Đất hiếm: europium

Europi

sv:
Phạm Anh Công
MSSV: 20103048
1
N i dungộ

I.Tổng quan về Europi
I.1.Lịchsử
I.2. Dạng tồn tại trong tự nhiên và kinh tế
I.3. Tính chất vật lý
I.4.Tính chất hóa học
I.5. Một số hợp chất
I.6. Điều chế
I.6.1. Trong thí nghiệm
I.6.2. Trong công nghiệp
I.7. ứng dụng
II. Quy trình tách và tinh chế Eu từ tổng đất hiếm nhóm trung ở Phú
Yên

2
I. Tổng quan về Europi

3
Europi (tênLa tinh: Europium)
là một nguyên tố hóa học với ký hiệu Eu và số nguyên tử
bằng 63. Tên gọi của nó có nguồn gốc từ tên gọi của châu
Âu trong một số ngôn ngữ phương Tây (Europe, Europa
v.v).
I.1. Lịch sử


Europi lần đầu tiên được Paul Émile Lecoq de Boisbaudran phát hiện năm 1890,

Tuy nhiên, phát hiện ra europi nói chung thường được coi là công lao của nhà hóa học
người Pháp là Eugène-Anatole Demarçay, người đã nghi ngờ các mẫu của nguyên tố mới phát
hiện gần thời gian đó là samari có chứa nguyên tố chưa biết năm 1896 và cũng là người đã cô lập
được europi vào năm 1901
.
4
5
Cấu trúc nguyên tử

C u trúc tinh thấ ể
S electrontrên v đi n t :2, 8, 18, 25, 8, 2 ố ỏ ệ ử
Phân loại: Nhóm Lantan
Chu kỳ,Phân lớp : 6, f
Khối lượng nguyên tử: 151,964
Cấu hình electron : [Xe] 4f
7
6s
2
I.2. Tính ch t chung ấ
6
Isotope Half Life
Eu-147 24.4 days
Eu-148 54.5 days
Eu-149 93.1 days
Eu-150 36.0 years
Eu-151 Stable
Eu-152 13.5 years

Eu-152m 9.3 hours
Eu-153 Stable
Eu-154 8.6 years
Eu-155 7.4 years
Eu-156 15.2 days
-
Europi được sinh ra bằng phân hạch hạt nhân, nhưng hiệu
suất sản phẩm phân hạch của các đồng vị europi là thấp
gần với đỉnh của khoảng khối lượng cho các sản phẩm
phân hạch.
-Giống như các nguyên tố khác trong nhóm Lantan, nhiều
đồng vị, đặc biệt là các đồng vị với số khối lượng lẻ và các
đồng vị nghèo nơtron như Eu
152
, có tiết diện bắt nơtron
cao, thường cao đủ để trở thành các chất độc hạt nhân.

Eu được tìm thấy trong số các khoáng vật chứa các nguyên tố nhóm Lantan là
xenotim, monazit và bastnasit.
Với Ln ở đây là ký hiệu chỉ hỗn hợp tất cả các nguyên tố nhóm Lantan, ngoại trừ promethi là nguyên tố cực hiếm do nó
chỉ có các đồng vị phóng xạ
d ng orthophotphat LnPOạ
4

d ng khoáng v t florua cacbonat ạ ậ
LnCO
3
F
7
I.2. Tính ch t v t lý & hóa h cấ ậ ọ

I.2.1. Tính chất vật lý

Màu : Bạc trắng

Trạng thái vật chất:Chất rắn

Nhiệt độ nóng chảy:1099 K, 826 °C, 1519 °F

Nhiệt độ sôi :1802 K, 1529 °C, 2784 °F

Nhiệt lượng nóng chảy :9,21 kJ·mol
−1

Nhiệt lượng bay hơi :176 kJ·mol
−1

Nhiệt dung : 27,66 J·mol
−1
·K
−1

Europi tự bắt cháy trong không khí ở khoảng từ 150 tới 180 °C. Nó có độ cứng chỉ khoảng
như chì và rất dễ uốn.

europi có độc tính cao khi so sánh với các kim loại nặng khác. Bụi kim loại có nguy hiểm cháy và
nổ cao.
8
I.2.2.Tính ch t hóa h cấ ọ

Europium là nguyên t đ t hi m ph n ng m nh nh t . ố ấ ế ả ứ ạ ấ


Nó nhanh chóng b ôxy hóa trong không khí , do đó quá trình oxy hóa s l ng l n c a m t m u ị ố ượ ớ ủ ộ ẫ
cm kích th c x y ra trong vòng vài ngày.ướ ả

Ph n ng c a nó v i n c là t ng đ ng v i canxi:ả ứ ủ ớ ướ ươ ươ ớ
2 Eu + 6 H
2
O 2 Eu(OH)→
3
+ 3 H
2
9

Vì sự phản ứng cao , mẫu europi rắn hiếm khi có sự xuất hiện của kim loại sáng bóng mới , ngay
cả khi phủ một lớp bảo vệ của dầu khoáng.


