Europium – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

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Vorkommen und Gewinnung

Europium steckt nur in kleinen Anteilen in den Erzen Monazit und Bastnäsit, ist in der Erdkruste aber trotzdem häufiger als Silber. Die Grundlagen zu den Seltenen Erden sind bei Lanthan erklärt.

Eine Besonderheit erleichtert die Abtrennung: Europium lässt sich leicht zu zweifach positiven Ionen reduzieren. Eu²⁺ ist ähnlich groß wie Strontium und bildet wie dieses ein schwerlösliches Sulfat, während die dreifach positiven Nachbarn gelöst bleiben. So lässt sich Europium gezielt aus einem Gemisch seiner Nachbarn herausholen.

Auch Geologen nutzen dieses Verhalten. Weil Eu²⁺ in Feldspat anstelle von Calcium eingebaut werden kann, ist Europium in vielen Gesteinen im Vergleich zu seinen Nachbarn angereichert oder abgereichert. Diese Europium-Anomalie zeigt, ob sich aus einer Schmelze Feldspat abgeschieden hat, bei irdischen Gesteinen ebenso wie bei Proben vom Mond.

Der französische Chemiker Eugène-Anatole Demarçay bemerkte schon in den 1890er Jahren in Samarium-Proben Spektrallinien, die nicht zum Samarium gehörten. Nach unzähligen Kristallisationen konnte er das neue Element im Jahr 1901 abtrennen und nannte es nach Europa.

Eigenschaften und Reaktionen

Europium ist das siebte Lanthanoid und steht in Periode 6 zwischen Samarium auf der linken und Gadolinium auf der rechten Seite. Mit der Elektronenkonfiguration [Xe] 4f⁷ 6s² hat es eine halb gefüllte 4f-Unterschale, und die ist besonders stabil; deshalb gibt das Atom im Metall nur zwei Elektronen ab und nicht drei wie die meisten Lanthanoide. Die Atome sind dadurch locker gepackt. Die Dichte von 5,24 g/cm³ ist die niedrigste aller Lanthanoide, und das Metall ist etwa so weich wie Blei. Fest bleibt das Metall bis 822 °C, bei 1529 °C geht es in den Dampf über.

Europium ist das reaktivste Lanthanoid. An der Luft überzieht es sich innerhalb kurzer Zeit mit Oxid, Späne entzünden sich bei etwa 150 bis 180 Grad Celsius, und mit kaltem Wasser reagiert es ähnlich wie Calcium unter Bildung von Wasserstoff und Europiumhydroxid. Man bewahrt es unter Mineralöl oder in Argon auf.

In Verbindungen kommen beide Ionen vor. Eu³⁺ ist häufiger und meist farblos bis blassrosa. Eu²⁺ ist ein mildes Reduktionsmittel, das in Lösung vom Luftsauerstoff zu Eu³⁺ oxidiert wird, in manchen Feststoffen ist es aber sehr beständig.

Die Leuchtfarben der beiden Ionen haben verschiedene Ursachen. Eu³⁺ strahlt in scharfen roten Linien bei etwa 610 Nanometern, weil Elektronen innerhalb der abgeschirmten 4f-Unterschale springen. Die Farbe hängt deshalb kaum vom Wirtsmaterial ab. Bei Eu²⁺ wechselt ein Elektron zwischen 4f- und 5d-Zuständen. Das Licht ist breit und seine Farbe richtet sich nach dem Kristall, in den das Ion eingebaut ist, im Leuchtstoff für Lampen ist es blau.

Verwendung in Alltag und Technik

Rotes Licht war lange das Sorgenkind der Bildröhren. Mit europiumhaltigen Leuchtstoffen wurde das Rot in den Farbfernsehern der 1960er Jahre deutlich heller. In Leuchtstoff- und Energiesparlampen mischt man drei Leuchtstoffe: ein rotes, mit Europium dotiertes Yttriumoxid, ein grünes Terbium-Material und ein blaues Europium-Material. Die ultraviolette Strahlung des Quecksilberdampfs im Rohr regt sie an, und aus den drei Farben mischt sich weißes Licht. Seit 2023 hat die EU die meisten solcher Lampen zugunsten von LEDs vom Markt genommen. Auch in weißen Leuchtdioden und in den Hintergrundbeleuchtungen von Bildschirmen stecken Europium-Leuchtstoffe, die blaues LED-Licht in andere Farben umwandeln.

Ein zweites Feld ist die Fälschungssicherheit. Euro-Banknoten enthalten Fasern und Farben mit Europiumverbindungen, die im UV-Licht leuchten. Dieses Leuchten gehört zu den Merkmalen, die man mit einer Prüflampe an der Kasse kontrolliert. Solche Leuchtstoffe lassen sich mit handelsüblichen Farben schwer nachahmen.

In der Biochemie dienen Europiumkomplexe als Markierung. Ihr Leuchten dauert Millisekunden und damit viel länger als das Eigenleuchten biologischer Proben. Man misst deshalb mit kleiner Verzögerung, wenn das Störlicht schon abgeklungen ist, und erhält ein sauberes Signal.

Europium und seine Verbindungen sind wenig giftig. Beim Metall ist vor allem die leichte Entzündlichkeit ein Risiko.

Kurz gefragt

Welche Ordnungszahl hat Europium (Eu)?

Häufige Fragen