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Articulo de referencia

Óxido de erbio(III)

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El óxido de erbio(III) es un compuesto inorgánico con la fórmula Er₂O₃ . Es un sólido paramagnético de color rosa. Se utiliza en diversos materiales ópticos . [ 2 ]

Estructura

El óxido de erbio(III) tiene una estructura cúbica que se asemeja al motivo de la bixbyita . Los centros Er³⁺ son octaédricos. [ 2 ]

Reacciones

El óxido de erbio se produce por combustión de erbio metálico. [ 3 ] El óxido de erbio es insoluble en agua, pero soluble en ácidos minerales. El Er₂O₃ no absorbe fácilmente la humedad ni el dióxido de carbono de la atmósfera. Puede reaccionar con ácidos para formar las sales de erbio(III) correspondientes. Por ejemplo, con ácido clorhídrico, el óxido sigue la siguiente reacción idealizada que conduce al cloruro de erbio :

Er 2 O 3 + 6 HCl → 2 ErCl 3 + 3 H 2 O

En la práctica, este tipo de reacciones ácido-base simples van acompañadas de hidratación:

ErCl 3 + 9 H 2 O → [ Er(H 2 O) 9 ]Cl 3

Propiedades

Una propiedad interesante de los óxidos de erbio es su capacidad para convertir fotones a energías superiores. La conversión de fotones se produce cuando la radiación infrarroja o visible, luz de baja energía, se convierte en radiación ultravioleta o violeta, luz de mayor energía, mediante transferencia o absorción múltiple de energía. [ 4 ] Las nanopartículas de óxido de erbio también poseen propiedades de fotoluminiscencia . Estas nanopartículas se pueden formar aplicando ultrasonido (20  kHz, 29 W·cm −2 ) en presencia de nanotubos de carbono de paredes múltiples. Las nanopartículas de óxido de erbio producidas mediante ultrasonido son carboxióxido de erbio, óxido de erbio de geometría hexagonal y esférica. Cada óxido de erbio formado por ultrasonido exhibe fotoluminiscencia en la región visible del espectro electromagnético bajo excitación con una longitud de onda de 379  nm en agua. La fotoluminiscencia del óxido de erbio hexagonal es de larga duración y permite transiciones de mayor energía ( 4 S 3/2 – 4 I 15/2 ). El óxido de erbio esférico no experimenta transiciones de energía 4 S 3/2 – 4 I 15/2 . [ 5 ]

Usos

Las aplicaciones del Er₂O₃ son variadas debido a sus propiedades eléctricas, ópticas y fotoluminiscentes. Los materiales a nanoescala dopados con Er³⁺ son de gran interés porque poseen propiedades ópticas y eléctricas especiales que dependen del tamaño de partícula. [ 6 ] Los materiales de nanopartículas dopadas con óxido de erbio pueden dispersarse en vidrio o plástico para aplicaciones de visualización, como monitores. La espectroscopia de las transiciones electrónicas del Er³⁺ en redes cristalinas anfitrionas de nanopartículas, combinada con geometrías formadas ultrasónicamente en solución acuosa de nanotubos de carbono, es de gran interés para la síntesis de nanopartículas fotoluminiscentes en química "verde". [ 5 ]

El óxido de erbio se utiliza ampliamente en interferómetros que requieren láseres de alta potencia. [ 7 ] Estos interferómetros suelen emplear amplificadores de fibra dopada con erbio (EDFA) para aumentar la potencia de los haces láser. [ 8 ] Los EDFA, que utilizan iones de erbio, proporcionan bajo ruido y alta ganancia, lo que los hace ideales para la transmisión de señales a larga distancia y mediciones de alta resolución en interferometría. [ 9 ]

El óxido de erbio se encuentra entre los metales de tierras raras más importantes utilizados en biomedicina. [ 10 ] La propiedad de fotoluminiscencia de las nanopartículas de óxido de erbio sobre nanotubos de carbono las hace útiles en aplicaciones biomédicas. Por ejemplo, las nanopartículas de óxido de erbio pueden modificarse superficialmente para su distribución en medios acuosos y no acuosos para bioimágenes . [ 6 ] Los óxidos de erbio también se utilizan como dieléctricos de puerta en dispositivos semiconductores debido a que tiene una alta constante dieléctrica (10–14) y una gran banda prohibida . El erbio se utiliza a veces como colorante para vidrios , [ 1 ] y el óxido de erbio también puede utilizarse como veneno de neutrones quemable para combustible nuclear .

