，與硝酸根等氧化劑反應(yīng)時(shí)會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，生成+3氧化態(tài)的化合物。銪的氧化態(tài)可影響其在化合物中的性質(zhì)和用途。
銪廣泛用于制造反應(yīng)堆控制材料和中子防護(hù)材料，可用于電視機(jī)熒光屏中的紅色熒光粉，郵票膠水以及使電子設(shè)備可以檢測平郵件中的熒光粉等領(lǐng)域。，在醫(yī)學(xué)方面，銪被廣泛的應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像學(xué)領(lǐng)域中的疾病診斷和治療，生物成像和細(xì)胞標(biāo)記等方面。另外，它還具有體外成骨活性，抗菌活性，促血管活性，抗腫瘤活性，銪的致神經(jīng)炎特性五種生物醫(yī)學(xué)特性。
發(fā)現(xiàn)歷史
1885年，威廉·克魯克斯爵士（Sir William Crookes）在釤樣品的發(fā)射光譜中發(fā)現(xiàn)了一條異常紅線（609nm），記錄了第63號(hào)元素發(fā)出的第一個(gè)有點(diǎn)隱秘的信號(hào)。直到1892年，保羅·萊爾·勒科克·德·博伊斯鮑德蘭（Paul-émile LeCoq de Boisbaudran）利用光譜分析證實(shí)了這條帶的存在，并檢測到了另一條綠色帶（535nm）。到了1896年，德馬凱（Eugè氖Anatole Demar?ay）對氧化釤進(jìn)行了耐心的分離后，確定了釤和之間存在一種新的ree。然后在1901年德馬凱將其分離出來，并在報(bào)告中建議將這種元素命名為銪，符號(hào)Eu，原子量約為151。
結(jié)構(gòu)
銪的原子結(jié)構(gòu)示意圖如下所示，它有兩個(gè)電子外殼，其中第一個(gè)電子外殼中有2個(gè)電子，而第二個(gè)電子外殼中有8個(gè)電子。因此，銪的電子排布式為2,8,18,25,8,2。
銪的晶體結(jié)構(gòu)為體心立方晶胞，這種結(jié)構(gòu)中每個(gè)原子都處于一個(gè)正方形面的中心，并與其相鄰的原子存在六個(gè)等距離的相互作用。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
銪是一種灰色金屬，能在空和水中氧化。具有良好的延展性和可塑性。原子結(jié)構(gòu)包括63個(gè)質(zhì)子和相應(yīng)數(shù)量的中子和電子，其電子排布為2, 8, 18, 25, 8, 2。在純凈狀態(tài)下，銪的熔點(diǎn)為1152℃，沸點(diǎn)為2510℃，在常溫下是固態(tài)的。銪的密度為5.24g/cm3，硬度為5.5-6.5，屬于較軟的金屬。銪具有良好的導(dǎo)電性和較高的熱膨脹性，在低溫下具有磁性，它是所有稀土金屬中唯一一種在室溫下顯示鐵磁性的元素。銪的相態(tài)為在室溫和大氣壓下是固體，晶體結(jié)構(gòu)屬于立方晶系。
化學(xué)性質(zhì)
銪是最活潑的ree，它在空氣中會(huì)迅速被氧化，失去金屬光澤。在150–180 °C范圍內(nèi)點(diǎn)燃，可形成Eu3+氧化物（Eu2O3）。能與水反應(yīng)生成氫氧化銪，放出氫氣。在加熱條件下銪還能與鹵族元素、硫、氮、碳等作用生成相應(yīng)的化合物。銪溶于大多數(shù)酸性和堿性溶劑，例如，它與稀硫酸反應(yīng)，形成淡粉色的水合Eu3+溶液，以水合物的形式存在。
銪具有兩種氧化數(shù)：Eu2+和Eu3+。它在金屬狀態(tài)下是二價(jià)的，在壓力作用下轉(zhuǎn)化為三價(jià)狀態(tài)。此外，在眾多ree中，由于Eu3+的發(fā)射光譜f-f電子躍遷線狀譜帶尖銳，能夠發(fā)射出高純色光，且銪離子的發(fā)射光譜位置處于可見光波段范圍內(nèi)，因而具有獨(dú)特的發(fā)光性能。例如，將它與β-二酮酸雜化生成的配位化合物能發(fā)出紅光。Eu3+穩(wěn)定，因此被廣泛用作OLED的發(fā)射材料。
反應(yīng)分類與實(shí)例
銪與空氣的反應(yīng)