Europi đốt cháy trong không khí ở 150-180 ° C để tạo thành europi (III) oxit :
4 Eu + 3 O
2
→ 2 Eu
2
O
3
10

Europi d dàng hòa tan trong acid sulfuric loãng đ t o ra các gi i pháp màu h ng nh t c a ng m ễ ể ạ ả ồ ạ ủ ậ
n c (III) Eu , mà t n t i nh m t nonahydrat :ướ ồ ạ ư ộ

2Eu + 3H

2
SO
4
 + 18H
2
O 2[Eu(H→
2
O)
9
]
3+
+ 3SO2
4−
+ 3 H
2

Europi kim lo i ph n ng v i t t c các halogen:ạ ả ứ ớ ấ ả
2 Eu + 3 X
2
 2 EuX→
3
(X = F, Cl, Br, I)
11

Một vài hợp chất của europi bao gồm:
Các florua: EuF
2
, EuF
3
Các clorua: EuCl

2
, EuCl
3
Các bromua: EuBr
2
, EuBr
3
Các iodua: EuI
2
, EuI
3
Các ôxít: EuO, Eu
2
O
3
và Eu
3
O
4
Các sulfua: EuS
Các selenua: EuSe
Các telurua: EuTe
Các nitrua: EuN
12
I.6. Đi u chề ế
I.6.1. Trong thí nghiệm

Europi tinh khiết thu được nhờ điện phân hỗn hợp EuCl
3
và NaCl (hay CaCl

2
)
nóng chảy trong các buồng dùng graphit làm anôt còn chúng làm catôt.

Phụ phẩm thu được là khí clo. Nó cũng có thể điều chế bằng cách khử ôxít của nó
bởi lantan kim loại sau đó chưng cất.
13

I.6.2. Trong công nghiệp

Đi từ quặng xenotim, monazit và bastnasit.

Lựa chọn phương pháp dựa vào nồng độ và thành phần của quặng và vào sự phân
bố của các nguyên tố nhóm Lantan cá nhân trong tập trung kết quả.

Nung quặng và sau đó rửa trôi axit và cơ bản được sử dụng chủ yếu để sản xuất
một tập trung của nguyên tố nhóm Lantan.
14

Ban đầu, các kim loại được chiết tách như là các muối từ quặng bằng chiết tách
với axít sulfuric (H
2
SO
4
), axít clohiđríc (HCl) và hydroxit natri (NaOH).

Tách xa hơn bằng cách nhổ dung môi hoặc sắc ký trao đổi ion mang lại một phần
nhỏ mà được làm giàu trong europi
15


Phần này được khử bằng kẽm , kẽm / hỗn hợp , điện hoặc các phương pháp khác
chuyển đổi europi (III) để europi (II) .

Europi ( II ) phản ứng theo một cách tương tự như của các kim loại kiềm thổ và do
đó nó có thể được kết tủa như cacbonat hoặc đồng kết tủa với bari sulfat.
16
I.7. ng d ng.ứ ụ

sử dụng làm chất kích thích cho một số loại thủy tinh để làm laser, cũng như để chiếu chụp
cho hội chứng Down và một số bệnh di truyền khác
.
17
18
Europi là một trong số các nguyên tố được sử dụng để làm màu đỏ trong
các ống tia âm cực của tivi và chất lân quang trong đèn huỳnh quang

Nó c ng đ c dùng trong ch t lân quang ch ng làm ti n gi trong các t ti neuroũ ượ ấ ố ề ả ờ ề
19

Europi cũng thường được đưa vào trong các nghiên cứu nguyên tố dấu vết trong địa hóa
học và thạch học để hiểu các quá trình hình thành nên đá lửa (các loại đá do macma hay dung
nham nguội đi hình thành nên).

Bản chất của sự hình thành dị thường europi được sử dụng để hỗ trợ tái tạo các mối quan hệ trong
phạm vi một hệ đá lửa.
20
II. Quy trình tách và tinh chế Eu từ tổng đất hiếm nhóm trung ở Phú
Yên
21
-

Quy trình gồm 2 giai đoạn :
*Giai đoạn1: làm giàu Eu từ tổng các NTĐH nhóm trung bằng phương pháp kết hợp khử - kết tủa.
*Giai đoạn 2: tinh chế Eu bằng phương pháp kết hợp khử cột kẽm và kết tủa ion KLĐH (III) bằng
dung dịch đệm NH
4
OH + NH
4
Cl
22
RECl
3

(Sm,Eu,Gd)

Điều chỉnh pH= 3
NH
4
OH
1:5
Khử bằng cột kẽm
Kết tủa Eu (II)

Lọc, rửa


EuSO
4
↓
H
2

SO
4
2M
1:3
EuSO
4
sang EuCl
3

Kết tủa tạp chất ở dạng RE(OH)
3
và
lọc pH = 9,5-10
Khử lần 2 Kết tủa Eu (II)

Lọc, rửa

RE(III)
(Sm,, Eu, Gd)

EuSO
4
↓ EuSO
4
sang EuCl
3
Khử lần 3

Eu (II)

Eu
2
O
3


RE(OH)3
NH
4
OH/ NH
4
Cl
Oxi hóa, kết tủa
oxalat và nung
Kết quả phân tích tạp chất của Eu sau tách và tinh chế
23
Nguyên t ố
Hàm l ngượ
(ppm) Nguyên t ố
Hàm l ngượ
(ppm)
La2O3 < 0,1 Tm2O3 < 0,1
CeO2 < 0,1 Sm2O3 < 0,1
Pr6O11 < 0,1 Gd2O3 < 0,1
Nd2O3 < 0,1 Eu2O3 >99.9 % *
Dy2O3 < 0,1 Tb4O7 < 0,1
Ho2O3 < 0,1 Yb2O3 < 0,1
Er2O3 < 0,1 Lu2O3 < 0,1
Y2O3 < 0,1
* Tính toán từ thành phần của các tạp chất đất hiếm

Tài liệu tham khảo
1. BÁO CÁO TỔNG KẾT

KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI HỢP TÁC KHCN THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ VIỆT NAM- HÀN QUỐC
XỬ LÝ CHẾ BIẾN
QUẶNG ĐẤT HIẾM VIỆT NAM
Cơ quan chủ trì: Viện Công nghệ Xạ Hiếm
Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS., NCVC. Lê Bá Thuận
2.
3. />24