63 Eu 铕 151.964
镧系元素 f-block Period 6

铕

Eu · Element 63

The security element: europium phosphors are the anti-counterfeiting glow in euro banknotes.

20°C时的状态 固态
原子量 151.964 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 4f⁷ 6s²
62Sm All 118 64Gd

结构

铕 原子

这不是环上点阵的示意图，而是对每个已占据子层实际概率密度|ψ|²进行蒙特卡洛采样的结果。拖动即可旋转。蓝色和紫色表示波函数的相反符号，这正是成键成为可能的原因。

轨道云

测量值

性质表

每个条形图都显示铕在全部118种元素中该性质的排名位置。

物理

密度 5.244 g/cm³ 30%
熔点 1095 K 47%
沸点 1794 K 41%
比热容 0.182 J/g·K
热导率 13.9 W/m·K 36%

原子

原子半径 180 pm 66%
共价半径 196 pm
范德华半径 233 pm

电子

电负性 1.2 19%
电离能 547.1 kJ/mol 15%
电子亲和能 11.2 kJ/mol 13%

存在

地壳中的丰度 2 mg/kg 56%

身份

符号Eu
原子序数63
原子量151.964 u
类别镧系元素
区f
晶体结构体心立方
氧化态+2, +3
发现时间1901
发现者Eugene-Anatole Demarcay

来源：IUPAC 2021 标准原子量 ·《CRC 化学与物理手册》· NIST。标有 ~ 的数值是预测值，而非测量值。

按比例显示的大小

How big is a 铕 atom?

Radius 180 pm — that is 0.18 nm, so about 2778 million of them side by side would span a millimetre.

热范围

Solid, liquid, gas — and when

铕 is liquid over a 699 K window, from 1095 K to 1794 K.

所在位置

在表中的位置

铕 sits in the lanthanide series, printed below the main grid.

OTHER 镧系元素

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故事

铕 是什么，以及我们如何发现它

The security element: europium phosphors are the anti-counterfeiting glow in euro banknotes.

The discovery of 铕

🧪 法国化学研究的卓越成就

欧仁-阿纳托尔·德马尔赛（1896年）

欧仁-阿纳托尔·德马尔赛是一位法国化学家。他使用先进的光谱技术研究钐浓缩物时发现了铕。他的发现证明了精密分析化学在揭示自然界隐藏元素方面的力量。

光谱学突破

德马尔赛在据称纯净的钐样品中观察到神秘的光谱线，这些光谱线无法用已知元素解释。通过高分辨率光谱学，他确定了具有特征性的蓝色和紫外发射线，表明存在一种新元素。

系统研究

通过有条理的分步结晶实验，德马尔赛逐渐富集这种未知元素，并观察到神秘光谱线不断增强，而钐的光谱线逐渐减弱。这种系统方法证实了独立元素的存在。

命名与认可

铕以欧洲大陆命名，是仅有的四种以大陆命名的元素之一。国际原子量委员会于1901年正式认可铕，确认了德马尔赛的发现。

纯金属的分离

直到1937年通过蒸馏方法才制得纯铕金属，这距离该元素被发现已经超过40年。铕金属的极高反应性，以及将其与其他镧系元素完全分离的困难，造成了持续的技术挑战。

工业发展

直到20世纪60年代，电视技术推动了对红色荧光粉的需求，铕才不再只是实验室中的新奇材料。GE及其他公司开发出的高效分离技术，使铕转变为具有商业重要性的元素。

科学贡献

德马尔赛的工作促进了：

  • 光谱学方法的发展
  • 对稀土化学的认识
  • 分析精度的提高
  • 元素发现技术的改进
🎯 方法学创新：德马尔赛的系统研究方法成为发现痕量元素的标准，并影响了几代分析化学研究。

应用

铕的用途

💡 照明技术大师

铕凭借其非凡的发光性质，革新了显示技术和照明系统。作为最活泼的镧系元素，铕制造出照亮现代世界的鲜艳红色和蓝色荧光粉。

先进显示技术

铕激活荧光粉为LED显示屏、电视屏幕和电脑显示器产生纯红色。掺铕氧化钇（Y₂O₃:Eu³⁺）可产生已知效率最高的红色荧光粉，从而实现色彩鲜艳、能效高且色彩还原出色的显示效果。

