Europium
Europium adalah sebuah unsur kimia dengan lambang Eu dan nomor atom 63. Europium merupakan logam berwarna putih keperakan dari deret lantanida yang mudah bereaksi dengan udara sehingga membentuk lapisan oksida berwarna gelap. Europium adalah unsur yang paling reaktif secara kimia, paling ringan, dan paling lunak di antara unsur-unsur lantanida. Logam ini cukup lunak sehingga dapat dipotong dengan pisau. Europium ditemukan pada tahun 1896 dan untuk sementara diberi nama Σ; pada tahun 1901, unsur ini dinamai berdasarkan Eropa. Europium biasanya memiliki bilangan oksidasi +3, seperti anggota deret lantanida lainnya, tetapi senyawa dengan bilangan oksidasi +2 juga umum ditemukan. Semua senyawa europium dengan bilangan oksidasi +2 bersifat sedikit reduktif karena cenderung teroksidasi menjadi keadaan +3 yang lebih stabil. Europium tidak memiliki peran biologis yang signifikan, tetapi relatif tidak beracun dibandingkan logam berat lainnya. Sebagian besar penggunaan europium memanfaatkan sifat fosforesensi dari senyawa-senyawanya. Europium merupakan salah satu unsur tanah jarang yang paling langka di Bumi.
Etimologi
Penemunya, Eugène-Anatole Demarçay, menamai unsur ini berdasarkan nama benua Eropa.
Sifat fisik
Europium adalah logam yang ulet, dengan tingkat kekerasan yang mirip dengan timbal. Europium mengkristal dalam struktur kisi kubus berpusat-badan. Di antara unsur-unsur lantanida, europium bersama iterbium, memiliki volume terbesar per mol logam. Pengukuran magnetik menunjukkan bahwa hal ini merupakan akibat dari kedua logam tersebut yang secara efektif bersifat divalen, sedangkan unsur-unsur lantanida lainnya merupakan logam trivalen.
Sifat kimia
Kimia europium secara umum merupakan kimia khas unsur lantanida, tetapi europium adalah lantanida yang paling reaktif. Europium dengan cepat mengalami oksidasi di udara, bahkan oksidasi pada seluruh bagian sampel berukuran sekitar satu sentimeter dapat terjadi dalam beberapa hari. Reaktivitasnya terhadap air sebanding dengan kalsium, dengan reaksi:
Karena reaktivitasnya yang tinggi, sampel europium padat jarang memiliki tampilan mengilap seperti logam europium yang baru, bahkan ketika dilapisi dengan lapisan pelindung berupa minyak mineral. Europium dapat terbakar di udara pada suhu 150–180 °C dan membentuk europium(III) oksida:
Europium mudah larut dalam asam sulfat encer dan menghasilkan larutan berwarna merah muda pucat yang mengandung ion :
Eu(II) vs. Eu(III)
Meskipun biasanya berada dalam bilangan oksidasi +3, europium dengan mudah membentuk senyawa dalam bilangan oksidasi +2. Sifat ini tidak umum pada sebagian besar lantanida, yang hampir selalu membentuk senyawa dengan bilangan oksidasi +3. Bilangan oksidasi +2 pada europium memiliki konfigurasi elektron 4f7, karena kulit-f yang terisi setengah memberikan kestabilan yang lebih besar. Dalam hal ukuran dan bilangan koordinasi, europium(II) memiliki kemiripan dengan barium(II). Sulfat dari barium and europium(II) juga sama-sama sangat sukar larut dalam air. Europium divalen merupakan agen pereduksi lemah dan dapat teroksidasi oleh udara menjadi senyawa Eu(III). Dalam kondisi anaerob, terutama pada lingkungan geotermal, bentuk divalen ini cukup stabil sehingga cenderung masuk ke dalam mineral kalsium dan unsur-unsur alkali tanah lainnya. Proses pertukaran ion ini menjadi dasar terjadinya "anomali europium negatif", yaitu rendahnya kandungan europium dalam banyak mineral lantanida seperti monasit dibandingkan dengan kelimpahan yang diperkirakan berdasarkan komposisi kondrit. Bastnäsit cenderung menunjukkan anomali europium negatif yang lebih kecil dibandingkan monasit dan karena itu saat ini menjadi sumber utama europium. Pengembangan metode yang mudah untuk memisahkan europium divalen dari lantanida lainnya yang bersifat trivalen membuat europium dapat diperoleh meskipun terdapat dalam konsentrasi rendah, sebagaimana biasanya ditemukan di alam.
