Úvod
Erbium (Er) je chemický prvok patriaci medzi lantanoidy, známe aj ako prvky vzácnych zemín. Jeho protónové číslo je 68. V čistej forme je to mäkký, kujný a striebrobiely kov, ktorý je na vzduchu pomerne stály a neoxiduje tak rýchlo ako niektoré iné lantanoidy. Nenachádza sa voľne v prírode, ale je súčasťou minerálov ako gadolinit a xenotim, z ktorých sa získava zložitými chemickými procesmi. Hlavné komerčné zdroje týchto rúd sa nachádzajú najmä v Číne, kde sa vyskytuje spolu s ďalšími prvkami vzácnych zemín.
Vlastnosti
Erbium je striebristo-biely, kujný a pomerne mäkký kov, ktorý patrí do skupiny lantanoidov, často označovaných ako prvky vzácnych zemín. Jeho protónové číslo je 68, atómová hmotnosť 167,259 u a v periodickej tabuľke sa nachádza v f-bloku. Vyznačuje sa vysokou teplotou topenia okolo 1529 °C a teplotou varu až 2868 °C, pričom jeho hustota je 9,066 g/cm³ pri izbovej teplote. Chemicky je pomerne reaktívny, na vzduchu pomaly stráca lesk a reaguje s vriacou vodou za vzniku hydroxidu a uvoľnenia vodíka. Jeho najstabilnejší oxidačný stav je +3, pričom ióny Er³⁺ dodávajú jeho soliam a roztokom charakteristickú a esteticky príjemnú ružovú farbu.
Pôvod názvu
Pôvod názvu prvku je úzko spojený so švédskou dedinou Ytterby. Práve v lome neďaleko tejto dediny bol objavený minerál, z ktorého chemik Carl Gustaf Mosander v roku 1843 izoloval erbium. Rovnaké nálezisko dalo meno aj ďalším prvkom, ako sú ytrium, terbium a yterbium.
Objav
Objav erbia je úzko spätý so švédskym chemikom Carlom Gustafom Mosanderom a slávnou baňou Ytterby. V roku 1843 Mosander skúmal nečistý oxid ytritý, ktorý izoloval z minerálu gadolinit. Podarilo sa mu z neho oddeliť tri nové oxidy, ktoré považoval za oxidy nových prvkov. Pomenoval ich ytria, erbia a terbia, pričom posledné dva názvy boli odvodené priamo od mena bane. Zaujímavosťou je, že v nasledujúcich rokoch došlo k zámene názvov, čo spôsobilo istý chaos v chemickej literatúre. Čistý kov erbia bol úspešne izolovaný až v roku 1934.
Výskyt v prírode
Erbium sa v prírode nenachádza v čistej elementárnej forme, ale je súčasťou rôznych minerálov, často spoločne s inými lantanoidmi. Medzi jeho najdôležitejšie komerčné zdroje patria minerály monazit a bastnäsit, ktorých najväčším producentom je v súčasnosti Čína. Hoci patrí medzi prvky vzácnych zemín, v zemskej kôre je relatívne hojné, dokonca hojnejšie ako striebro. Proces jeho získavania je mimoriadne zložitý. Z rúd sa extrahuje zmes oxidov, z ktorej sa potom erbium oddeľuje prostredníctvom sofistikovaných metód ako iónová výmena. Kovové erbium sa finálne vyrába redukciou bezvodého fluoridu erbitého vápenatým.
Využitie
Erbium má kľúčové využitie v moderných technológiách, predovšetkým v optických vláknach. Jeho ióny sa používajú v zosilňovačoch (EDFA), ktoré zosilňujú svetelné signály v diaľkových komunikačných kábloch, čo je základom globálneho internetu. V medicíne nachádza uplatnenie v erbiových laseroch, využívaných v dermatológii a zubárstve na presné odstraňovanie tkanív s minimálnym poškodením okolia. V metalurgii zlepšuje spracovateľnosť zliatin, napríklad vanádu. Jeho oxid slúži ako elegantný ružový pigment pre sklo, porcelán a umelé drahokamy. V jadrovom priemysle sa využíva jeho schopnosť pohlcovať neutróny. V prírode sa voľne nevyskytuje, je viazané v mineráloch a nemá žiadnu biologickú funkciu.
Zlúčeniny
V prírode sa erbium nachádza výlučne v zlúčenom stave, nikdy ako čistý kov. Je súčasťou zložitých minerálnych štruktúr, ako sú fosforečnany (monazit, xenotim) alebo silikáty (gadolinit), kde je prítomné v oxidačnom stave +3 spolu s inými kovmi vzácnych zemín. Ľudia z týchto rúd priemyselne izolujú a vyrábajú jeho jednoduché zlúčeniny. Najdôležitejší je oxid erbitý (Er₂O₃), ružový prášok slúžiaci ako pigment do skla a keramiky. Ďalšími sú halogenidy, napríklad chlorid erbitý (ErCl₃), ktorý je východiskovou látkou pre ďalšie syntézy. Vytvárajú sa aj špeciálne syntetické zlúčeniny ako Er:YAG, kryštál pre medicínske lasery.
Zaujímavosti
Čisté erbium je striebristobiely, mäkký a kujný kov, ktorý je na vzduchu pomerne stály a neoxiduje tak rýchlo ako niektoré iné lantanoidy. Vyznačuje sa komplexnými magnetickými vlastnosťami, ktoré sa menia s teplotou: pod 19 K je feromagnetické, medzi 19 a 85 K antiferomagnetické a nad touto hranicou paramagnetické. Jeho ióny majú unikátne ostré absorpčné pásy vo viditeľnom, ultrafialovom a blízkom infračervenom svetle. Práve táto vlastnosť je zodpovedná za jeho ružovú farbu v zlúčeninách a umožňuje jeho použitie v laseroch. Hoci patrí medzi vzácne zeminy, je v zemskej kôre hojnejšie ako striebro.
