أكسيد الإربيوم (III)

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

أكسيد الإربيوم (III) هو مركب غير عضوي صيغته Er₂O₃ . وهو مادة صلبة بارامغناطيسية وردية اللون . ويستخدم في العديد من المواد البصرية. [ 2 ]

بناء

يتميز أكسيد الإربيوم (III) ببنية مكعبة تشبه نمط البيكسبيت . وتكون مراكز Er 3+ ثمانية الأوجه. [ 2 ]

ردود الفعل

يُنتج أكسيد الإربيوم عن طريق حرق فلز الإربيوم. [ 3 ] أكسيد الإربيوم غير قابل للذوبان في الماء ولكنه قابل للذوبان في الأحماض المعدنية. لا يمتص Er₂O₃ الرطوبة وثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي بسهولة. يتفاعل مع الأحماض لتكوين أملاح الإربيوم (III ) المقابلة. على سبيل المثال، مع حمض الهيدروكلوريك، يتبع الأكسيد التفاعل المثالي التالي الذي يؤدي إلى كلوريد الإربيوم :

Er 2 O 3 + 6 HCl → 2 ErCl 3 + 3 H 2 O

في الواقع العملي، تترافق تفاعلات الحمض والقاعدة البسيطة هذه مع عملية الإماهة:

ErCl 3 + 9 H 2 O → [ Er(H 2 O) 9 ]Cl 3

ملكيات

من الخصائص المميزة لأكاسيد الإربيوم قدرتها على تحويل الفوتونات إلى طاقة أعلى. يحدث هذا التحويل عندما يتحول الإشعاع تحت الأحمر أو المرئي، وهو ضوء منخفض الطاقة، إلى إشعاع فوق بنفسجي أو بنفسجي ذي طاقة أعلى، وذلك عبر نقل أو امتصاص الطاقة عدة مرات. [ 4 ] كما تتميز جسيمات أكسيد الإربيوم النانوية بخاصية التلألؤ الضوئي . ويمكن تكوين هذه الجسيمات بتطبيق الموجات فوق الصوتية (20  كيلوهرتز، 29 واط/سم² ) بوجود أنابيب الكربون النانوية متعددة الجدران. ومن بين جسيمات أكسيد الإربيوم النانوية المُنتجة باستخدام الموجات فوق الصوتية: كربوكسي أكسيد الإربيوم، وأكسيد الإربيوم سداسي الشكل، وأكسيد الإربيوم كروي الشكل. ويُظهر كل أكسيد إربيوم مُشكّل بالموجات فوق الصوتية خاصية التلألؤ الضوئي في المنطقة المرئية من الطيف الكهرومغناطيسي عند إثارته بطول موجي 379  نانومتر في الماء. يتميز التألق الضوئي لأكسيد الإربيوم السداسي بطول عمره، ويسمح بانتقالات طاقة أعلى ( 4S 3/2 – 4I 15/2 ) . أما أكسيد الإربيوم الكروي فلا يخضع لانتقالات طاقة من هذا النوع . [ 5 ]

الاستخدامات

تتنوع تطبيقات أكسيد الإربيوم (Er₂O₃ ) نظرًا لخصائصه الكهربائية والبصرية والضوئية. وتحظى المواد النانوية المُطعّمة بأيونات الإربيوم الثلاثية ( Er³⁺) باهتمام كبير نظرًا لخصائصها البصرية والكهربائية المميزة التي تعتمد على حجم الجسيمات. [ 6 ] ويمكن تشتيت جسيمات أكسيد الإربيوم النانوية المُطعّمة في الزجاج أو البلاستيك لأغراض العرض، مثل شاشات العرض. ويُعدّ التحليل الطيفي للانتقالات الإلكترونية لأيونات الإربيوم الثلاثية (Er³⁺) في الشبكات البلورية المضيفة للجسيمات النانوية، بالإضافة إلى الأشكال الهندسية المُشكّلة بالموجات فوق الصوتية في المحلول المائي لأنابيب الكربون النانوية، ذا أهمية بالغة لتصنيع جسيمات نانوية ضوئية في الكيمياء الخضراء. [ 5 ]

يُستخدم أكسيد الإربيوم على نطاق واسع في أجهزة قياس التداخل التي تتطلب ليزرات عالية الطاقة. [ 7 ] غالبًا ما تستخدم هذه الأجهزة مضخمات الألياف المُطعّمة بالإربيوم (EDFAs) لتعزيز قوة أشعة الليزر. [ 8 ] توفر مضخمات الألياف المُطعّمة بالإربيوم، التي تستخدم أيونات الإربيوم، ضوضاء منخفضة وكسبًا عاليًا، مما يجعلها مثالية لنقل الإشارات لمسافات طويلة وإجراء قياسات عالية الدقة في قياس التداخل. [ 9 ]