荧光照明系统

现代荧光灯含有铕激活荧光粉涂层，可将紫外辐射转化为可见光。这些荧光粉的发光效率超过每瓦100流明，使荧光照明的效率显著高于白炽灯。

安全与防伪

铕配合物可作为货币、护照和贵重文件的高科技防伪油墨。在紫外光下，这些材料会呈现独特的荧光图案，没有专业知识和设备几乎无法复制。

医学成像增强

含铕造影剂可通过增强组织对比度来提高磁共振成像（MRI）的质量。铕的顺磁性和低毒性使其非常适合专门的医学成像应用。

激光技术

掺铕晶体可制造用于科研的专用激光器，尤其适用于量子光学和原子光谱学。该元素的尖锐发射线能够实现精确的波长控制和高分辨率光谱测量。

核研究应用

铕独特的核性质使其适用于中子探测系统和核反应堆监测设备。铕-151和铕-153同位素可作为核物理研究中的校准标准。

🌟 显示革命：铕荧光粉可实现覆盖99%可见光谱的超高清显示屏，创造出传统荧光粉技术过去无法实现的逼真图像。

🖥️ 数字世界的必需材料

消费电子产品

智能手机、平板电脑和笔记本电脑依靠铕荧光粉制造显示屏。该元素产生纯红光的能力，可使现代OLED和LED显示屏实现真实色彩还原和高能效背光系统。

电视技术

高清电视采用含铕红色荧光粉，以实现准确的色彩还原和更高的亮度。这些荧光粉经过多年使用仍能保持色彩稳定，确保设备整个使用寿命期间画质一致。

节能照明

紧凑型荧光灯（CFL）和LED灯泡使用铕荧光粉产生温暖、自然的光色。对光波长的精确控制使制造商能够制造出模拟自然阳光的照明产品。

汽车应用

现代汽车在前灯、尾灯和仪表盘显示屏中采用铕增强型LED照明。该元素的热稳定性确保照明系统在汽车温度极端条件下可靠运行。

建筑照明

建筑照明系统利用铕荧光粉实现动态变色、高能效和较长的运行寿命。这些系统可为商业和住宅应用提供可编程照明设计。

医疗设备

手术照明、牙科固化灯和诊断设备采用铕增强型光源，以实现精确的显色效果，并在医疗操作期间提供理想的视觉条件。

🏭 工业用途

  • 对色彩要求严格的制造业质量控制照明
  • 摄影和视频工作室照明系统
  • 用于优化植物生长的园艺LED系统
  • 交通信号灯和应急车辆照明

来源

自然存在

2 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 56% of elements

🌏 稀土矿物中的富集

主要矿床

铕与其他镧系元素一样，存在于含稀土矿物中，主要包括独居石、氟碳铈矿和磷钇矿。尽管铕是最稀有的稳定稀土元素，但它会在特定地质环境中富集。

全球分布

铕的主要来源包括：

  • 中国：白云鄂博矿（世界最大的生产地）
  • 美国：加利福尼亚州芒廷帕斯矿区
  • 澳大利亚：韦尔德山稀土项目
  • 印度：独居石海滩砂矿床
  • 格陵兰：夸纳斯费尔德矿区开发项目

地质形成

铕富集于碱性火成岩杂岩体和碳酸岩中，其形成与分离结晶过程有关。由于铕倾向于在矿物结构中替代钙，因此会在富钙状态中富集。

丰度与稀有性

铕在地壳中的丰度仅为每百万份中2份，是丰度最低的稳定稀土元素。这种稀缺性加上显示应用的高需求，使铕成为最有价值的镧系元素之一。

提取复杂性

铕的分离需要复杂的离子交换和溶剂萃取工艺，因为它与其他镧系元素具有相似的化学性质。铕形成二价氧化态（Eu²⁺）的倾向，可通过还原化学实现选择性分离。

回收与再循环

目前越来越多的工作集中于从废弃荧光灯和电子设备中回收铕。先进的回收技术可从废荧光粉中回收高达95%的铕，减少对原生开采的依赖。

合成替代品

研究人员仍在探索使用量子点和有机荧光粉制造人工铕替代品，但在关键应用中，尚无材料能够达到铕的效率和色彩纯度。

⚠️ 供应挑战：铕极度稀有且生产高度集中，可能给全球电子产业带来供应脆弱性。

处理

安全

🔥 高反应性注意事项

极高反应性

铕金属是最活泼的镧系元素，会在空气中自燃，并与水发生剧烈反应。即使少量铕也可能产生危险的氢气和热量，因此必须采用专门的操作规程。

火灾与爆炸危险

铕金属和铕粉末具有严重的火灾风险，燃烧时会产生强烈热量和鲜艳的红色火焰。标准灭火器无效；铕着火时只能使用D类灭火剂或干砂。

个人防护装备

  • 全面罩和安全护目镜
  • 耐热手套和防护服
  • 防止金属烟雾危害的呼吸防护装置
  • 用于防止静电的接地带

安全储存要求

应将铕金属储存在惰性气氛（氩气或氮气）中，或储存在矿物油中，以防止接触空气。使用带有气密封口的专用容器，并将温度保持在20°C以下，以降低反应性。

化合物安全

铕化合物会引起皮肤和眼睛刺激，但急性毒性相对较低。然而，长期接触可能导致生物蓄积，因此应尽量减少接触，并使用适当的通风系统。

应急措施

金属火灾：疏散现场，只使用D类灭火剂。化学品接触：立即脱下受污染的衣物，用水冲洗皮肤15分钟；若刺激持续，应就医。

废物处置

应按照危险废物法规处置铕材料。少量铕可在受控条件下氧化，但较大量的铕需要由专业废物处置服务机构处理。

⚡ 关键安全提示：切勿用湿手操作铕金属，也不要在潮湿环境中操作；剧烈反应可能造成严重烧伤和火灾。

快速回答

铕：常见问题

What is 铕?

铕 (symbol Eu) is element 63 on the periodic table, a 镧系元素 in period 6. The security element: europium phosphors are the anti-counterfeiting glow in euro banknotes. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of 铕?

铕's ground-state electron configuration is [Xe] 4f⁷ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 25, 8, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of 铕?

铕 melts at 1095 K (821.9 °C) and boils at 1794 K (1520.9 °C).

What is the atomic mass of 铕?

The standard atomic weight of 铕 is 151.964 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is 铕?

铕 has a density of 5.244 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of 铕 is about 5.2× heavier.

What is the electronegativity of 铕?

铕 has a Pauling electronegativity of 1.2. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.

Who discovered 铕, and when?

铕 was discovered in 1901 by Eugene-Anatole Demarcay. It is named after europe.

How common is 铕 on Earth?

铕 makes up about 2 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.

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