金屬銪在空氣中會(huì)迅速被氧化，失去金屬光澤。銪可以在空氣中迅速燃燒，生成氧化銪。
銪與水的反應(yīng)
銀白色的金屬銪的電負(fù)性相當(dāng)?shù)停芘c冷水發(fā)生反應(yīng)，并與熱水迅速反應(yīng)，生成氫氧化銪和氫氣。
銪與鹵素單質(zhì)的反應(yīng)
金屬銪可以與所有的鹵素單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成三鹵化物。例如，與氟氣反應(yīng)生成氟化銪（EuF3）。
（s，白色）
（s，黃色）
與溴反應(yīng)生成 溴化銪。
（s，灰色）
銪與酸反應(yīng)
在不同的氧化數(shù)下，銪與酸的反應(yīng)性質(zhì)有所不同。在一般情況下，銪的氧化態(tài)為+2時(shí)，更易于與酸反應(yīng)，形成相應(yīng)的銪酸鹽。例如，與鹵酸反應(yīng)生成鹵化銪。
(X=F,Cl,Br,I)
銪與堿的反應(yīng)
銪能與不同堿發(fā)生反應(yīng)。例如，與液氨在密封管內(nèi)加熱至50℃，反應(yīng)生成二氨基銪多晶。
與一氧化鋁在2000~2250K進(jìn)行氣相反應(yīng)，反應(yīng)生成一氧化銪氣體。
銪和醇類物質(zhì)反應(yīng)時(shí)，銪通常發(fā)生置換反應(yīng)，生成相應(yīng)的銪醇化合物。例如，與甲醇反應(yīng)生成甲醇銪。
同位素
銪共有34種同位素。其中自然界有兩種穩(wěn)定的銪的同位素：銪151和銪153。其中，Eu-151在自然界中的豐度為47.81%，Eu-153為52.19%。其他32種同位素都是放射性的，主要是通過電子捕獲人工合成的。其中包括19種缺中字同位素和13種富中子同位素。Eu-151會(huì)進(jìn)行α衰變，半衰期為 5 × 10 18 年 ，即在1公斤自然銪樣本中大約每2分鐘發(fā)生一次α衰變事。除了自然的放射性同位素Eu-151以外，已知的人造放射性同位素的半衰期分別有Eu-150（半衰期為36.9年），152 Eu（半衰期為13.516年）和 154 Eu（半衰期為8.593年）。所有剩余的放射性同位素半衰期都在4.7612年以下，且大部分小于12.2秒。此外，根據(jù)銪半衰期的時(shí)間推測，大約還有51種同位素尚未被發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)于所有可能的銪同位素的60%。
化合物
在大多數(shù)條件下，銪化合物都具有+3氧化數(shù)。在這些化合物中，銪(III)通常與6至9個(gè)含氧配位體（通常為水）成鍵。銪的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽都可溶于水和極性有機(jī)溶液。具親脂性的銪配位化合物一般擁有類似乙酰丙酮的配位體，例如EuFOD
鹵化物
銪的鹵化物主要包括銪的氟化物、氯化物、溴化物和碘化物。這些鹵化物通常用于制備銪的其他化合物和材料。例如， 銪的化物主要是銪(III)氟化物（），是一種白色固體，具有良好的熱穩(wěn)定性。它可用作制備銪的其他氟化物和銪的有機(jī)配合物的前驅(qū)體；銪的氯化物主要包括銪(III)氯化物（）和銪(II)氯化物（）。銪(III)氯化物是一種紫色的溶液，銪(II)氯化物是一種白色固體。這些氯化物廣泛用于制備銪的其他化合物和材料；銪的溴化物主要包括銪(III)溴化物（），是一種白色固體，具有良好的熱穩(wěn)定性。銪(III)溴化物可用作制備銪的其他溴化物和銪的有機(jī)配合物的前驅(qū)體；銪的碘化物主要是銪(III)碘化物（），是一種白色固體，具有良好的熱穩(wěn)定性。銪(III)碘化物可用作制備銪的其他碘化物和銪的有機(jī)配合物的前驅(qū)體。這些銪的鹵化物在材料科學(xué)、催化、磁性、發(fā)光和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
氫氧化物
