اكتشاف عنصر الإربيوم

في الكيمياء يعد عنصر الإربيوم (Erbium) أحد العناصر الكيميائية، حيث يمتلك الرمز الكيميائي Er والرقم الذري 68 في الجدول الدوري، كما ويُصنف الإربيوم على أنه أحد اللانثانيدات، وهو يكون على شكل مادة صلبة في درجة حرارة الغرفة.

اكتشاف عنصر الإربيوم

إن اسم عنصر الإربيوم مشتق من مدينة (Ytterby) السويدية، وهو المكان الذي تم فيه استخراج خام الغادولينيت (الذي وجد فيه) لأول مرة، إذ اكتشف الجراح والكيميائي السويدي كارل جوستاف موساندر عنصر الإربيوم، وحدث هذا الاكتشاف في عام 1843 ميلادي في عينة من معدن الإيتريوم.

قام كارل موساندر بفصل معدن الإيتريوم إلى كلا من الإيتريوم وهو عبارة عن ملح بلون وردي سماه التربيوم وبيروكسيد أصفر غامق أسماه الإربيوم، الغادولينيت المعدني ((Ce، La، Nd، Y) 2FeBe2Si2O10) وهو معدن تم اكتشافه في محجر بالقرب من مدينة يوتربي الواقعة في السويد، حيث أنه كان مصدرًا لعدد كبير من العناصر الأرضية النادرة.

في عام 1843 ميلادي تمكن الكيميائي السويدي كارل جوستاف موساندر من فصل الغادولينيت إلى ثلاث مواد أطلق عليها كلا من الاسماء التالية على التوالي الإيتريا والإربيا والتيربيا، وكما هو متوقع بالنظر إلى أوجه التشابه بين أسمائهم وخصائصهم فإنه سرعان ما خلط العلماء بين كلا من معدني الإربيا والتيربيا، وبحلول عام 1877 ميلادي قام العلماء بعكس أسماءهم.

ما يسميه مساندر الإربيا يسمى الآن التيريبا والعكس بالعكس صحيح، كما أنه من هاتين المادتين المختلفتين اكتشف موساندر عنصرين جديدين وهما عنصر التيربيوم وعنصر الإربيوم، أما في هذه الأيام فإنه يتم الحصول على عنصر الإربيوم بشكل أساسي من خلال عملية التبادل الأيوني من المعادن (YPO4) ومعدن الأوكسينيت ((Y ،Ca ،Er ،La ،Ce ،U ،Th) (Nb Ta ،Ti).

ولقد تم العثور على عنصر الإربيوم وهو أحد العناصر المعروفة باسم العناصر الأرضية النادرة في سلسلة اللانثانيدات في الجدول الدوري، في المعادن المذكورة تحت عنصر الديسبروسيوم، وفي عام 1842 ميلادي، قام موساندر بفصل “الإيتريا” الموجودة في معدن الجادولينيت إلى ثلاثة أجزاء، تبين لاحقًا أن الإربيا يتكون في الحقيقة من خمسة أكاسيد تُعرف الآن باسم إربيا (erbia) وسكانديا (scandia) وهولميا (holmia) وثوليا (thulia) ويوتربيا (ytterbia).

بحلول عام 1905 ميلادي، نجح أوربان وجيمس بشكل مستقل في عزل أكسيد الإربيوم ذو الصيغة الكيميائية (Er2O3) وهو نقي إلى حد ما، حيث أنتج كليم وبومر لأول مرة معدن الإربيوم النقي بشكل معقول في عام 1934 ميلادي، وقد تم ذلك عن طريق عملية اختزال الكلوريد اللامائي ببخار البوتاسيوم.

معدن الإربيوم النقي هو عبارة عن معدن ناعم وقابل للطرق وله بريق معدني لامع ذو لون فضي، وكما هو الحال مع المعادن الأرضية النادرة الأخرى فإن خصائصه تعتمد إلى حد ما على الشوائب الموجودة، إن المعدن مستقر إلى حد ما في الهواء ولا يتأكسد بالسرعة التي تتأكسد بها بعض المعادن الأرضية النادرة الأخرى.

يتكون عنصر الإربيوم بشكل طبيعي من مزيج من ستة نظائر مختلفة وجميعها مستقرة، كما وقد تم التعرف أيضًا على تسعة نظائر مشعة لعنصر الإربيوم، كما أدت تقنيات الإنتاج الحديثة باستخدام تفاعلات التبادل الأيوني إلى انخفاض أسعار المعادن الأرضية النادرة ومركباتها في السنوات الأخيرة.

معظم أكاسيد الأرض النادرة لها نطاقات امتصاص حادة في الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء القريبة، وهذه الخاصية المرتبطة بالهيكل الإلكتروني تعطي ألوان باستيل جميلة للعديد من أملاح الأرض النادرة، يُصنع معدن الإربيوم مع معدن الفاناديوم لجعله أكثر نعومة وأسهل في عملية التشكيل.

