铕

銪 ₆₃Eu

氫（非金屬） 氦（惰性氣體） 鋰（鹼金屬） 鈹（鹼土金屬） 硼（類金屬） 碳（非金屬） 氮（非金屬） 氧（非金屬） 氟（鹵素） 氖（惰性氣體） 鈉（鹼金屬） 鎂（鹼土金屬） 鋁（貧金屬） 矽（類金屬） 磷（非金屬） 硫（非金屬） 氯（鹵素） 氬（惰性氣體） 鉀（鹼金屬） 鈣（鹼土金屬） 鈧（過渡金屬） 鈦（過渡金屬） 釩（過渡金屬） 鉻（過渡金屬） 錳（過渡金屬） 鐵（過渡金屬） 鈷（過渡金屬） 鎳（過渡金屬） 銅（過渡金屬） 鋅（過渡金屬） 鎵（貧金屬） 鍺（類金屬） 砷（類金屬） 硒（非金屬） 溴（鹵素） 氪（惰性氣體） 銣（鹼金屬） 鍶（鹼土金屬） 釔（過渡金屬） 鋯（過渡金屬） 鈮（過渡金屬） 鉬（過渡金屬） 鎝（過渡金屬） 釕（過渡金屬） 銠（過渡金屬） 鈀（過渡金屬） 銀（過渡金屬） 鎘（過渡金屬） 銦（貧金屬） 錫（貧金屬） 銻（類金屬） 碲（類金屬） 碘（鹵素） 氙（惰性氣體） 銫（鹼金屬） 鋇（鹼土金屬） 鑭（鑭系元素） 鈰（鑭系元素） 鐠（鑭系元素） 釹（鑭系元素） 鉕（鑭系元素） 釤（鑭系元素） 銪（鑭系元素） 釓（鑭系元素） 鋱（鑭系元素） 鏑（鑭系元素） 鈥（鑭系元素） 鉺（鑭系元素） 銩（鑭系元素） 鐿（鑭系元素） 鎦（鑭系元素） 鉿（過渡金屬） 鉭（過渡金屬） 鎢（過渡金屬） 錸（過渡金屬） 鋨（過渡金屬） 銥（過渡金屬） 鉑（過渡金屬） 金（過渡金屬） 汞（過渡金屬） 鉈（貧金屬） 鉛（貧金屬） 鉍（貧金屬） 釙（貧金屬） 砈（類金屬） 氡（惰性氣體） 鍅（鹼金屬） 鐳（鹼土金屬） 錒（錒系元素） 釷（錒系元素） 鏷（錒系元素） 鈾（錒系元素） 錼（錒系元素） 鈽（錒系元素） 鋂（錒系元素） 鋦（錒系元素） 鉳（錒系元素） 鉲（錒系元素） 鑀（錒系元素） 鐨（錒系元素） 鍆（錒系元素） 鍩（錒系元素） 鐒（錒系元素） 鑪（過渡金屬） 𨧀（過渡金屬） 𨭎（過渡金屬） 𨨏（過渡金屬） 𨭆（過渡金屬） 䥑（預測為過渡金屬） 鐽（預測為過渡金屬） 錀（預測為過渡金屬） 鎶（過渡金屬） 鉨（預測為貧金屬） 鈇（貧金屬） 鏌（預測為貧金屬） 鉝（預測為貧金屬） 鿬（預測為鹵素） 鿫（預測為惰性氣體） － ↑ 銪 ↓ 鋂 釤 ← 銪 → 釓
外觀
銀白色，表面一般有氧化變色
概況
名稱·符號·序數	銪（Europium）·Eu·63
元素類別	鑭系元素
族·週期·區	不適用·6·f
標準原子質量	151.964
电子排布	[氙] 4f7 6s2 2, 8, 18, 25, 8, 2 銪的电子層（2, 8, 18, 25, 8, 2）
歷史
發現	尤金·德馬塞（1896年）
分離	尤金·德馬塞（1901年）
物理性質
物態	固體
密度	（接近室温） 5.264 g·cm−3
熔点時液體密度	5.13 g·cm−3
熔点	1099 K，826 °C，1519 °F
沸點	1802 K，1529 °C，2784 °F
熔化热	9.21 kJ·mol−1
汽化热	176 kJ·mol−1
比熱容	27.66 J·mol−1·K−1
蒸氣壓 壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k 溫/K 863 957 1072 1234 1452 1796
原子性質
氧化态	3, 2, 1 （微鹼性氧化物）
电负性	? 1.2（鲍林标度）
电离能	第一：547.1 kJ·mol−1 第二：1085 kJ·mol−1 第三：2404 kJ·mol−1
原子半径	180 pm
共价半径	198±6 pm
銪的原子谱线
雜項
晶体结构	體心立方
磁序	順磁性
电阻率	（室溫）（多晶）0.900 µ Ω·m
熱導率	13.9（估值） W·m−1·K−1
热膨胀系数	（室溫）（多晶） 35.0 µm/(m·K)
杨氏模量	18.2 GPa
剪切模量	7.9 GPa
体积模量	8.3 GPa
泊松比	0.152
維氏硬度	167 MPa
CAS号	7440-53-1
同位素
主条目：銪的同位素 同位素 丰度 半衰期​（t1/2） 衰變 方式 能量​（MeV） 產物 150Eu 人造 36.9年 ε 2.261 150Sm 151Eu 47.8% 5×1018年 α 1.9644 147Pm 153Eu 52.2% - （α） 0.2736 149Pm 帶括號的衰變模式為理論預測，尚未有實驗觀測證實

