Erbio

L'erbio è l'elemento chimico di numero atomico 68 e il suo simbolo è Er.

Erbio
68 Er                                                                                                                                                                                                                                               olmio ← erbio → tulio
Aspetto
Aspetto dell'elemento bianco argenteo
Linea spettrale Linea spettrale dell'elemento
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico	erbio, Er, 68
Serie	lantanoidi
Gruppo, periodo, blocco	—, 6, f
Densità	9 066 kg/m³
Configurazione elettronica	Configurazione elettronica
Termine spettroscopico	3H6
Proprietà atomiche
Peso atomico	167,259
Raggio atomico (calc.)	176 pm
Raggio covalente	189±6 pm
Configurazione elettronica	[Xe]4f126s2
e− per livello energetico	2, 8, 18, 30, 8, 2
Stati di ossidazione	3 (basico)
Struttura cristallina	esagonale
Proprietà fisiche
Stato della materia	solido
Punto di fusione	1 802 K (1 529 °C)
Punto di ebollizione	3 141 K (2 868 °C)
Entalpia di vaporizzazione	280 kJ/mol
Calore di fusione	19,9 kJ/mol
Velocità del suono	2830 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS	7440-52-0
Elettronegatività	1,24 (scala di Pauling)
Calore specifico	170 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica	1,17×106 /m·Ω
Conducibilità termica	14,3 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione	589,3 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione	1 150 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione	2 194 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione	4 120 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP 160Er sintetico 28,58 ore ε 0,330 160Ho 162Er 0,139% Er è stabile con 94 neutroni 164Er 1,601% Er è stabile con 96 neutroni 165Er sintetico 10,36 ore ε 0,376 165Ho 166Er 33,503% Er è stabile con 98 neutroni 167Er 22,869% Er è stabile con 99 neutroni 168Er 26,978% Er è stabile con 100 neutroni 169Er sintetico 9,4 giorni β− 0,351 169Tm 170Er 14,910% Er è stabile con 102 neutroni 171Er sintetico 7,516 ore β− 1,490 171Tm 172Er sintetico 49,3 ore β− 0,891 172Tm
iso: isotopo NA: abbondanza in natura TD: tempo di dimezzamento DM: modalità di decadimento DE: energia di decadimento in MeV DP: prodotto del decadimento

È un elemento delle terre rare e ha un aspetto argenteo metallico; si trova associato con altri lantanoidi principalmente nel minerale gadolinite, i cui principali giacimenti sono localizzati a Ytterby, in Svezia.

Caratteristiche

L'erbio è un metallo malleabile, tenero, abbastanza stabile all'aria; resiste all'ossidazione più di altri elementi della serie dei lantanoidi. Dal punto di vista chimico è trivalente, ovvero tende ad assumere nei suoi composti il numero di ossidazione +3. I suoi sali sono di colore rosa e il suo sesquiossido (Er₂O₃) viene chiamato erbia.

Le sue proprietà reologiche sono molto influenzate dalle impurità presenti in esso. L'erbio non riveste alcun ruolo biologico noto.

Applicazioni

Gli usi dell'erbio sono svariati, e alcuni molto comuni: soprattutto come filtro in fotografia e, per via della sua ottima resilienza, come additivo in metallurgia. Altri usi:

• Nella tecnologia nucleare come assorbitore di neutroni.
• Come elemento drogante per le fibre ottiche per realizzare amplificatori di segnale in fibra.
• Aggiunto al vanadio, l'erbio ne abbassa la durezza e ne migliora la lavorabilità.
• L'ossido di erbio ha un bel colore rosa e per questo si usa a volte come colorante per smalti lucidi per vetro o ceramica. Il vetro all'erbio si usa spesso per lenti di occhiali da sole e bigiotteria.

Storia

L'erbio (dal nome della cittadina svedese di Ytterby) fu scoperto da Carl Gustav Mosander nel 1843. Mosander separò l'ittria dalla gadolinite in tre distinte frazioni, che chiamò ittria, erbia e terbia. Erbia e terbia all'epoca erano però confusi; dopo il 1860 quella che era nota come terbia fu rinominata erbia e nel 1877 quella che era nota come erbia fu rinominata terbia.

Un campione di ossido di erbio (Er₂O₃) abbastanza puro fu isolato indipendentemente nel 1905 da Georges Urbain e Charles James.

Il metallo non fu ottenuto puro fino al 1934, quando fu preparato per la prima volta per riduzione del suo cloruro anidro con vapori di potassio.

Disponibilità

L'erbio non si trova in natura come elemento puro, bensì combinato con altri elementi in minerali quali la monazite.

La sua separazione e purificazione sono sempre stati processi piuttosto laboriosi e costosi, anche se le tecniche di separazione basate sullo scambio ionico sviluppate nel tardo XX secolo hanno reso i lantanoidi e i loro composti molto meno costosi che in passato. Le principali fonti di erbio sono i minerali xenotite e euxenite-(Y).

L'erbio metallico in polvere può incendiarsi spontaneamente.

Isotopi

L'erbio in natura è una miscela di 6 isotopi stabili, ¹⁶²Er, ¹⁶⁴Er, ¹⁶⁶Er, ¹⁶⁷Er, ¹⁶⁸Er e ¹⁷⁰Er. Di essi, ¹⁶⁶Er è il più abbondante (33,6%).

Dell'erbio sono noti 23 isotopi radioattivi; i più stabili tra essi sono ¹⁶⁹Er (con un'emivita di 9,4 giorni), ¹⁷²Er (49,3 ore), ¹⁶⁰Er (28,58 ore), ¹⁶⁵Er (10,36 ore) e ¹⁷¹Er (7,516 ore). Gli altri hanno emivite inferiori alle 3,5 ore e la maggior parte di essi inferiore ai 4 minuti. Questo elemento presenta anche 6 stati metastabili, di cui il più stabile è ^167mEr (t_½ 2,269 secondi).

La principale modalità di decadimento degli isotopi più leggeri di ¹⁶⁶Er è la cattura elettronica e conversione in isotopi di olmio; gli isotopi più pesanti invece subiscono preferenzialmente un decadimento beta e conversione in isotopi di tulio.

Precauzioni

Come per gli altri lantanoidi, i composti di erbio sono considerati mediamente o poco tossici, benché la loro tossicità non sia ancora stata indagata in dettaglio.

Bibliografia

• Francesco Borgese, Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico, Roma, CISU, 1993, ISBN 88-7975-077-1.
• R. Barbucci, A. Sabatini e P. Dapporto, Tavola periodica e proprietà degli elementi, Firenze, Edizioni V. Morelli, 1998 (archiviato dall'url originale il 22 ottobre 2010).
• (EN) Albert Stwertka, Guide to the Elements – Revised Edition, Oxford University Press, 1998, ISBN 0-19-508083-1.

Voci correlate

• Lantanoidi

Altri progetti

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• Wikizionario
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Collegamenti esterni

• erbio, su Treccani.it – Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
• èrbio, su sapere.it, De Agostini.
• (EN) erbium, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN) Erbio, su periodic.lanl.gov, Los Alamos National Laboratory. URL consultato il 18 aprile 2005 (archiviato dall'url originale il 25 settembre 2007).
• (EN) It's Elemental – Erbium, su education.jlab.org.
• (EN) Erbio, su WebElements.com.
• (EN) Erbio, su EnvironmentalChemistry.com.