Senyawa
Senyawa europium cenderung berada dalam bilangan oksidasi trivalen (+3) pada sebagian besar kondisi. Umumnya, senyawa-senyawa ini memiliki Eu(III) yang berikatan dengan 6–9 ligan donor oksigen. Sulfat, nitrat, dan klorida Eu(III) larut dalam air atau pelarut organik polar. Kompleks europium yang bersifat lipofilik sering memiliki ligan yang mirip dengan asetilasetonat, seperti EuFOD.
Halida
Logam europium bereaksi dengan semua unsur halogen:
- 2 Eu + 3 X2 → 2 EuX3 (X = F, Cl, Br, I)
Reaksi ini menghasilkan europium(III) fluorida (EuF3) berwarna putih, europium(III) klorida (EuCl3) berwarna kuning, europium(III) bromida (EuBr3) berwarna abu-abu, dan europium(III) iodida (EuI3) yang tidak berwarna. Europium juga membentuk dihalida yang sesuai, yaitu europium(II) fluorida (EuF2) berwarna kuning kehijauan, europium(II) klorida (EuCl2) yang tidak berwarna (tetapi menunjukkan fluoresensi biru terang di bawah sinar UV), europium(II) bromida (EuBr2) yang tidak berwarna, dan europium(II) iodida (EuI2) berwarna hijau.
Kalkogenida dan pniktida
Europium membentuk senyawa stabil dengan semua unsur kalkogen, tetapi kalkogen yang lebih berat (S, Se, dan Te) cenderung menstabilkan bilangan oksidasi yang lebih rendah. Tiga jenis oksida europium yang diketahui adalah europium(II) oksida (EuO), europium(III) oksida (Eu2O3), dan oksida valensi campuran Eu3O4, yang mengandung Eu(II) dan Eu(III). Selain itu, kalkogenida utama europium adalah europium(II) sulfida (EuS), europium(II) selenida (EuSe), dan europium(II) telurida (EuTe): ketiganya merupakan padatan berwarna hitam. Europium(II) sulfida dibuat dengan mereaksikan oksida europium dengan belerang pada suhu yang cukup tinggi untuk menguraikan Eu2O3:
- Eu2O3 + 3 H2S → 2 EuS + 3 H2O + S
Nitrida utama europium adalah europium(III) nitrida (EuN).
Isotop
Europium yang terdapat secara alami terdiri dari dua isotop, yaitu 151Eu dan 153Eu, yang terdapat dalam jumlah yang hampir sama. Isotop 153Eu sedikit lebih melimpah, dengan kelimpahan alami sekitar 52,2%. Meskipun 153Eu stabil, 151Eu ternyata tidak sepenuhnya stabil terhadap peluruhan alfa, dengan waktu paruh sekitar tahun. Hal ini menyebabkan sekitar satu peluruhan alfa setiap dua menit pada setiap kilogram europium alami. Selain radioisotop alami 151Eu, telah diketahui 39 radioisotop europium buatan, mulai dari 130Eu hingga 170Eu. Isotop-isotop yang paling stabil di antaranya adalah 150Eu dengan waktu paruh 36,9 tahun, 152Eu dengan waktu paruh 13,516 tahun, 154Eu dengan waktu paruh 8,592 tahun, dan 155Eu dengan waktu paruh 4,742 tahun. Semua isotop lainnya memiliki waktu paruh kurang dari 100 hari, dan sebagian besar memiliki waktu paruh kurang dari 3 menit.
Unsur ini juga memiliki 27 keadaan metastabil. Yang paling stabil di antaranya adalah 150mEu dengan waktu paruh 12,8 jam, 152m1Eu dengan waktu paruh 9,3116 jam, dan 152m5Eu dengan waktu paruh 96 menit. Mode peluruhan utama untuk isotop yang lebih ringan daripada 153Eu adalah penangkapan elektron yang menghasilkan isotop-isotop samarium. Sementara itu, isotop yang lebih berat daripada 153Eu terutama mengalami peluruhan beta minus yang menghasilkan isotop-isotop gadolinium.
Europium sebagai produk fisi nuklir
Europium dapat dihasilkan melalui fisi nuklir. Isotop 155Eu (waktu paruh 4,742 tahun) memiliki hasil fisi sebesar 0,033% dari 235U yang mengalami fisi akibat neutron termal. Hasil fisi isotop-isotop europium relatif rendah karena isotop tersebut berada di dekat batas atas rentang massa produk fisi.
