Erbium(III)-oxid

Az erbium(III)-oxid erbium és oxigén alkotta vegyület, képlete Er₂O₃. Carl Gustaf Mosandernek részben sikerült izolálnia 1843-ban, de először Georges Urbain és Charles James állította elő tisztán. Színe rózsaszín, kristályszerkezete – a legtöbb ritkaföldfém-oxidhoz hasonlóan – köbös, kocka alakú. Bizonyos körülmények között az erbium-oxid hexagonális szerkezetet is képes felvenni. Nagy mennyiségben belélegezve, lenyelve vagy véráramba juttatva mérgező lehet. Az emberekre alacsony koncentrációban hosszú időn át kifejtett hatása még nincs meghatározva, viszont a vegyület kezelése óvatosságot igényel.

Reakciói

Az erbium fémes felülete levegőn állva beszürkül, elhomályosul, oxidréteg képződik a felületén. Az erbium(III)-oxid keletkezésének egyenlete:

$\mathrm{4}\mathrm{E}\mathrm{r}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{E}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

Az erbium-oxid vízben nem, de ásványi savakban feloldódik. A légkör pára- és szén-dioxid-tartalmát könnyedén megköti. Savakkal való reagálásakor a megfelelő erbium(III)-sók keletkeznek.

Sósavval erbium(III)-kloridot, $\mathrm{E}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{6}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{E}\mathrm{r}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

kénsavval erbium(III)-szulfátot,

$\mathrm{E}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{E}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\left(S{O}_4\right)}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

foszforsavval pedig erbium(III)-foszfátot ad.

$\mathrm{E}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{E}\mathrm{r}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Fizikai és kémiai tulajdonságai

Az erbium-oxid egyik érdekes tulajdonsága az energia átalakítása. Az energiaátalakítás az infravörös és a látható sugárzás, vagy kis energiájú fény hatására zajlik le, ezeket nagyobb energiájú, ultraibolya vagy ibolya sugarakká alakítja át többszörös energiaelnyelés vagy átvitel. Az erbium-oxid nanorészecskéi fotolumineszcens tulajdonságokkal bírnak. Ezek a nanorészecskék többrétegű szén nanocsövek jelenlétében, ultrahang (20 kHz, 29 W·cm⁻²) használatával készülnek. Az ultrahang alkalmazásával létrehozott nanorészecskék erbium-karboxioxidok, geometriailag hexagonális és gömbszerű erbium-oxidok. Minden ultrahanggal készült erbium-oxid fotolumineszkál az elektromágneses spektrum látható tartományában, vízben 379 nm-es gerjesztés hatására. A hexagonális erbium-oxid fotolumineszcencia hosszú életű és nagyobb energiaátmenetet enged (⁴S_3/2 - ⁴I_15/2). A gömbszerű forma nem képes ⁴S_3/2 - ⁴I_15/2 átmenetre.

Felhasználása

Az erbium-oxid felhasználási változatosak, köthetőek az elektromos, optikai, és fotolumineszcens tulajdonságaihoz. Az Er³⁺ ionokkal adalékolt (dópolt) nanoméretű anyagok a speciális részecskeméret-függő optikai és elektromos tulajdonságaik miatt sokkal érdekesebbek. A nanorészecskés anyagok, amelyekhez erbium-oxid van adva, könnyen eloszlathatók az üveg- vagy műanyag felületeken, ezzel megjelenítési célokra, képernyők gyártására használható. Ezenkívül biogyógyszerként, és biológiai anyagokról való képalkotásra használt szerként is alkalmazzák, valamint esetenként üveget szoktak színezni vele.