铒

化学元素

元素符号Er，原子序数68，在化学元素周期表中位于第6周期、镧系（IIIB族）11号，原子量167.26，元素名来源于钇土的发现地。铒1843年瑞典科学家莫桑德尔用分级沉淀法从钇土中发现铒的氧化物，1860年正式命名。铒在地壳中的含量为0.000247%，存在于许多稀土矿中。有六种天然同位素：铒162、164、166、167、168、170。

发现简史

发现人：莫桑德尔（C.G.Mosander）

发现年代：1843年

发现过程：1843年，由莫桑德尔（C.G.Mosander）发现。他原来将铒的氧化物命名为氧化铽，因此，早期德文献中，氧化铽和氧化铒是混同的。直到1860年以后，才得纠正。

在发现镧的同一时期里，莫桑德尔对最初发现的钇进行了分析研究，并于1842年发表报告，明确最初发现的钇土不是单一的元素氧化物，而是三种元素的氧化物。他把其中的一种仍称为钇土，其中一种命名为erbia（铒土）。元素符号定为Er。它的命名来源和钇一样，出自最初发现钇矿石的产地，瑞典斯德哥尔摩附近的小镇乙特比（Ytterby）。铒和另两个元素镧、铽的发现打开了发现稀土元素的第二道大门，是发现稀土元素的第二阶段。他们的发现是继铈和钇两个元素后又找到稀土元素中的三个。

矿藏分布

存在于火成岩中，可由电解熔融氯化铒ErCl3而制得，与其他密度较大的稀土元素共存于磷钇矿和黑稀金矿中。

离子型稀土矿：中国江西、广东、福建、湖南、广西等。

磷钇矿：马来西亚、中国广西、广东

独居石：澳大利亚海岸海滨、印度海滨中国广东和台湾海滨。

理化性质

铒为银白色金属；熔点1529°C，沸点2863°C，密度9.006g/cm3；铒在低温下是反铁磁性的，在接近绝对零度时为强铁磁性，并为超导体。

铒在室温下缓慢被空气和水氧化，氧化铒为玫瑰红色。

铒可用作反应堆控制材料；铒也可作某些荧光材料的激活剂。第一电离能6.10电子伏特。与钬、镝的化学性质和物理性质几乎完全相同。

铒为银白色金属，质软，不溶于水，溶于酸。盐类和氧化物呈粉红至红色。铒的同位素有：162Er、164Er、166Er、167Er、168Er、170Er。

元素名称：铒

元素符号：Er

英文名：Erbium

元素原子量：167.3

体积弹性模量：Gpa：44.4

原子化焓：kJ /mol @25℃：314

热容：J /（mol·K）：28.12

导电性：106/(cm·Ω)：0.0117

导热系数：W/（m·K）：14.5

熔化热：（千焦/摩尔）：19.90

汽化热：（千焦/摩尔）：261.0

原子体积：（立方厘米/摩尔）：18.4

铒激光器头

氧化态：Main Er+3

Other

元素在宇宙中的含量：（ppm）：0.002

元素在太阳中的含量：（ppm）：0.001

元素在海水中的含量：（ppm）：大西洋表面 0.00000059

大西洋深处 0.00000086

地壳中含量：（ppm）：3.8

晶体结构：晶胞为六方晶胞。

晶胞参数：

a = 355.88 pm；b = 355.88 pm；c = 558.74 pm；α = 90°；β = 90°；γ = 120°

维氏硬度：589MPa

声音在其中的传播速率：（m/S） 2830

电离能 (kJ /mol)

M—M+ 588.7；M+—M2+ 1151；M2+—M3+ 2194；M3+—M4+ 4115

元素类型：金属

元素符号：Er

英文名：Erbium

中文名：铒

相对原子质量：167.2

常见化合价：+3

电负性：1.24

外围电子排布：4f12 6s2

核外电子排布：2,8,18,30,8,2

电子层：K-L-M-N-O-P

同位素及放射线：Er-162、Er-164、*Er-166、Er-167、Er-168、Er-169[9.4d]、Er-170、Er-171[7.5h]、Er-172[2.1d]