銪（Europium）是一種化學元素，符號為Eu，原子序為63。元素以歐洲大陸（Europe）命名。銪是一種較堅硬的銀白色金屬，在空氣和水中容易氧化。它屬於典型的鑭系元素，氧化態通常為+3，但其+2態也並不鮮見。所有氧化態為+2的銪化合物都具有輕微的還原性。銪在生物體中沒有重要的功用，和其他重金屬相比毒性較低。銪的大部份應用都採用了其化合物的磷光特性，例如電視機的磷光體以及歐羅紙幣的防偽磷光體等。

性質

物理性質

約300克純度為99.998%的純銪枝晶

氧化銪，塗有黃色的碳酸銪(II)

銪是一種可延展金屬，硬度與鉛相約。其晶體結構為體心立方。銪的一些性質和其半滿的電子層有很大的關係。在鑭系元素中，銪的熔點第二低，密度則最低。

在冷卻至1.8 K、加壓至80 GPa時，銪會變成超導體。這是因為，銪在金屬態下化合價為二，在受壓的情況下化合價變為三。二價狀態下強大的局域磁矩（J = ⁷/₂）抑制了超導相態，而三價時的磁矩為零，因此超導性質得以發揮。

化學性質

銪是反應性最高的稀土元素。它在空氣中會迅速氧化：大約厘米大小的銪金屬樣本在幾天之內就會整塊氧化。在水中銪的反應性和鈣相近，反應式為

2 Eu + 6 H₂O → 2 Eu(OH)₃ + 3 H₂

由於反應性高，就算塗上一層礦物油保護層，固體銪樣本也一般不會有閃亮的金屬表面。銪會在150至180 °C的空氣當中自燃，形成三氧化二銪：

4 Eu + 3 O₂ → 2 Eu₂O₃

銪在稀硫酸中容易溶解，形成淡粉紅色的水合銪(III)溶液：

2 Eu + 3 H₂SO₄ + 18 H₂O → 2 [Eu(H₂O)₉]³⁺ + 3 SO2−
4 + 3 H₂

二價和三價銪

銪一般取三價態，但有時也會形成二價化合物。這在幾乎完全形成三價化合物的鑭系元素中是比較少見的。銪的+2態的電子排布為4f⁷，因為半滿的f殼層有更高的穩定性。在大小和配位數方面，銪(II)和鋇(II)相似。例如，兩者的硫酸鹽都很難溶於水。二價銪是一種弱還原劑，且會在空氣中氧化成三價銪化合物。在缺氧條件（特別是地熱條件）下，二價銪足夠穩定，所以會摻入鈣以及其他鹼土金屬的礦物之中。這種離子交換過程是「負銪異常」現象的基礎，即鑭系元素礦物（如獨居石）的銪含量相對顆粒隕石含量偏少。氟碳鈰礦（Bastnäsite）的負銪異常比獨居石輕微，因此成為了今天銪元素的主要來源。雖然銪的濃度一般很低，但由於它的二價離子可以很容易從其他三價鑭系元素中分離出來，所以較易取得。

