Son Haberler

Erbiyum Nedir, Özellikleri Nelerdir?

-
Eylül 7, 2022
Erbiyum Nedir, Özellikleri Nelerdir?

Erbiyum, azrak toprak elementleri arasında yer alan bir metaldir. Fiber optik kablolarda, lazerlerde ve bazı ürünlerin renklendirilmesinde kullanılır.

Erbiyum Nedir, Özellikleri Nelerdir?

Erbiyum, azrak veya lantanit elementlerden bkocamandır. Manyetik özellikleri sebebiyle fiber optik kablolar başta olmak üzere lazerlerde, muhtelif renklendirme uygulamalarında ehemmiyetli bir metaldir. Uygulandığı ürünlere pembe ve kırmızıya yakın tonlarda renk verir. Cerrahi lazerlerde aktif bir elementtir. Cilt zararlarının onarılmasında kullanılan lazerlerin bir bileşenidir. Keşfedildiği senelerde terbiyum elementi ile karıştırıldığı için senelerce terbiyum olduğu sanılmıştır. Erbiyumla alakalı merakınızı giderebilecek bütün balakaları yazımızda bulabilirsiniz.

Tarihçesi

Erbiyum, 1843 senesinde İsveçli kimyacı Carl Gustaf Mosander tarafından keşfedilmiştir. Erbiyumun bulguyu, 1787 senesinde gadolinit mineralinin bulunması ile başlayan bir süreçte asıllaştı. İsveç’in Ytterby kasabasındaki bir taş ocağında İsveçli subay Carl Axel Arrhenius, olağandışı siyah bir mineral buldu. Daha sonra gadolinit ismi verilen mineral, sürprizlerle doluydu. Hiçbir mineralde bulunmayan içerikler btemizletiyordu. Kimyacıların tahlilleri neticeyi gadolinitle bağlantılı 16 farklı yeni element keşfedildi.

Gadolinit üzerinde çalışma yapan kimyacılardan bkocaman da Mosander’di. Gadolinitte uzun ve karışık çalışmanın ardından minerali üç bvefata ayrıştırmayı başardı. İttria, terbia ve erbia oksitlerini ayrıştıran Mosander, erbiyum okside “terbiya” ismini verdi. Mosander, 1843 senesinde erbianın yeni bir madde olduğunu keşfetti. Ender toprak elementleri arasındaki benzerlik sebebiyle erbia ve terbia adlarında yaşanan karmaşıklık, 1860 senesinden sonra isimlerin değiştirilmesiyle çözüldü. 1877 senesinde terbia ismi, bilim dünyasında erbia olarak değiştirildi. Daha sonraki senelerde erbianın; erbia, holmia, tulia ve itterbia isimli oksitlerden oluştuğu ortaya çıktı. 1905 senesinde Fransız kimyacı George Urbain ve Amerikalı kimyacı Charles James, bağımsız olarak oldukça saf erbiyum oksit elde etmeyi başardı. 1934 senesinde Wilhelm Klemm ve Heinrich Bommer, saf metal erbiyumu, erbiyum klorür ve potasyum metalinin tepkimesi ile yalıttı.

“Erbiyum” sözcüğü, İsveç’in Ytterby kasabasından esinlenilerek türetilen kelimelerden bkocamandır. Ytterby kasabasına atfen adlandırılan değişik elementler itriyum, iterbiyum ve terbiyumdur.


Fiziksel ve Kimyevi Özellikleri

Erbiyumun kimyevi sembolü “Er”dir. Atom numarası 68, atom ağırlığı 167,25, yoğunluğu 9,06 grcm3’cins. Erime noktası 1529 derece, kaynama noktası 2868 derecedir. Periyodik tablonun 3-B grubunda, lantanit başka bir deyişle ender toprak elementleri serisinde yer alır. Gümüşî beyaz görünümündedir. Kristal yapısı hekzagonaldır. Yumuşak ve parlak bir elementtir. Dövülebilir, ince tabakalara çekilebilir. Elektropozitifliği yüksektir.

