Úvod
Erbium (Er) je stříbřitě bílý, měkký a kujný kov, který je na vzduchu poměrně stálý. Jeho protonové číslo je 68 a v periodické tabulce se řadí mezi lathanoidy, tedy kovy vzácných zemin. Tento prvek se v přírodě nevyskytuje v ryzí formě, ale je součástí minerálů, jako jsou monazit a bastnäsit, které se těží především v Číně a USA. Získává se z těchto rud společně s dalšími lathanoidy. Jeho soli mají charakteristickou růžovou barvu a využívá se například v laserech nebo jako barvivo ve sklářství.
Vlastnosti
Erbium, chemická značka Er, je stříbřitě bílý, měkký a kujný kov s protonovým číslem 68, patřící do skupiny lantanoidů. Na vzduchu je relativně stálé, ale pomalu se pokrývá vrstvou oxidu, která ho chrání před další oxidací. Reaguje s vodou a kyselinami za uvolňování vodíku. Jeho nejvýraznější vlastností je charakteristická růžová barva jeho trojmocných iontů (Er³⁺), díky které jsou jeho soli a roztoky snadno identifikovatelné. V pevném stavu vykazuje komplexní magnetické chování; při pokojové teplotě je paramagnetické, avšak při nízkých teplotách přechází do antiferomagnetického a následně feromagnetického stavu.
Vznik názvu
Původ názvu tohoto prvku je odvozen od švédské vesnice Ytterby. V místním lomu byl objeven minerál, z něhož bylo postupně izolováno několik nových prvků. Kromě erbia tak tato lokalita dala jméno i yttriu, terbiu a ytterbiu, což z ní činí místo s největší koncentrací pojmenovaných prvků na světě.
Objev
Historie erbia je úzce spjata s malou švédskou vesnicí Ytterby. Prvek objevil v roce 1843 švédský chemik Carl Gustaf Mosander při analýze minerálu gadolinit. Mosander rozdělil tehdy známou „yttrii“ (oxid yttria) na tři frakce: skutečnou bílou yttrii, žlutou „erbinu“ a růžovou „terbinu“. Později se však ukázalo, že názvy omylem zaměnil, a tak růžový oxid dnes známe jako oxid erbitý. Jméno prvku je tedy odvozeno od naleziště. Zpočátku panoval zmatek a až další výzkumy potvrdily jeho existenci. Izolace čistého kovového erbia se podařila až v roce 1934.
Výskyt v přírodě
Erbium se v přírodě nevyskytuje v ryzí formě, ale je rozptýleno v zemské kůře v minerálech vzácných zemin. Nachází se vždy ve společnosti ostatních lantanoidů, což komplikuje jeho izolaci. Mezi hlavní komerční zdroje patří minerály monazit, bastnäsit a xenotim, které se těží především v Číně a USA. Proces získávání začíná drcením rudy a jejím loužením v kyselinách. Následně se používají sofistikované separační techniky, jako je iontoměničová chromatografie nebo kapalinová extrakce, k oddělení jednotlivých lantanoidů. Z vyčištěného oxidu erbitého (Er₂O₃) se finální kovový prvek vyrábí metalotermickou redukcí.
Využití
Erbium je pro moderní společnost nepostradatelné, především v oblasti telekomunikací. Optická vlákna dopovaná jeho ionty tvoří základ zesilovačů (EDFA), které zesilují datové signály a umožňují vysokorychlostní internet napříč kontinenty bez nutnosti elektronické konverze. Jeho unikátní vlastnosti nacházejí uplatnění i v medicíně, kde lasery Er:YAG precizně odstraňují tkáň v dermatologii či stomatologii díky absorpci světla vodou. V metalurgii zlepšuje zpracovatelnost slitin. Esteticky se využívá jako růžové barvivo ve skle, dodávající jemný odstín slunečním brýlím. V přírodě nemá žádnou biologickou roli, jeho existence je vázána na geologické procesy.
Sloučeniny
V přírodě se erbium nikdy nenachází jako čistý prvek, je vždy vázáno ve formě sloučenin v komplexních minerálech vzácných zemin. Běžně se vyskytuje jako minoritní složka v horninách jako jsou gadolinit, xenotim a monazit, kde jeho ionty nahrazují jiné lantanoidy v krystalové mřížce. Člověkem syntetizované sloučeniny jsou pro technologie klíčové. Nejvýznamnější je oxid erbitý (Er₂O₃), stabilní růžový prášek, který je nejen základem pro barvení skla, ale i dielektrikem v polovodičích. Dalšími jsou chlorid erbitý (ErCl₃) či fluorid erbitý (ErF₃), které slouží jako prekurzory.
Zajímavosti
Erbium vykazuje fascinující a komplexní magnetické chování, které se mění s teplotou. Při extrémně nízkých teplotách pod 19 K se stává feromagnetickým, podobně jako železo, avšak s rostoucí teplotou přechází do antiferomagnetického a nakonec do paramagnetického stavu. Jeho trojmocné ionty Er³⁺ propůjčují sloučeninám a roztokům charakteristickou růžovou barvu. Tato barva je způsobena specifickými přechody vnitřních elektronů. Další unikátní vlastností jsou jeho neobvykle ostré absorpční pásy ve viditelném i infračerveném spektru, díky čemuž dokáže selektivně pohlcovat a vyzařovat světlo na přesně daných vlnových délkách.