同位素

主条目：銪的同位素

自然形成的銪元素由兩種同位素組成：¹⁵¹Eu和¹⁵³Eu，後者的豐度為52.2%，比前者稍高。¹⁵³Eu是穩定同位素，但¹⁵¹Eu則會進行α衰變，半衰期為7018500000000000000♠5+11
−3×10¹⁸ 年，即在1公斤自然銪樣本中大約每2分鐘發生一次α衰變事件。這一數值與理論預測值吻合。除了自然的放射性同位素¹⁵¹Eu以外，已知的人造放射性同位素共有35種，其中最穩定的有¹⁵⁰Eu（半衰期為36.9年）、¹⁵²Eu（13.516年）和¹⁵⁴Eu（8.593年）。所有剩餘的放射性同位素半衰期都在4.7612年以下，且大部份小於12.2秒。銪共有8種亞穩態，最穩定的有^150mEu（半衰期為12.8小時）、^152m1Eu（9.3116小時）和^152m2Eu（96分鐘）。

質量比¹⁵³Eu低的同位素衰變模式主要是電子捕獲，並一般產生釤的同位素；質量更高的則主要進行β⁻衰變，並一般產生釓的同位素。

作為核裂變產物

熱中子捕獲截面

同位素	151Eu	152Eu	153Eu	154Eu	155Eu
產量	~10	低	1580	>2.5	330
靶恩	5900	12800	312	1340	3950

銪是某些核裂變反應的產物，但銪同位素質量較高，其裂變產物產量很低。

和其他鑭系元素一樣，銪的許多同位素，特別是奇數質量數和低中子數的同位素（如¹⁵²Eu），擁有很高的中子捕獲截面，通常可以作為中子毒物。

釤-151經β衰變後會產生¹⁵¹Eu，但由於半衰期長，吸收中子的平均時間短，所以大部份¹⁵¹Sm最終會變為¹⁵²Sm。

中等寿命裂变产物

项： 单位：	t½ a	产额 %	Q* KeV	βγ *
155Eu	4.76	.0803	252	βγ
85Kr	10.76	.2180	687	βγ
113mCd	14.1	.0008	316	β
90Sr	28.9	4.505	2826	β
137Cs	30.23	6.337	1176	βγ
121mSn	43.9	.00005	390	βγ
151Sm	90	.5314	77	β

¹⁵²Eu（半衰期為13.516年）和¹⁵⁴Eu（8.593年）不能作為β衰變產物，因為¹⁵²Sm和¹⁵⁴Sm都沒有放射性。¹⁵⁴Eu和¹³⁴Cs是僅有的兩個裂變產量高於百萬分之2.5的長壽命受屏蔽核素。對¹⁵³Eu進行中子活化，可以產生更大量的¹⁵⁴Eu，但其中大部份會再轉化為¹⁵⁵Eu。

對於鈾-235和熱中子，¹⁵⁵Eu（半衰期為4.7612年）的裂變產量為百萬分之330，其大部份會在燃料燃耗結束時嬗變成無放射性、無吸收性的釓-156。

整體來說，在輻射危害上，銪比銫-137和鍶-90弱得多，而作為中子毒物，銪則比釤弱很多。

存量

獨居石

銪在自然界中不以單體出現。許多礦物都含有銪，其中最重要的包括：氟碳鈰礦、獨居石、磷釔礦和鈰鈮鈣鈦礦。

相對其他稀土元素來說，銪有時會在礦物中具有偏高或者偏低的含量，這種現象稱為銪異常。地球化學和岩石學的微量元素分析常用到銪元素，以了解火成岩的形成過程。通過分析銪異常情況，可有助重建一套火成岩之間的關係。