Seperti halnya lantanida lainnya, banyak isotop europium memiliki penampang lintang penangkapan neutron yang tinggi, bahkan sering kali cukup tinggi sehingga dapat bertindak sebagai racun neutron.
151Eu merupakan produk peluruhan beta dari 151Sm. Isotop 151Sm tidak termasuk dalam hasil fisi yang disebutkan di atas. Namun, karena 151Sm memiliki waktu paruh yang panjang dan waktu rata-rata yang singkat sebelum menangkap neutron, sebagian besar 151Sm akhirnya berubah menjadi 152Sm melalui penangkapan neutron.
152Eu (waktu paruh 13,517 tahun) dan 154Eu (waktu paruh 8,592 tahun) tidak dapat terbentuk melalui peluruhan beta karena 152Sm dan 154Sm merupakan isotop yang tidak radioaktif. Namun, 154Eu merupakan satu-satunya nuklida "berperisai" berumur panjang, selain 134Cs, yang memiliki hasil fisi lebih dari 2,5 ppm fisi. Jumlah 154Eu yang lebih besar dihasilkan melalui aktivasi neutron terhadap sebagian besar 153Eu yang bersifat nonradioaktif. Akan tetapi, berdasarkan nilai penampang lintangnya, sebagian besar 154Eu ini kemudian mengalami penangkapan neutron lebih lanjut dan diubah menjadi 155Eu dan 156Eu, yang pada akhirnya mengalami transformasi menjadi gadolinium.
Keterjadian
Europium tidak ditemukan di alam sebagai unsur bebas. Banyak mineral mengandung europium, dengan sumber terpenting antara lain bastnäsit, monasit, xenotim, dan loparit-(Ce).
Berkurang atau bertambahnya kandungan europium dalam mineral dibandingkan dengan unsur-unsur tanah jarang lainnya dikenal sebagai anomali europium. Europium sering digunakan dalam penelitian unsur renik pada bidang geokimia dan petrologi untuk memahami proses pembentukan batuan beku, yaitu batuan yang terbentuk dari pendinginan magma atau lava. Karakter anomali europium yang ditemukan dapat membantu merekonstruksi hubungan antara berbagai batuan dalam suatu kelompok batuan beku. Kelimpahan median europium di kerak Bumi adalah sekitar 2 ppm. Nilai kelimpahan unsur-unsur yang lebih jarang dapat bervariasi menurut lokasi hingga beberapa orde besaran.
Europium divalen (Eu2+) dalam jumlah kecil berperan sebagai aktivator fluoresensi biru terang pada beberapa sampel mineral fluorit (CaF2). Reduksi dari Eu3+ menjadi Eu2+ dipicu oleh iradiasi dengan partikel berenergi tinggi. Contoh yang paling terkenal berasal dari daerah sekitar Weardale dan wilayah di sekitarnya di Inggris bagian utara. Fluorit yang ditemukan di daerah tersebut menjadi dasar penamaan fenomena fluoresensi pada tahun 1852, meskipun baru jauh kemudian diketahui bahwa europium merupakan penyebabnya.
Dalam astrofisika, keberadaan europium dalam spektrum bintang dapat digunakan untuk mengklasifikasikan bintang serta membantu menjelaskan bagaimana dan di mana sebuah bintang terbentuk. Sebagai contoh, para astronom menggunakan perbandingan kadar europium terhadap besi pada bintang LAMOST J112456.61+453531.3 untuk mengusulkan bahwa proses akresi yang membentuk bintang tersebut terjadi pada tahap yang relatif akhir.
