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鉺（Erbium），一種化學元素，原子序數為68，是ree之一，位于第六周期的IIIB族、系，電子排布式為[Xe]4f126s2。鉺為深灰色（暗灰色）金屬，有光澤，質軟，有延展性，不溶于水，溶于酸。鉺在低溫下是反鐵磁性，在接近絕對零度時為強鐵磁性，并為超導體。鉺的化學性質活潑，能在空氣中迅速氧化，與熱水激烈作用并放出氫氣，同時能與許多非金屬化合物發生反應。

鉺多用于制備放大器和激光器，如摻餌光纖放大器（Erbium Doped 纖維 Amplifier，EDFA）和鉺釔鋁石榴石（Er:YAG）激光，前者在光纖通信中應用廣泛，后者則在臨床治療中多有運用，如預防繼發、治療汗管瘤等，除此之外，鉺在有色玻璃、陶瓷及搪瓷制作等方面也有應用。

發現歷史

鉺，源自瑞典礦石的發現地——伊特拜（Ytterby）鎮。1843年，瑞典科學家莫桑德爾（C.G.Mosander）將硅鈹釓礦分離出三種材料，命名氧化釔（釔土）、氧化鉺（erbia）和氧化（terbia）。但由于性質和名稱的相似，氧化鉺與氧化鋱是混淆的。1877年，鉺的命名得以糾正，這一時期的氧化鉺在后來被證明由五種氧化物組成，現在稱為氧化鉺、氧化鈧、氧化鈥、氧化和氧化鐿。直至二十世紀初，于爾班（Urbain）和賈科莫（James）獨立分離出了氧化鉺（Er2O3）。1934年，克萊姆?（Klemm）和波墨（Bommer）通過用鉀蒸氣還原碘化鈉氯化物，首次提純了金屬鉺。

分布情況

鉺在地殼中的豐度為2.5x10-4%，在海洋中的豐度為0.0009ppm（重量），存在于黑稀金礦、硅鈹釔礦、褐釔鈮礦和磷礦中，也存在于核裂變產物中。商業中使用的鉺主要來源于磷釔礦和黑稀金礦，磷釔礦的主要產地為澳大利亞、馬來西亞、加拿大，中國、澳大利亞、挪威、巴西等國亦有分布。黑稀金礦則主要在美國、澳大利亞等地區分布。

截至2022年，全球鉺遠景儲量最高的地區為格蘭陵的科瓦內灣（Kvanefjeld），含量超過0.04噸，其次為肯尼亞的米瑪希爾（Mrima Hill），含量可達0.02噸。

物質結構

鉺在室溫下是最密六方結構晶體結構，屬P63/mmc空間群，其晶胞參數為a=b=355.88 pm，c=558.74 pm；α=β=90.000°，γ=120.000°。鉺的基態電子構型為1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f125s25p66s2（[Xe]4f126s2），化合價為＋3。

理化性質

物理性質

鉺為深灰色（暗灰色）金屬，有光澤，質軟，有延展性，在低溫下是反鐵磁性，在接近絕對零度時為強鐵磁性，并為超導體。鉺的相對密度為9.01g/cm3，熔點 1529℃，沸點 2363℃，電阻率 83。不溶于水，溶于酸。

化學性質

鉺的化學性質活潑，能在空氣中迅速氧化，其主要氧化數為Er3+，會因生成一層氧化物薄膜而失去金屬光澤。鉺與冷水作用較緩慢，但與熱水激烈作用并放出氫氣，并能夠與許多非金屬化合物發生反應，形成氧化物，氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、草酸鹽等。

化合物

鉺的氧化物和鹽類均為粉紅色，在紫外和可見光譜區有不連續的吸收帶，可用于光譜定量分析。鉺的氧化物Er2O3為玫瑰紅色，可用來制造陶器的釉彩。Er2O3一般存在于巖漿巖中，可由電解熔融氯化鉺 ErCl3 而制得，可以從空氣中吸收水和二氧化碳形成Er(OH)3。除此之外，鉺的氧化物或氫氧化物可以溶于硫酸中生成硫酸鹽，其硫酸鹽又能生成許多硫酸復鹽。