少量的二價銪（Eu²⁺）可以作為某些螢石（CaF₂）樣本的亮藍色螢光激活劑。Eu³⁺在高能粒子照射下會變為Eu²⁺。這種螢光礦物可以在英國北部Weardale及周邊地區。英文中的螢光一詞（fluorescence）就是來自此處所發現的螢石（fluorite）。直到很久以後人們才發現，螢光是礦石中的銪所造成的。

生產

銪一般和其他的稀土元素一同出現，所以是一起開採，並之後再分離開來的。氟碳鈰礦、鈰鈮鈣鈦礦、磷釔礦和獨居石等礦石中含有可開採量的稀土元素。首兩種為正磷酸鹽礦物LnPO₄（Ln表示除鉕以外所有的鑭系元素），磷釔礦為氟碳酸鹽礦物LnCO₃F。獨居石同時含有釷和釔，而釷及其衰變產物都具有放射性，使處理過程更為困難。從原礦萃取和分離各種鑭系元素的方法有幾種。方法的選擇要考慮礦物的成份和濃度，以及每種鑭系元素在礦物濃縮物中的分佈。礦石首先經過烘烤，再經酸鹼來回浸溶，形成鑭系元素的混合濃縮物。如果其中鈰居多，就可將鈰(III)轉化為鈰(IV)，從而沉澱出來。利用溶劑萃取法或離子交換層析法能夠增加銪在混合物中的比例。用鋅、鋅汞齊、電離等方法可以把銪(III)轉化為銪(II)。後者的化學性質和鹼土金屬相似，因此可以以碳酸鹽的形態沉澱出來，或與硫酸鋇共沉澱。要製備銪金屬，可以對熔融三氯化銪（EuCl₃）和氯化鈉（NaCl）或氯化鈣（CaCl₂）的混合物進行電離，以石墨電解槽作為陰極，石墨作為陽極。反應同時也會產生氯氣。

世界上有多個出產銪的大型礦藏。中國內蒙古的白雲鄂博鐵礦含有大量的氟碳鈰礦和獨居石，估計稀土金屬氧化物的含量有3600萬噸，因此它是目前世界上最大的礦藏。中國依靠白雲鄂博鐵礦在1990年代成為了最大的稀土元素產國。所產出的稀土元素中，只有0.2%是銪。1965年至1990年代，美國加州山口（Mountain Pass）稀土礦場是全球第二大稀土元素來源。當地的氟碳鈰礦含有較高濃度的輕稀土元素（鑭至釓、鈧、釔），而銪含量則只有0.1%。俄羅斯西北部的科拉半島出產鈰鈮鈣鈦礦，是另一個大型稀土元素產地。除鈮、鉭和鈦以外，它擁有高達30%的稀土元素，因此是這些元素在俄羅斯的最大來源。

化合物

参见：分類:銪化合物

硫酸銪，Eu₂(SO₄)₃

紫外線下發紅色螢光的硫酸銪

在大多數條件下，銪化合物都具有+3氧化態。在這些化合物中，銪(III)通常與6至9個含氧配位體（通常為水）成鍵。銪的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽都可溶於水和極性有機溶液。具親脂性的銪配合物一般擁有類似乙酰丙酮的配位體，例如EuFOD。

鹵化物

銪金屬可與所有鹵素反應：

2 Eu + 3 X₂ → 2 EuX₃（X = F, Cl, Br, I）

如此形成白色的三氟化銪（EuF₃）、黃色的三氯化銪（EuCl₃）、灰色的三溴化銪（EuBr₃）以及無色的三碘化銪（EuI₃）。對應的二鹵化物同樣可以形成：黃綠色的二氟化銪（EuF₂）、無色的二氯化銪（EuCl₂）、無色的二溴化銪（EuBr₂）以及綠色的二（EuI₂）。

氧族及氮族元素化合物

銪可以和所有氧族元素形成穩定化合物，其中較重的氧族元素（硫、硒和碲）會使較低的氧化態更加穩定。已知的氧化物共有三種：一氧化銪（EuO）、三氧化二銪（Eu₂O₃）及混合價態氧化物Eu₃O₄，其同時含有銪(II)和銪(III)。其他的氧族元素化合物包括一硫化銪（EuS）、一硒化銪（EuSe）和一碲化銪（EuTe），三者均為黑色固體。三氧化二銪在高溫下分解，經過硫化形成一硫化銪：

