Symbol: Eu
Ordnungszahl: 63
Atommasse: 151,964 u
Aggregatzustand: fest
Schmelzpunkt: 1099 K (826 °C)
Siedepunkt: 1800 K (1.529 °C)
CAS-Nummer: 7440-53-1
Allgemeines zu Europium
Europium (Eu) ist neben Americium das einzige nach einem Erdteil benannte Element und gehört zu den Seltenen Erden. Als chemisches Element im Periodensystem gehört es zur Gruppe der Lanthanoide. Es ist ein silbrig glänzendes, weiches Metall, das an der Luft schnell oxidiert und in Wasser unter Wasserstoffentwicklung reagiert. Mit einer Dichte von 5,244 g/cm³ ist Europium das leichteste der sogenannten Schwermetalle.
Vorkommen
Europium kommt in der Erdkruste mit einer Häufigkeit von etwa 2 ppm (parts per million) vor und gehört damit zu den seltenen Elementen auf der Erde somit ein seltenes Element. Ein großer Teil des weltweiten Europiums stammte aus der kalifornischen Mine Mountain Pass in den USA. Ab den 1990er Jahren wurde Bayan Obo im Norden Chinas das bedeutendste Fördergebiet.
Europium tritt nicht in reiner Form auf, sondern ist in verschiedenen Mineralien wie Monazit und Bastnäsit als Nebenbestandteil enthalten. Der Anteil an Europium in diesen Mineralien beträgt typischerweise zwischen 0,1 und 0,2 %.
Gewinnung
Die Gewinnung von Europium erfolgt über mehrere Schritte: Die Erze werden zunächst zerkleinert und durch Verfahren wie Flotation angereichert. Anschließend werden sie in Schwefelsäure gelöst. Die einzelnen Seltenerdmetalle werden durch Ionenaustausch, Solvent-Extraktion oder elektrochemische Deposition voneinander getrennt.
Für Europium wird häufig eine Reduktion von Eu³⁺ zu Eu²⁺ mittels Zinkamalgam durchgeführt, gefolgt von einer Fällung als schwerlösliches Europiumsulfat. Das hochreine Europiumoxid (Eu₂O₃) wird schließlich mit metallischem Lanthan im Vakuum reduziert, um metallisches Europium zu erhalten. Alternativ kann auch eine Schmelzflusselektrolyse einer EuCl₃/KCl/LiCl-Schmelze durchgeführt werden.
Verwendung von Europium
Europium wird vor allem als Dotierungsmittel für die Produktion von Leuchtstoffen eingesetzt, die z.B. in Energiesparlampen Verwendung finden. Es dient auch in Geldscheinen als Aktivator in Szintillationskristallen, als Lasermaterial und ist in elektronischen Messgeräten wie Oszilloskopen im Einsatz. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind Kontrollstäbe in Kernkraftwerken.
Recycling
Sowohl die USA als auch die Europäische Union stufen Europium als kritischen Rohstoff ein. Das Recycling könnte nicht zuletzt aufgrund der hohen Abhängigkeit von Importen künftig an Bedeutung gewinnen, zahlreiche Forschungsarbeiten widmen sich diesem Thema. Aktuell beträgt die Recyclingrate etwa zwei Prozent.
Extraktion von Europium
Forschende der ETH Zürich haben ein nachhaltiges Verfahren zur effizienten Extraktion von Europium aus Lampenabfällen entwickelt, das auf natürlichen chemischen Komplexen basiert: Der Schlüssel zu dieser Technik liegt in kleinen anorganischen Molekülen mit vier Schwefelatomen, die um ein Wolfram- oder Molybdänatom herum angeordnet sind: Tetrathiometallate. Die Forschenden ließen sich dabei von der Welt der Proteine inspirieren. Tetrathiometallate kommen oft als Bindungsstelle für Metalle in natürlichen Enzymen vor. Erstmals werden Tetrathiometallate nun auch als Liganden für die Trennung von Seltenerdmetallen eingesetzt. Dabei kommen dessen Redox-Eigenschaften zum Tragen, die Europium in seinen ungewöhnlichen zweiwertigen Zustand reduzieren und so die Trennung von den anderen dreiwertigen Seltenerdmetallen vereinfachen. Die Forschenden haben ihre Technologie patentiert und haben das Start-up REEcover gegründet, um sie künftig zu vermarkten
Biologische Bedeutung und Toxizität
Europium hat keine biologische Bedeutung, jedoch sind lösliche Europiumverbindungen leicht giftig.
Entdeckung
Der französische Chemiker Eugène-Anatole Demarçay wies 1896 mittels spektroskopischer Untersuchung im gerade entdeckten Seltenerdelement Samarium ein bislang unbekanntes Element nach. 1901 gelang ihm die Isolation von Europium.