Historia

El óxido de erbio(III) impuro fue aislado por Carl Gustaf Mosander en 1843, y Georges Urbain y Charles James lo obtuvieron por primera vez en forma pura en 1905. [ 11 ]

Referencias

  1. 1 2 Lide, David R. (1998). Manual de Química y Física (87.ª ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. págs. 4–57 . ISBN   978-0-8493-0594-8.
  2. 1 2 Adachi, Gin-ya; Imanaka, Nobuhito (1998). "Los óxidos binarios de tierras raras". Chemical Reviews . 98 (4): 1479– 1514. doi : 10.1021/cr940055h . PMID 11848940 . 
  3. ↑ Emsley, John (2001). «Erbio»: Los componentes básicos de la naturaleza: Una guía AZ de los elementos . Oxford, Inglaterra, Reino Unido: Oxford University Press. págs. 136–139 . ISBN  978-0-19-850340-8.
  4. ↑ "Las nanopartículas dopadas con tierras raras resultan esclarecedoras" . SPIE . Consultado el 10 de abril de 2012 .
  5. 1 2 Radziuk, Daria; André Faldach; André Geßner; Michael U. Kumke; Wei Zhang; Helmuth Möhwald; Dmitry Shchukin (24 de octubre de 2011). "Enfoque ultrasónico para la formación de nanopartículas de óxido de erbio con geometrías variables". Langmuir . 27 (23): 14472– 14480. doi : 10.1021/la203622u . hdl : 11858/00-001M-0000-000F-3E05-D . PMID 22022886 . 
  6. 1 2 Richard, Scheps (12 de febrero de 1996). "Procesos láser de conversión ascendente" . Progress in Quantum Electronics . 20 (4): 271– 358. Bibcode : 1996PQE....20..271S . doi : 10.1016/0079-6727(95)00007-0 .
  7. ↑ Li, Chunfei; Wang, Fei (2007). "Optimización de un conmutador de interferómetro Sagnac totalmente óptico basado en EDFA" . Optics Express . 15 (21): 14234– 14243. Bibcode : 2007OExpr..1514234W . doi : 10.1364/OE.15.014234 . PMID 19550698 . 
  8. ↑ Lawen, Eric. "Aplicaciones del óxido de erbio en la producción de vidrio" . Stanford Advanced Materials . Consultado el 26 de julio de 2024 .
  9. ↑ Kaler, Rajneesh; Kaler, RS (2011). "Rendimiento de ganancia y factor de ruido de amplificadores de fibra dopada con erbio (EDFA) y EDFA compactos". Optik . 122 (5): 440– 443. Bibcode : 2011Optik.122..440K . doi : 10.1016/j.ijleo.2010.02.028 .
  10. ↑ Andre, Skirtach; Almudena Javier; Oliver Kref; Karen Kohler; Alicia Alberola; Helmuth Mohwald; Wolfgang Parak; Gleb Sukhorukov (2006). "Liberación inducida por láser de materiales encapsulados dentro de células vivas" (PDF) . Angew. Chem. Int. Ed . 38 (28): 4612– 4617. doi : 10.1002/anie.200504599 . PMID 16791887. Recuperado el 15 de abril de 2012 . 
  11. ↑ Aaron John Ihde (1984). El desarrollo de la química moderna . Courier Dover Publications. págs. 378–379 . ISBN  978-0-486-64235-2.