يضاف عنصر الإربيوم إلى كابلات الألياف الضوئية كعامل منشط، حيث يتم استخدامه كمضخم إشارة، ويحتوي عنصر الإربيوم أيضًا على بعض الاستخدامات في صناعة الطاقة النووية، إربيا وهي المادة التي أعيدت تسميتها التي اكتشفها موساندر في عام 1843 ميلادي، وهي تعرف بأكسيد الإربيوم ذو الصيغة الكيميائية (Er2O3) وهي أحد مركبات الإربيوم.

معلومات عامة عن الإربيوم

• إربيا ذات لون وردي وتستخدم لتلوين الزجاج والتزجيج، كما وتشمل مركبات الإربيوم الأخرى فلوريد الإربيوم ذو الصيغة الكيميائية (ErF3) وكلوريد الإربيوم ذو الصيغة الكيميائية (ErCl3) ويوديد الإربيوم ذو الصيغة الكيميائية (ErI3).

• يبحث الإربيوم عن استخدامات نووية ومعدنية، حيث أنه يضاف إلى معدن الفاناديوم على سبيل المثال، إذ يقلل الإربيوم من الصلابة ويحسن قابلية التشغيل، كما ويعطي أكسيد الإربيوم لونًا ورديًا، وقد استخدم كملون في الزجاج وطلاء المينا الخزفي.

• لقد تم استخدام الأقراص الإشعاعية من النظير (171-Er) بنصف عمر مقداره 7.5 ساعة في دراسة حركات الأمعاء للأفراد الذين يستخدمون التصوير الومضاني الخارجي، حيث تحتوي هذه الأقراص على غلاف معوي وتحتوي على كميات صغيرة من أكسيد الإربيوم المستقر، وهو كان عبارة عن النظير (170-Er) في البداية، يتم بعد ذلك تشعيع الأقراص عند تدفق نيوتروني منخفض لإنتاج أقراص من النظير (171-Er) ذات العلامات الإشعاعية من خلال تفاعل (¹⁷⁰Er (n, γ) ¹⁷¹Er)، علما أن هذه الطريقة هي نهج غير جراحي لتحديد معدلات إفراغ المعدة وتصور أجزاء من الجهاز الهضمي لدى الفرد.

• بالنسبة للنظير (169-Er) والذي يمتلك عمر نصف يبلغ 9.4 أيام، فإنه يستخدم في عملية استئصال الغشاء الشعاعي وهو عبارة عن علاج إشعاعي يُمارس بانتظام لمرضى التهاب المفاصل الروماتويدي الذين تكون حالتهم مقاومة لأساليب العلاج القياسية، حيث أن التهاب المفاصل الروماتويدي هو عبارة عن مرض مزمن والتهابي بالإضافة إلى أنه مرض مناعي ذاتي يصيب كبسولة المفصل (ما يعرف بالكيس الزليلي) المبطن بغشاء رقيق يسمى الغشاء الزليلي من المفاصل المتحركة للفرد (المفاصل الزليليّة).

• في استئصال الغشاء الشعاعي فإنه تتم عملية حقن المستحضرات الصيدلانية الإشعاعية المسماة 169Er- سترات الغروانية (¹⁶⁹Er- citrate colloid)، والتي تحتوي على جزيئات غروانية تحمل علامة بيتا β- ينبعث منها النظير (169-Er) مباشرة في التجويف الزليلي (التجويف بين العظام في مفصل متحرك داخل الغشاء الزليلي) للمفصل المصاب.

• يتم بعد ذلك عملية البلعمة لهذه الجسيمات الغروانية المشعة؛ أي أنها تبتلع بواسطة الخلايا الزليلية الشبيهة بالبلعم، بالإضافة إلى الخلايا الالتهابية الأخرى البلعمة في الغشاء الزليلي للمريض، حيث ينتج النخر (موت الأنسجة) وتكاثر الخلايا (زيادة عدد الخلايا) عن إشعاع الغشاء الزليلي، وبالتالي يوقف التهاب الغشاء المفصلي مؤقتًا (وهي الحالة التي يتسم فيها الغشاء الزليلي مع الالتهاب ويحسن وظيفة المفصل الزليلي.

• الآثار الصحية للإربيوم: ليس للإربيوم دور بيولوجي حتى لو لوحظ أنه يحفز عملية التمثيل الغذائي، حيث من الصعب تحديد كمية الأربيوم الموجودة في جسم الإنسان، حيث تكون المستويات أعلى في العظام مع وجود كميات أقل في الكبد والكلى.

• الآثار البيئية للإربيوم: لا يشكل الإربيوم أي تهديد بيئي سواء كان للنباتات أو للحيوانات.