鉺的鹵化物包括氟化鉺（ErF3）、氯化鉺（ErCl3）、溴化鉺（ErBr3）和碘化鉺（ErI3）。ErF3為玫瑰紅色半透明晶體，不溶于水和稀酸，其晶體可在氯化鉺或硝酸鉺的濃溶液中加入過量的氫氟酸制得。ErCl3為桃紅色晶體，有潮解性，將氧化鉺或氫氧化鉺溶于鹽酸后經蒸發、結晶可得ErCl3晶體。ErBr3為淡玫瑰紅色斜方針狀晶體，亦有潮解性，可通過氧化餌制備。ErI3為紫紅色六方系晶體，可在空氣中長時間加熱轉化為氧化物，其晶體可由鉺的氧化物、氫氧化物或碳酸根在水溶液中與碘化氫反應制得。

鉺離子還能與許多配體結合從而形成配位化合物。如與冠醚形成穩定的配合物，與氮配位形成多胺配合物，與含氧、氮的配體形成穩定的配合物，與以硫、磷作為配位原子的有機配體形成穩定性較差的配位化合物等。

同位素

自然界中鉺有六種穩定同位素，分別為162Er、164Er、166Er、167Er、168Er、170Er，另有種34種放射性同位素（含同分異構態）。如下圖所示。

制備方法

含有鉺的礦石可以用碳酸鈉熔融焙燒法、氯氣分解轉化法或用硫酸液或堿液進行處理制成鉺鹽，而后進一步提取鉺的富集物，最后將其提純。金屬鉺可用鈣還原氟化鉺或電解熔融鹵化鉺的方法制備，工業上用萃取和離子交換法分離和提純鉺。

鈣還原化鉺的反應需在高于鉺金屬和還原渣熔點的溫度50~100°C下進行，此溫度下金屬與還原渣保持熔化狀態，因密度差而分層，從而實現兩者分離。反應式如下：

熔融鹵化鉺電解法具有電導率高，濃差極化小，能以高電流密度電解等優點，用這種方法可以得到既不被還原劑污染，也不被所用耐火材料所污染的金屬鉺。反應式如下：

陰極：

陽極：

應用領域

商業應用

鉺可以與釩等金屬形成合金，從而提高目標金屬的加工性能和延展性能。鉺的氧化物可以加入玻璃、陶瓷中時期呈現粉紅色，這種玻璃常用來制作太陽鏡和廉價珠寶。經過處理后制備的Er2O3涂層有較好的耐電化學腐蝕性、致密性及良好的膜基結合力，可以作為阻滲透的材料。

在光通信方面，Er3+性能較好，已成為激光測距儀優選發光材料。把適當濃度的Er3+參入合適的基質中，可以制作摻鉺光纖放大器，即放大光信號，提供光增益。Er3+還是一種優良的上轉換激活離子，可實現激光輸出的上轉換。因此，摻雜Er3+的光纖放大器和光纖激光器被廣泛研究，目前低損耗摻鉺光纖技術已經相當成熟。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硅晶體內用來建立量子網絡。

鉺還可以在中核集團中用作反應堆控制棒的中子俘獲層。

臨床醫療

摻鉺石榴石（Er:YAG）激光在皮膚、口腔以及婦科學領域的治療都有應用。又分為連續鉺激光和脈沖鉺激光，連續餌激光的創傷作用較大，故臨床上常用脈沖式鉺激光。

在醫院皮膚科，采用鉺激光對皮膚毛孔粗大的患者進行照射，可以改善皮膚狀態以及痤瘡的治療。在汗管瘤治療方面也可使用鉺激光。在口腔醫學方面，鉺激光能預防繼發齲，由于鉺激光屬于硬組織激光，故也能應用于牙齒根尖周病的治療，可以避免能量過度聚集，從而避免對照射區周圍組織產生高溫損害。在婦科方面，鉺激光可被應用于部分微創手術，如壓力性尿失禁、盆腔器官脫垂和陰道萎縮等疾病的治療。

鉺還可以被配制為藥物以治療疾病，如鉺鹽可提高血液中血色素和紅細胞的含量，鉺和β-二酮的配位化合物可用來防止血凝等。