Erbiyum, ender toprak elementlerinin karakteristik özelliklerini sergiler. Holmiyum ve disprosyum elementleri ile neredeyse aynıdır. Orta derecede reaktiftir. Havada oldukça kararlıdır. Süratle oksitlenme meyli gösterir. Erbiyum oksit ve erbiyum bileşikleri pembe ve kırmızıya yakın tonlardadır. Bileşikleri genellikle +3 kıymetliklidir. Metal erbiyum, oksijen ve su ile yavaş yavaş oksitlenir; ancak değişik ender toprak elementlerine oranla korozyon mukavemeti yüksektir. Erbiyum metali, tüm halojenlerle tepkine girer. -253 derecenin altındaki sıcaklıklarda ferromanyetik özellik kazanır ve geçirgenliği yüksek seviyeye çıkar. Başka Bir Deyişle mıknatıslardan ve manyetik alanlardan güçlü bir biçimde etkilenir. -253 ve -118 derece arasında antiferromanyetiktir. -188 derecenin üzerinde çok güçlü paramanyetiktir. Başka Bir Deyişle rastgele bir manyetik alanda mıknatıslanır ve kendisini mıknatıslaştıran madde tarafından cılız bir güçle çekilebilir.

Erbiyum, tabiatta az bulunur. Saf olarak bulunmaz. Dünyanın kabuğunda en bol bulunan elementler arasında 44. sıradadır. Yerkabuğundaki erbiyum içeriği kgda 2,8 miligram etrafındadır. Genellikle ender toprak elementleri minerallerinden ksenotim ve öksenitte içeriği vardır. Monzait, bastnasit, gadolinit ve fergusonit minerallerinde de bir ölçü bulunur. Ticari olarak bu minerallerden iyon metamorfozu usulü kullanılarak elde edilir. Metal erbiyum, susuz florür bileşiğinin kalsiyumla indirgenmesi ile hazırlanır. Metal formunun elde edilmesi güçtür. Nükleer fisyon ürünleri arasında da bulunur.

Erbiyum, tabiatta 6 izotopun karışımından oluşur. Bu izotoplar ve içerik oranları şöyledir; Er-162 % 0,14, Er-164 % 1,61, Er-166 % 33,61, Er-167 % 22,93, Er-168 % 26,78, Er-170 % 14,93. Atom kütle numaraları 142 ila 177 arasında değişen 30 adet radyoaktif izotopu da bulunur. Tüm radyoaktif izotopları oranla tereddüttür. Yarılanma ömürleri 1 saniye Er-145 ile 9,4 gün Er-169 arasında değişir. Ayrıca 13 adet de meta izomeri bulunur. En karalı meta izomeri Er-167m’nin yarılanma ömrü 2,269 saniyedir. En yaygın ve karalı izotopu Er-166’nin birincil bozunma modu elektron tutma, ikincil bozunma modu beta çürümesidir. Er-166’dan evvelki izotoplarının bozunma ürünleri holmiyum izotopları; sonraki izotoplarının bozunma ürünleri de tulyum izotoplarındır.

Erbiyum, fiber optik kablolar için çok ideal bir elementtir.

Hangi Alanlarda Uygulamaları Vardır?

Erbiyum, tabiatta az bulunması sebebiyle uygulamaları hudutlu bir elementtir. Ticari uygulamaları da hudutlu rakamdadır. En ehemmiyetli ticari kullanımı fiber optik kablolar ve medikal lazerlerdir. Erbiyum lazerler az ısı üretir ve yan tesirleri değişik lazerlere göre daha azdır. Fiber optik kablolar, bir lazer rakımcı olarak işlev görür ve erbiyum katkılı lifler kapsar. Nükleer teknolojide nötron emici hakimiyet çubuklarında kullanılan erbiyum, bazı alaşımlara da muhtelif özellikler kazandırır. Erbiyum-vanadyum alaşımında erbiyum sertliğini kaybeder ve işlenebilir bir özellik kazanır. Vanadyum ve titanyum ile alaşımları nükleer sanayide kullanılmaktadır. Erbiyum-nikel alaşımı, yüksek manyetik özellikler kapsar; normal dışı yüksek bir spesifik ısı kapasitesine sahiptir; düşük sıcaklıklarda rejeneratif ısı metamorfozu gereken kriyojenik soğutucularda bir rejeneratör malzemesi olarak kullanılır.