Eu₂O₃ + 3 H₂S → 2 EuS + 3 H₂O + S

銪的主要氮化物為一氮化銪（EuN）。

研究歷史

雖然銪存在於大部份稀有元素礦物之中，但由於分離過程的困難，所以直到19世紀末該元素才被分離出來。威廉·克魯克斯在1885年對稀有元素的螢光光譜進行過分析，其中的一些「異常」譜線後來發現來自於銪元素。

保羅·埃米爾·勒科克·德布瓦博德蘭於1890年首次發現銪元素。他在釤釓濃縮物的分餾提取物中，觀測到了既不屬於釤，又不屬於釓的譜線。然而，一般的說法是法國化學家尤金·德馬塞發現了銪。他在1896年懷疑新發現的釤樣本中有一種未知元素的污染物，並在1901年成功將其分離出來。他依據歐洲大陸的名稱「Europe」將此元素命名為「Europium」。

1960年代初，人們發現了摻銪正釩酸釔紅色磷光體。但在彩色電視機工業即將革新之時，獨居石加工廠卻無法維持足夠的銪元素供給，因為獨居石的銪含量一般只在0.05%左右。當時莫利礦業位於加州山口的氟碳鈰礦藏即將開啟運作，當地的稀土礦含有異常高的0.1%銪含量，所以能夠支撐這一工業。在銪磷光體被發現之前，彩色電視機的紅色磷光體很弱，以致其他顏色的磷光體須要抑制才能保持顏色的平衡。銪磷光體能產生明亮的紅光，因此不再須要調低別的顏色，彩色電視機的亮度也可以大大提高。自此銪就一直用於電視機和電腦螢屏的生產中。加州山口稀土礦場之後面臨中國白雲鄂博鐵礦的競爭，後者能產出銪含量為0.2%的礦石。

弗蘭克·斯佩丁（Frank Spedding）對發展離子交換技術所作出的貢獻在1950年代中革新了稀土工業。他曾自述在1930年代在做有關稀土元素的演講時，一位老人說要向他獻上幾磅重的氧化銪。當時這算作是極大量的銪，所以斯佩丁並沒有認真對待。但不久後他確實收到了內含幾磅氧化銪的郵件。這位老人正是發展了氧化還原銪純化方法的赫伯特·紐比·麥科伊（Herbert Newby McCoy）。

應用

銪是CRT電視機中的紅色磷光體的組成元素之一。

銪的商業用途非常有限。幾乎所有應用都用到銪在+2或+3氧化態下的磷光特性。

在激光器和其他光電裝置中，銪可以作玻璃的摻雜劑。三氧化二銪是一種常用的紅色磷光體，用於CRT電視機和螢光燈中。它也是釔基磷光體的激活劑。彩色電視機屏含有0.5至1克銪元素。三價銪磷光體能給出紅光，但二價銪的螢光顏色則取決於主體晶格，一般靠近藍色。兩種銪磷光體（紅、藍）加上黃綠色的鋱磷光體，可產生「白」光。通過調節不同磷光體的比例，可以產生不同色溫的白光。這種螢光系統一般應用在螺旋型螢光燈泡中。一些電視機和電腦螢屏也同樣使用這種系統作為其三個原色。螢光玻璃的生產也用到了銪。除摻銅硫化鋅之外，另一種持續發光的較常見磷光體就是摻銪氯酸鍶。銪的螢光性質還能用在新葯研發篩選過程中，以追蹤生物分子的相互作用。歐羅紙幣的防偽磷光體也含有銪。

銪配合物，如Eu(fod)₃，可以用作核磁共振光譜法的位移試劑，但這項應用已近乎被平價超導磁鐵所淘汰。手性位移試劑（如Eu(hfc)₃）今天仍被用於測量對映異構體純度。

安全

沒有明確證據顯示銪的毒性比其他的重金屬高。氯化銪的急性腹腔注射半數致死量（LD₅₀）為550 mg/kg，急性口服LD₅₀為5000 mg/kg。硝酸銪的腹腔注射LD₅₀為320 mg/kg，口服LD₅₀超過5000 mg/kg。

粉狀的銪金屬有自燃或爆炸的危險。