銪的氫氧化物有氫氧化銪（無色，不溶于水，密度為5.37）；氫氧化亞銪（黃色斜方晶，相對密度為4.467）。氫氧化亞銪在空氣中會(huì)慢慢氧化，在惰性氣體中9天后一半會(huì)轉(zhuǎn)為Eu(OH)3，7周后一部分會(huì)轉(zhuǎn)化為EuO(OH)，另一部分在450 ℃~700 ℃會(huì)轉(zhuǎn)為EuO、Eu。
氧族化合物
銪可以和所有氧族元素形成穩(wěn)定化合物，其中較重的氧族元素（硫、硒和碲）會(huì)使較低的氧化數(shù)更加穩(wěn)定。已知的氧化物共有三種：一氧化銪、三氧化二銪及混合價(jià)態(tài)氧化物 ，其同時(shí)含有銪(II)和銪(III)。其他的氧族元素化合物包括一硫化銪、一硒化銪和一碲化銪，三者均為黑色固體。三氧化二銪在高溫下分解，經(jīng)過硫化形成一硫化銪。氧化銪是銪的一種常見氧化物，它的化學(xué)式為En2O3。氧化銪是一種淡紫色的粉末，是一種稀土氧化物，廣泛用于制備發(fā)光材料、磁性材料和催化劑等領(lǐng)域。
生理應(yīng)用
生物相容性
良好的生物安全性是生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的先決條件。銪的生物相容性優(yōu)于其他低溶液稀土。其 LD50為550mg/kg，巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)的炎性因子相對較少，具有良好的血液相容性和生物相容性。研究發(fā)現(xiàn) Eu 在 1-10 μM 時(shí)對人類角質(zhì)形成細(xì)胞有刺激作用，在 50-100 μM 時(shí)具有抑制作用?。Eu主要分布在肝、脾、腎和肺中。報(bào)告稱，EHNPs通過腎臟從體內(nèi)清除，并可從體內(nèi)排出。但急性暴露于氯化銪可使大鼠肝臟脂質(zhì)含量增加，長期灌胃給藥可引起大鼠胃腸道黏膜結(jié)構(gòu)改變，從而降低其食欲。
代謝
銪與的代謝相似。低濃度的銪吸收后能很快從血中清除，主要蓄積在骨骼中。但高濃度或膠體狀銪從血中清除卻很慢，它們蓄積在腎、旰的濃度比在骨骼高。大鼠吸入氧化銪，從血中清除要30多天，且一小部分可存留在肺組織中。吸入可溶性銪鹽，見吸收后尚存留在肺淋巴結(jié)中，淋巴結(jié)里的大小淋巴細(xì)胞比例增加。
毒理
銪及其化合物的毒性基本相同。給大鼠，小鼠靜脈注射，見動(dòng)物出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)失調(diào)、流汕、呼吸運(yùn)動(dòng)受抑制，24小時(shí)后死于心血管虛脫和呼吸麻痹。雌鼠對銪的毒性比雄鼠敏感。用銪喂養(yǎng)動(dòng)物(如用含1 ％氯化銪食餌喂養(yǎng)3個(gè)月)，未見生長受抑制，也無內(nèi)臟組織學(xué)的改變。例如，氯化銪腹腔和口服LD50分別為550mg/kg和5.0 μg/kg。連續(xù)12周喂食不同水平的化學(xué)物質(zhì)對生長、血液或任何內(nèi)臟器官都沒有影響。觀察到短暫的眼部刺激，沒有永久性眼部損傷，但擦傷的皮膚顯示出廣泛的疤痕形成。皮內(nèi)注射導(dǎo)致永久性結(jié)節(jié)形成。此外，氯化銪對沙門氏菌、大腸桿菌、化膿性微球菌和A族鏈球菌有毒，其急性毒性癥狀表現(xiàn)為弓背，扭動(dòng)、脊髓小腦性共濟(jì)失調(diào)、流淚、行走時(shí)后肢伸展以及呼吸困難。當(dāng)靜脈注射164Eu時(shí)，肝臟和脾臟的網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)中的濃度最高。
急性毒性：銪蒸汽會(huì)引起皮膚熱敏感和瘙癢，但對血壓、心功能或呼吸沒有真正的影響。
慢性毒性：氯化銪對生長沒有影響。
臨床表現(xiàn)：銪口服毒性不大。曾用銪化合物作抗凝劑，未見有銪的副作用報(bào)道。因銪從消化道吸收小，所以口服不引起毒性癥狀。靜脈內(nèi)注射及吸入銪化合物，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)上引起心電圖改變及肝臟損害，應(yīng)引起注意。與眼結(jié)膜接觸可引起眼的刺激癥狀，要防止濺入眼內(nèi)。
應(yīng)用領(lǐng)域
