Erbium

Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Erbium, Er, 68
Serie	Lanthanoide
Gruppe, Periode, Block	La, 6, f
Aussehen	silbrig weiß
CAS-Nummer	7440-52-0
Massenanteil an der Erdhülle	2,3 ppm
Atomar
Atommasse	167,259(3) u
Atomradius (berechnet)	175 (226) pm
Kovalenter Radius	189 pm
Elektronenkonfiguration	[Xe] 4f12 6s2
1. Ionisierungsenergie	589,3 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie	1150 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie	2194 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand	fest
Kristallstruktur	hexagonal
Dichte	9,045 g/cm3 (25 °C)
Magnetismus	paramagnetisch (Χm = 0,033)
Schmelzpunkt	1802 K (1529 °C)
Siedepunkt	3173 K (2900 °C)
Molares Volumen	18,46 · 10−6 m3/mol
Verdampfungswärme	280 kJ/mol
Schmelzwärme	19,9 kJ/mol
Elektrische Leitfähigkeit	1,16 · 106 A/(V · m)
Wärmeleitfähigkeit	15 W/(m · K)
Chemisch
Oxidationszustände	3
Normalpotential	−2,32 V; (Er3+ + 3 e− → Er)
Elektronegativität	1,24 (Pauling-Skala)
Isotope
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung Achtung
H- und P-Sätze	H: 228
	P: 210
	Leicht-; entzündlich
	(F)
R- und S-Sätze	R: 11
	S: 43
	Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. ; Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Erbium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Er und der Ordnungszahl 68. Im Periodensystem steht es in der Gruppe der Lanthanoide und zählt damit auch zu den Metallen der seltenen Erden. Der Name leitet sich von der Grube Ytterby bei Stockholm ab, wie auch der von Ytterbium, Terbium und Yttrium.

Geschichte

Erbium wurde 1843 von Carl Gustav Mosander entdeckt. Allerdings handelte es sich bei dem vermeintlich reinen Oxid um eine Mischung der Oxide aus Erbium, Scandium, Holmium, Thulium und Ytterbium.

Um die spätere Aufklärung machten sich die Chemiker Marc Delafontaine und Nils Johan Berlin verdient. Reines Erbiumoxid stellten 1905 der französische Chemiker Georges Urbain und der amerikanische Chemiker Charles James her.^[10]

Vorkommen

Erbium ist ein seltenes Metall (3,5 ppm).^[11]

Gewinnung und Darstellung

Nach einer aufwändigen Abtrennung der anderen Erbiumbegleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Erbiumfluorid umgesetzt. Anschließend wird mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum metallischen Erbium reduziert. Die Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgt in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.

Eigenschaften

Erbium

Physikalische Eigenschaften

Das silberweiß glänzende Metall der seltenen Erden ist schmiedbar, aber auch ziemlich spröde.

Chemische Eigenschaften

In Luft läuft Erbium grau an, ist dann aber recht beständig. Bei höheren Temperaturen verbrennt es zum Sesquioxid Er₂O₃. Mit Wasser reagiert es unter Wasserstoffentwicklung zum Hydroxid. In Mineralsäuren löst es sich unter Bildung von Wasserstoff auf.

In seinen Verbindungen liegt es in der Oxidationsstufe +3 vor, die Er³⁺-Kationen bilden in Wasser rosafarbene Lösungen. Feste Salze sind ebenfalls rosa gefärbt.

Verwendung

Erbium-dotierte Lichtwellenleiter werden für optische Verstärker verwendet, die in der Lage sind, ein Lichtsignal zu verstärken, ohne es zuvor in ein elektrisches Signal zu wandeln. Gold als Wirtsmaterial dotiert mit einigen hundert ppm Erbium wird als Sensormaterial magnetischer Kalorimeter zur hochauflösenden Teilchendetektion in der Physik und Technik verwendet.

Erbium wird neben anderen Selten-Erd-Elementen wie Neodym oder Holmium zur Dotierung von Laserkristallen in Festkörperlasern eingesetzt (Er:YAG-Laser, siehe auch Nd:YAG-Laser). Der Er:YAG-Laser wird hauptsächlich in der Humanmedizin eingesetzt. Er hat eine Wellenlänge von 2940 nm und damit eine extrem hohe Absorption im Gewebewasser von ca. 12000 pro cm.

Als reiner Beta-Strahler wird ¹⁶⁹Er in der Nuklearmedizin zur Therapie bei der Radiosynoviorthese eingesetzt.^[12]

Verbindungen

Erbium(III)-oxid Er₂O₃
Erbium(III)-fluorid ErF₃
Erbium(III)-chlorid ErCl₃
Erbium(III)-bromid ErBr₃
Erbium(III)-iodid ErI₃
Erbium(III)-sulfat Er₂(SO₄)₃ · 8 H₂O: rosafarbene Kristalle
Erbium(III)-nitrat Er(NO₃)₃ · 5 H₂O

Einzelnachweise

↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Erbium) entnommen.
↑ CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013.
↑ N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente. 1. Auflage. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1579.
↑ Robert C. Weast (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
↑ ^6,0 ^6,1 Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
↑ ^7,0 ^7,1 Datenblatt Erbium bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 7. September 2012 (PDF).
↑ Seit dem 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
↑ Eintrag zu Erbium in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 28. April 2008 (JavaScript erforderlich).
↑ Die Geschichte des Erbiums.
↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Geophysics, Astronomy, and Acoustics; Abundance of Elements in the Earth's Crust and in the Sea, S. 14-18.
↑ Deutsche Gesellschaft für Nuklearmedizin - Leitlinie der Radiosynoviorthese.