电子亲合能：0 KJ·mol-1

第一电离能：589 KJ·mol-1

第二电离能：1151 KJ·mol-1

第三电离能：0 KJ·mol-1

单质密度：8.795 g/cm3

单质熔点：1522.0 ℃

单质沸点：2510.0 ℃

原子半径：2.45埃

离子半径：1.00（+3）埃

共价半径：1.57埃

应用领域

它得氧化物Er2O3为玫瑰红色，用来制造陶器得釉彩。陶瓷业中使用氧化铒产生一种粉红色的釉质。铒在核工业中也有一些应用，还能作为其他金属的合金成分。例如钒中掺入铒能够增强其延展性。

铒最突出的用途是制造掺铒光纤放大器（Erbium Dopant Fiber Amplifier，简称EDFA）。掺铒光纤放大器（EDFA）是1985年英国南安普顿大学首先研制成功的，它是光纤通信中最伟大的发明之一，甚至可以说是当今长距离信息高速公路的“加油站”。掺铒光纤是在石英光纤中掺入少量稀土元素铒离子（Er3+），它是放大器的核心。掺铒光纤放大光信号的原理是：当Er3+受到波长980nm或1480nm的光激发吸收泵浦光的能量后，由基态跃迁到高能级的泵浦态。由于粒子在泵浦态的寿命很短，很快以非辐射的方式由泵浦态驰豫到亚稳态，粒子在该能带有较长的寿命，逐渐积累。当有1550nm信号光通过时，亚稳态的Er3+离子以受激辐射的方式跃迁到基态，也正好发射出1550nm波长的光。这种从高能态跃迂至基态时发射的光补充了衰减损失的信号光，从而实现了信号光在光纤传播过程中随着衰减又不间断地被放大。

将铒掺入普通石英光纤，再配以980纳米或1480纳米两种波长的半导体激光器，就基本构成了直接放大1550nm光信号的放大器。石英光纤可传送各种不同波长的光，但光衰率不一样，1550nm频带的光在石英光纤中传输时光衰减率最低（仅为0.15分贝/公里），衰减率几乎是下限极限。因此，光纤通信以1550nm波长的光作信号光时，光的损失最小。所以，光纤中只要掺杂几十至几百ppm的铒，就能够起到补偿通讯系统中光损耗的作用。掺铒光纤放大器就如同一个光的“泵站”，使光信号一站一站毫不减弱地传递下去，从而顺畅地开通了现代长距离大容量高速光纤通讯的技术通道。

铒的另一个应用热点是激光，尤其是用作医用激光材料。铒激光是一种固体脉冲激光，波长为2940nm，能被人体组织中的水分子强烈吸收，从而用较小的能量获得较大的效果，可以非常精确地切割、磨削和切除软组织。铒YAG激光还被用做白内障摘除。因为白内障晶体的主要成分是水，铒激光能量低，易被水吸收，将是一种很有发展前景的摘除白内障的手术方法。铒激光治疗仪正为激光外科开辟出越来越广阔的应用领域。

铒还可用作稀土上转换激光材料的激活离子。铒激光上转换材料又分为单晶(氟化物、含氧盐)和玻璃(光纤)两类，如掺铒的铝酸钇（YAP:Er3+）晶体和掺杂Er3+的ZBLAN氟化物（ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF）玻璃光纤等，现在均已经实用化。BaYF5:Yb3+，Er3+可将红外线转成可见光，这种多光子上转换发光材料已成功地用于夜视仪。

2022年11月，德国科学家首次将拥有特殊光学特性的铒原子集成到硅晶体内，这些原子可通过通信领域常用的光连接起来，使其成为未来量子网络的理想构建块。

保护措施

2024年6月，公布《稀土管理条例》，自2024年10月1日起施行。

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