電子器件領(lǐng)域
在硅酸鹽或磷酸鹽玻璃中摻入激光活性離子Eu3+可制成激光玻璃用于制作高功率固體激光器，用于核聚變激光裝置中。銪還可以作為X射線發(fā)光材料，如BaFCI:Eu2+，還可以作為閃爍體，如LiI:Eu、CaI2:Eu、CaF2:Eu和KBr:Eu。
醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
銪的生物醫(yī)學(xué)特性
體外成骨活性
Eu的生物學(xué)特性主要基于其結(jié)構(gòu)與Ca的相似性。Eu離子的半徑接近 Ca 離子的半徑。由于 Eu 的離子勢比Ca 大，Eu離子更容易占據(jù)生物材料中的Ca 位點(diǎn)，作為Ca 離子的抑制劑或生化探針。通過摻雜適量的Eu離子可以改善一些生物活性材料的成骨性能，例如羥基磷灰石和聚磷酸鈣支架等。Eu的適當(dāng)摻雜可以上調(diào)一些成骨標(biāo)志物（ALP、人 I 型膠原蛋白 (COL I)、OPN 和Runt 相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子 2 (Runx2)）的表達(dá)。
抗菌活性
Eu的抗菌特性有助于降低感染風(fēng)險(xiǎn)，含Eu生物材料在適當(dāng)濃度下主要對綠膿桿菌、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌發(fā)揮抗菌作用。Eu離子也可以通過細(xì)胞壁與納米棒之間的靜電相互作用滲透到細(xì)胞內(nèi)殺死細(xì)菌。
促血管活性
在生物材料中摻雜銪可以有效地促進(jìn)體外和體內(nèi)的血管生成，研究通過對摻雜Eu的聚磷酸鈣支架的血管生成能力進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)支架的表面粗糙度促進(jìn)細(xì)胞粘附和擴(kuò)散，接種在支架上的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞 (HUVEC) 表現(xiàn)出更好的增殖和遷移，并且支架增強(qiáng)了 VEGF 的分泌。
抗腫瘤活性
Eu2O3與雙鏈脫氧核糖核酸有強(qiáng)烈的相互作用，其主要特征為，Eu2O3傾向于以協(xié)同的方式結(jié)合，形成3個(gè)分子的結(jié)合簇，并呈現(xiàn)出高的平衡締合結(jié)合常數(shù)在105M-1數(shù)量級(jí)。此外，利用凝膠電泳還證實(shí)了弱靜電性質(zhì)的相互作用，這表明銪有不干擾藥物嵌入到DNA雙螺旋的作用。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明了銪與核酸相互作用的潛力，由此可以作為一種新型的金屬抗癌藥物。
銪的致神經(jīng)炎特性
銪的化合物在生物體內(nèi)可以與神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生相互作用，從而引起一定程度的神經(jīng)炎反應(yīng)。這一作用主要集中在銪離子的+3氧化數(shù)上，這種氧化態(tài)更為穩(wěn)定且更常見。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，銪離子被廣泛用作研究神經(jīng)信號(hào)傳遞和神經(jīng)炎機(jī)制的工具。這種致神經(jīng)炎特性是在實(shí)驗(yàn)條件下觀察到的現(xiàn)象。
根據(jù)銪的醫(yī)學(xué)性質(zhì)，銪已被廣泛用作熒光劑，用于細(xì)胞成像、監(jiān)測藥物釋放行為、定量檢測。某些摻雜有 Eu離子的材料也可用作治療和 pH 或溫度生物傳感器的光誘導(dǎo)劑?。其次，銪可以用于醫(yī)學(xué)影像學(xué)領(lǐng)域中的疾病診斷和治療。例如，銪-152可用于腫瘤治療中的放射性種植物療法，同時(shí)也可作為放射性示蹤劑用于疾病的影像診斷。用于發(fā)展藥物，例如，銪離子可以用作磷酸化酶的抑制劑，在治療癌癥、炎癥和自體免疫性疾病疾病等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。銪可以發(fā)出紅色熒光，因此也被廣泛應(yīng)用于生物成像和細(xì)胞標(biāo)記等方面。例如，銪可以被用作細(xì)胞內(nèi)鈣離子的探針，以研究其在細(xì)胞內(nèi)的分布和作用。