يُعدّ أكسيد الإربيوم من أهمّ المعادن الأرضية النادرة المستخدمة في الطب الحيوي. [ 10 ] وتجعل خاصية التلألؤ الضوئي لجزيئات أكسيد الإربيوم النانوية على أنابيب الكربون النانوية منها مفيدةً في التطبيقات الطبية الحيوية. فعلى سبيل المثال، يمكن تعديل سطح جزيئات أكسيد الإربيوم النانوية لتوزيعها في الأوساط المائية وغير المائية لأغراض التصوير الحيوي . [ 6 ] كما تُستخدم أكاسيد الإربيوم كعوازل للبوابات في أجهزة أشباه الموصلات نظرًا لارتفاع ثابت العزل الكهربائي لها (10-14) واتساع فجوة الطاقة . ويُستخدم الإربيوم أحيانًا كملوّن للزجاج ، [ 1 ] ويمكن أيضًا استخدام أكسيد الإربيوم كمُسمّم نيوتروني قابل للاحتراق في الوقود النووي .

تاريخ

تم عزل أكسيد الإربيوم (III) غير النقي بواسطة كارل جوستاف موساندر في عام 1843، وتم الحصول عليه لأول مرة في شكل نقي في عام 1905 بواسطة جورج أوربان وتشارلز جيمس . [ 11 ]

مراجع

  1. ليد ، ديفيد ر. ( 1998). دليل الكيمياء والفيزياء ( الطبعة 87). بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي. الصفحات 4-57 . ISBN   978-0-8493-0594-8.
  2. 1 2 أداتشي، جين-يا؛ إيماناكا، نوبوهيتو (1998). "أكاسيد العناصر الأرضية النادرة الثنائية". مراجعات كيميائية . 98 (4): 1479-1514 . doi : 10.1021/cr940055h . PMID 11848940 . 
  3. ↑ إمسلي، جون (2001). "الإربيوم": لبنات بناء الطبيعة: دليل من الألف إلى الياء للعناصر . أكسفورد، إنجلترا، المملكة المتحدة: مطبعة جامعة أكسفورد. الصفحات 136-139 . ISBN  978-0-19-850340-8.
  4. ↑ "الجسيمات النانوية المشوبة بالعناصر الأرضية النادرة تُثبت أهميتها" . SPIE . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 أبريل 2012 .
  5. 1 2 رادزيوك، داريا؛ أندريه سكيرتاش؛ أندريه جيسنر؛ مايكل يو كومكي؛ وي تشانغ؛ هيلموث موهوالد؛ ديمتري شتشوكين (24 أكتوبر 2011). “نهج الموجات فوق الصوتية لتشكيل جسيمات أكسيد الإربيوم النانوية ذات الأشكال الهندسية المتغيرة”. لانجميور . 27 (23): 14472-14480 . دوى : 10.1021 / la203622u . اتش دي ال : 11858/00-001M-0000-000F-3E05-D . بميد 22022886 . 
  6. 1 2 ريتشارد، شيبس (12 فبراير 1996). "عمليات الليزر ذات التحويل التصاعدي" . التقدم في الإلكترونيات الكمومية . 20 (4): 271-358 . Bibcode : 1996PQE....20..271S . doi : 10.1016/0079-6727(95)00007-0 .
  7. ↑ لي، تشونفي؛ وانغ، فاي (2007). "تحسين مفتاح مقياس التداخل ساغناك القائم على مضخم الألياف الضوئية المطعمة بالإربيوم (EDFA) بالكامل" . مجلة أوبتكس إكسبرس . 15 (21): 14234-14243 . رمز Bibcode : 2007OExpr..1514234W . doi : 10.1364/OE.15.014234 . PMID 19550698 . 
  8. ↑ لاوين، إريك. "تطبيقات أكسيد الإربيوم في إنتاج الزجاج" . مواد ستانفورد المتقدمة . تم الاطلاع عليه في 26 يوليو 2024 .
  9. ↑ كالر، راجنيش؛ كالر، آر إس (2011). "أداء كسب ومعامل ضوضاء مضخمات الألياف المشوبة بالإربيوم (EDFAs) ومضخمات الألياف المشوبة بالإربيوم المدمجة". أوبتيك . 122 (5): 440-443 . Bibcode : 2011Optik.122..440K . doi : 10.1016/j.ijleo.2010.02.028 .
  10. ↑ أندريه، سكيرتاش؛ ألمودينا خافيير؛ أوليفر كريف؛ كارين كولر؛ أليسيا ألبرولا؛ هيلموت موهوالد؛ فولفغانغ باراك؛ غليب سوخوروكوف (2006). "إطلاق المواد المغلفة داخل الخلايا الحية باستخدام الليزر" (ملف PDF) . Angew. Chem. Int. Ed . 38 (28): 4612–4617 . doi : 10.1002/anie.200504599 . PMID 16791887. تاريخ الاسترجاع: 15 أبريل 2012 . 
  11. ↑ آرون جون إيد (1984). تطور الكيمياء الحديثة . منشورات كوريير دوفر. الصفحات 378-379 . ISBN  978-0-486-64235-2.