Erbium Metall

Erbium, Er, Ordnungszahl 68

1787 fand der Armeeleutnant und Chemiker Carl Axel Arrhenius in einem Steinbruch in der Nähe des schwedischen Dorfes Ytterby einen Steinbruch, in dem er das erst entdeckte Element Wolfram vermutete. Die Analyse durch befreundete Chemiker bestätigte seine Vermutungen nicht, aber schließlich wurden vier neue Elemente aus dem Mineral identifiziert. Arrhenius hatte das Mineral zu Ehren von Ytterby „ytterbite“ genannt. Carl Gustaf Mosander isolierte 1843 drei neue Oxide, von denen er eines erbia nannte, daher der Name des Elements Erbium.

Erbium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Er und der Ordnungszahl 68. Im Periodensystem steht es in der Gruppe der Lanthanoide und zählt damit auch zu den Metallen der seltenen Erden. Der Name leitet sich von der Grube Ytterby bei Stockholm ab, wie auch der von Ytterbium, Terbium und Yttrium. Erbium (nach Ytterby, einer schwedischen Grube) wurde 1843 von Carl Gustav Mosander entdeckt. Allerdings handelte es sich bei dem vermeintlich reinen Oxid um eine Mischung der Oxide aus Erbium, Scandium, Holmium, Thulium und Ytterbium.

Um die spätere Aufklärung machten sich die Chemiker Marc Delafontaine und Berlin verdient. Reines Erbiumoxid stellten 1905 der französische Chemiker Georges Urbain und der amerikanische Chemiker Charles James her.

Erbium ist ein seltenes Metall (3,8 ppm).

Erbium Oxide

Die Gewinnung von Erbium

Nach einer aufwändigen Abtrennung der anderen Erbiumbegleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Erbiumfluorid umgesetzt. Anschließend wird mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum metallischen Erbium reduziert. Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgen in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.

Besonderheiten

Das silberweiß glänzende Metall der seltenen Erden ist schmiedbar, aber auch ziemlich spröde. In Luft läuft Erbium grau an, ist dann aber recht beständig. Bei höheren Temperaturen verbrennt es zum Sesquioxid Er2O3. Mit Wasser reagiert es unter Wasserstoffentwicklung zum Hydroxid. In Mineralsäuren löst es sich unter Bildung von Wasserstoff auf.

In seinen Verbindungen liegt es in der Oxidationsstufe +3 vor, die Er3+-Kationen bilden in Wasser rosafarbene Lösungen. Feste Salze sind ebenfalls rosa gefärbt.

Das Periodensystem mit den Elementen der strategischen Metalle und seltenen Erden

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Erbium Vorkommen

Erbium ist ein Seltenerdelement und kann in jedem seltene Erden enthaltenden Mineral vorkommen, aber als schweres Seltenerdelement (HREE) ist es häufiger in HREE-angereicherten Mineralien wie Xenotime und Euxenit enthalten. Darüber hinaus ist Erbium in Ionenadsorptionstonen enthalten, die aufgrund ihrer relativ einfachen Verarbeitung trotz der geringen prozentualen Mengen an Seltenen Erden eine wichtige Quelle für HREEs sind. Erbium wird aus Bastnasit und Monazit gewonnen, wo es als Nebenprodukt vorkommt. Es wird in den USA, China, Russland, Australien und Indien abgebaut.

Erbium Verwendung

Erbium 3+ Ionen haben optische Eigenschaften, die die meisten Anwendungen des Elements ausmachen. Erbium-dotierte Gläser und Kristalle werden als Laserverstärkungsmedien, Glasfasern und Verstärker in faseroptischen Kommunikationssystemen verwendet. Erbium-Laser werden auch häufig in der Medizin, Dermatologie und Dentaltechnik eingesetzt, und stärkere Erbium-Ytterbium-Laser werden beim Metallschneiden und Schweißen eingesetzt. Die gleichen unterschiedlichen Absorptions- und Emissionsspektren, die Erbium für funktionelle optische Anwendungen nützlich machen, ergeben die deutliche Rosafärbung von Erbium 3+-Verbindungen, so dass Erbium auch ästhetisch als Farbstoff für Gläser, Keramiken und Zirkoniumdioxid verwendet werden kann.

Neben seinen optischen Eigenschaften ist Erbium nützlich für seine Fähigkeit, freie Neutronen leicht aufzunehmen, was es für den Einsatz in Steuerstäben in Kernreaktoren geeignet macht. Darüber hinaus werden Erbiumlegierungen wegen ihrer hohen spezifischen Wärmekapazität in Kryokühlern für den Einsatz bei flüssigen Heliumtemperaturen verwendet.

Erbium-dotierte Lichtwellenleiter werden für optische Verstärker verwendet, die in der Lage sind, ein Lichtsignal zu verstärken, ohne es zuvor in ein elektrisches Signal zu wandeln. Gold als Wirtsmaterial dotiert mit einigen hundert ppm Erbium wird als Sensormaterial magnetischer Kalorimeter zur hochauflösenden Teilchendetektion in der Physik und Technik verwendet.

Erbium wird neben anderen Selten-Erd-Elementen wie Neodym oder Holmium zur Dot

Fiberglassoptik durch Erbium

ierung von Laserkristallen in Festkörperlasern eingesetzt. Der Er:YAG-Laser wird hauptsächlich in der Humanmedizin eingesetzt. Er hat eine Wellenlänge von 2940 nm und damit eine extrem hohe Absorption im Gewebewasser von ca. 12000 pro cm. Es kommt zur schlagartigen Verdampfung und damit zur Photoablation von Gewebe in dünnen Schichten. Er eignet sich zur Abtragung einer Vielzahl von gutartigen Hautveränderungen. Eine Biopsie ist zuvor vorgeschrieben, um Malignität auszuschließen. Abladierte Melanome stehen beispielsweise im dringenden Verdacht, durch bei der Ablation abgelöste Zellen über die Blutbahn Metastasen zu bilden.

Ebenso wird er in der Bearbeitung von Hartgeweben wie Knochen, Zahnschmelz und Dentin (gesund und kariös) eingesetzt. Ein weiterer erbiumbasierter Laser ist der Er,Cr:YSGG-Laser, der eine etwas geringere Wellenlänge von 2790 nm besitzt, aber die gleichen medizinischen bzw. zahnmedizinischen Indikationen bedient.

Erbium Preise

Die Preise von allen seltenen Erden, wie auch Erbium werden regelmäßig aktualisiert. Daher haben wir für die Preise der seltenen Erden eine Extra-Seite eingerichtet.

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