涂料領(lǐng)域
由于銪的有機(jī)配位化合物具有熒光的特性，已廣泛成為各國紙幣、證券、商標(biāo)的首選防偽油墨，被廣泛應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，如熒光防偽油墨染料、顏料、增白劑、光氧 化劑、涂料、生化分析、太陽能捕集器、防偽標(biāo)記、 藥物示蹤及激光、三基色熒光照明顯示器件或彩色顯示器件、發(fā)光涂料、光電顯示器件等領(lǐng)域。
制備方法
銪一般和其他的ree一同出現(xiàn)，所以是一起開采，然后再通過分離技術(shù)分離開來。一般氟碳鈰礦、鈰鈮鈣鈦礦、磷釔礦和獨(dú)居石等礦石中含有可開采量的稀土礦物。其中氟碳礦、鈰鈣鈦礦為正磷酸鹽礦物L(fēng)nPO4 （Ln表示除以外所有的鑭系金屬）。磷礦為氟碳酸鹽礦物L(fēng)nCO3F。獨(dú)居石同時(shí)還含有釷和釔，而及其衰變產(chǎn)物都具有放射性，使處理過程更為困難。
從原礦萃取和分離各種系元素的方法有幾種。方法的選擇要考慮礦物的成分和濃度，以及每種鑭系元素在礦物濃縮物中的分布。分離時(shí)，例如，用硫酸H2SO4）、鹽酸（HCl）和氫氧化鈉（氫氧化鈉）把稀土金屬以鹽的形式浸取出來。分離純化這些鹽時(shí)，常用的方法包括選擇性配位技術(shù)、萃取技術(shù)和離子交換樹脂。礦石首先經(jīng)過烘焙，再經(jīng)酸堿來回浸溶，形成鑭系金屬的混合濃縮物。如果其中鈰居多，就可將鈰(III)轉(zhuǎn)化為鈰(IV)，從而沉淀出來。利用液溶劑萃取或離子交換層析能夠增加銪在混合物中的比例。用鋅、鋅汞齊、電離等方法可以把銪(III)轉(zhuǎn)化為銪(II)。后者的化學(xué)性質(zhì)和堿土金屬相似，因此可以以碳酸鹽的形態(tài)沉淀出來，或與硫酸鋇共沉淀。 要制備銪金屬，可以對熔融三氯化銪（EuCl 3 ）和氯化鈉（NaCl）或氯化鈣（CaCl 2 ）的混合物進(jìn)行電離，制作方法為用石墨電解槽作陽極，用石墨電極作陰極，電解EuCl3和NaCl或CaCl2的熔融混合物，可以得到純銪，但同時(shí)還會(huì)生成氯氣。
分布
世界上有多個(gè)出產(chǎn)銪的大型礦藏。內(nèi)蒙古自治區(qū)的白云鄂博礦礦含有大量的氟碳鈰礦和獨(dú)居石，估計(jì)稀土金屬氧化物的含量有3600萬噸，因此它是目前世界上最大的礦藏。 中國依靠白云鄂博鐵礦在1990年代成為了最大的ree產(chǎn)國。所產(chǎn)出的稀土元素中，只有0.2%是銪。1965年至1990年代，美國加州山口（Mountain Pass）稀土礦場是全球第二大稀土元素來源。當(dāng)?shù)氐?a href="/hebeideji/6672786888378649176.html">氟碳鈰礦含有較高濃度的輕稀土元素（鑭至釓、鈧、釔），而銪含量則只有0.1%。俄羅斯西北部的科拉半島出產(chǎn)鈰鈮鈣鈦礦，是另一個(gè)大型稀土元素產(chǎn)地。除鈮、鉭和鈦以外，它擁有高達(dá)30%的稀土元素，因此是這些元素在俄羅斯的最大來源
分析方法
銪的分析方法主要包括分光光度法、極譜法、原子吸收光譜、原子發(fā)射光譜、原子熒光光譜分析法、X射線熒光光譜法熒光分光光度法，其中分光光度法是最早用于Eu測定的方法，包括常規(guī)分光光度、流動(dòng)注射光度分析、動(dòng)力學(xué)光度法、導(dǎo)數(shù)光度法和熒光光度法。
安全事宜
GHS分類
H228 (13.33%)：易燃固體
H250 (86.67%)：暴露在空氣中會(huì)自燃
H260 (11.11%)：遇水釋放可自燃的易燃?xì)怏w
儲(chǔ)存
由于銪的化學(xué)性質(zhì)很活潑，因此要密封或放在煤油中存放。
參考資料 >
Europium.pubchem.2023-02-28