Sırça renklendirme uygulamalarında ideal bir elementtir. Kübik zirkon ve porselen renklendirici olarak da kullanılabilir. Güneş gözlükleri ve suni mücevher taşları gibi ürünlerde renklendirme maddesi olabilir. Porselen emaye gizemlere ve oksit sırçaların renklendirilmesinde de kullanılır. Bu ürünlere pembe ve tonlarında renk vermek için erbiyum katkıları kullanılır.

Erbiyum, alaşımları ve bileşiklerinin kullanıldığı bazı ürün ve alanlar şunlardır; kızılötesi soğurma sırçayı, fosforaışıl maddeler, medikal lazerler, fiber optik kablolar, seramikler, fotografik filtreler, güneş gözlükleri, sırça harekâta ve kaynak gözlükleri…

Erbiyum kapsayan fiber optik elyaflar..

Bunları Biliyor Musunuz?

Erbiyum, 1990’lı senelere kadar pek fark edilmeyen ve kullanılmayan bir elementken fiber optik kabloların yaygınlaşmaya başlaması ile bir anda bedelli hale gelen bir elementtir. Güçlü bir titreşim özelliği olan erbiyum, 1,550 mikrometre dalga breylerinde foton yayar. Bu sebeple uzun mesafeli telefon ve bilgi kablolarındaki sinyal amplifikatörlerinin bir parçası olarak fiber optik kablolarda ve telekomünikasyon uygulamalarında kullanılır. Titreşim veya tınlaşım; ebedi genlik olarak da bilinir. Bir sistemin bazı frekanslarda değişiklerine göre daha büyük genlerde salınması meyline verilen isimdir.
Erbiyum gibi ender toprak elementlerinin çoğu görünür, ultraviyole ve kızılötesi bölgelerde aşikar absorpsiyon byeminlerine veya spektrumuna sahiptir. Elektronik yapıları ile ilişkili olan bu özellik, ender toprak elementleri tuzlarının birçoğuna pastel renkler kazandırır.
Erbiyum lazerler, ısı birikimi olmadan enerji dağıtımı yapabilir. Bu sebeple tıbbi uygulamalarda, cilt rehabilitasyonlarında ve özellikle dişçilikte ideal bir lazer çeşididir. Cilde derinden popülasyon etmediği için ciltteki buruşukluklar, yara, vurma ve sivilce izlerini gidermede erbiyum lazerler kullanılır.
Erbiyum lazerlerin diş çürüklüğü ve dolgu uygulamalarında tehlikesiz ve tesirli neticeler verdiği kanıtlanmıştır.
Erbiyum izotopları arasında en kullanışlı olan izotopu Er-168’dir. Romatizmal hastalıklarda sitrat formunda kullanılan Er-169’un imali Er-168 ile yapılır.
Erbiyumun biyolojik bir rolü bulunmuyor. İnsanlar, hayvanlar ve bitkiler üzerindeki tesirleri de bilinmiyor. Değişik lantanitler gibi toksik olabileceği zannediliyor. İnsanların erbiyum yutması halinde kemiklerde, böbreklerde ve karaciğerde birikir. Erbiyum tuzları, metabolizmayı uyarabilir. Toz erbiyumun alev alma ve patlama riski vardır.
Lantanit minerallerden en çok erbiyum kapsayan madenler başlıca Moğolistan, Çin, Rusya, Avustralya, ABD ve Hindistan’da bulunur.
Dünya genelinde erbiyum imali takribî 500 tondur.