Produksi
Europium berasosiasi dengan unsur-unsur tanah jarang lainnya, sehingga penambangannya dilakukan bersama dengan unsur-unsur tersebut. Pemisahan unsur-unsur tanah jarang dilakukan pada tahap pengolahan berikutnya. Unsur-unsur tanah jarang ditemukan dalam jumlah yang dapat ditambang pada mineral bastnäsit, loparit-(Ce), xenotim, dan monasit. in mineable quantities. Bastnäsit merupakan kelompok mineral fluorokarbonat dengan rumus Ln(CO3)(F,OH). Monasit merupakan kelompok mineral ortofosfat dengan rumus (Ln menunjukkan campuran semua unsur lantanida kecuali prometium). Loparit-(Ce) merupakan oksida, sedangkan xenotim merupakan ortofosfat (Y,Yb,Er,...)PO4. Monasit juga mengandung torium dan itrium, sehingga penanganannya menjadi lebih rumit karena torium dan produk peluruhannya bersifat radioaktif. Untuk mengekstraksi unsur dari bijih dan memisahkan masing-masing lantanida, telah dikembangkan berbagai metode. Pemilihan metode bergantung pada konsentrasi dan komposisi bijih, serta distribusi masing-masing lantanida dalam konsentrat yang dihasilkan. Pemanggangan bijih, kemudian dilanjutkan dengan pelindian menggunakan asam dan basa, digunakan terutama untuk menghasilkan konsentrat lantanida. Jika serium merupakan lantanida yang dominan, serium(III) diubah menjadi serium(IV) dan kemudian diendapkan. Pemisahan lebih lanjut melalui ekstraksi pelarut atau kromatografi pertukaran ion menghasilkan fraksi yang diperkaya europium. Fraksi ini kemudian direduksi menggunakan seng, seng/amalgam, elektrolisis, atau metode lainnya untuk mengubah europium(III) menjadi europium(II). Europium(II) bereaksi dengan cara yang mirip dengan logam alkali tanah, sehingga dapat diendapkan sebagai karbonat atau diendapkan bersama barium sulfat. Logam europium dapat diperoleh melalui elektrolisis campuran EuCl3 dan NaCl (atau CaCl2) cair dalam sel grafit. Grafit digunakan sebagai katoda sekaligus anoda sesuai konfigurasi elektrolisis yang digunakan. Produk lainnya adalah gas klorin.
Beberapa deposit besar menghasilkan atau pernah menghasilkan bagian yang signifikan dari produksi dunia. Deposit bijih besi Bayan Obo di Mongolia Dalam mengandung sejumlah besar bastnäsit dan monasit. Dengan perkiraan 36 juta ton oksida unsur tanah jarang, Bayan Obo merupakan deposit terbesar yang diketahui. Aktivitas pertambangan di Bayan Obo menjadikan Tiongkok sebagai pemasok unsur tanah jarang terbesar pada tahun 1990-an. Namun, hanya sekitar 0,2% kandungan unsur tanah jarang di deposit tersebut yang berupa europium. Sumber unsur tanah jarang terbesar kedua antara 1965 hingga penutupannya pada akhir 1990-an adalah tambang tanah jarang Mountain Pass di California. Bastnäsit yang ditambang di sana sangat kaya akan unsur tanah jarang ringan (La-Gd, Sc, and Y) dan hanya mengandung sekitar 0,1% europium. Sumber besar lainnya adalah loparit yang ditemukan di Semenanjung Kola. Mineral ini mengandung hingga 30% unsur tanah jarang, selain niobium, tantalum, dan titanium, dan merupakan sumber terbesar unsur-unsur tersebut di Rusia.
Sejarah
Meskipun europium terdapat dalam sebagian besar mineral yang juga mengandung unsur-unsur tanah jarang lainnya, kesulitan dalam memisahkan unsur-unsur tersebut menyebabkan europium baru berhasil diisolasi pada akhir abad ke-19. Pada tahun 1885, William Crookes pertama kali mengamati beberapa garis spektrum yang tidak biasa dalam spektrum optik bijih samarium–itrium. Pada tahun 1892, Paul-Émile L. de Boisbaudran memperoleh fraksi basa dari konsentrat samarium–gadolinium yang menunjukkan garis-garis spektrum yang tidak dapat dijelaskan oleh keberadaan samarium maupun gadolinium. Kimiawan Prancis Eugène-Anatole Demarçay kemudian melakukan penelitian secara lebih rinci terhadap garis-garis spektrum tersebut. Pada tahun 1896, dia menduga bahwa sampel unsur yang baru ditemukan, yaitu samarium, telah terkontaminasi oleh unsur yang belum diketahui. Demarçay berhasil mengisolasi unsur tersebut pada tahun 1901, kemudian menamakannya europium, yang namanya diambil dari Eropa. Pada tahun 1905, Crookes mengonfirmasi penemuan tersebut dan mengamati spektrum fosforesen dari unsur-unsur tanah jarang, termasuk spektrum yang kemudian diketahui berasal dari europium.
Aplikasi
Dibandingkan dengan sebagian besar unsur lainnya, aplikasi komersial europium relatif sedikit dan cukup khusus. Hampir selalu, sifat fosforesensinya dimanfaatkan, baik dalam bilangan oksidasi +2 maupun +3.
Europium digunakan sebagai dopan pada beberapa jenis kaca dalam laser dan perangkat optoelektronik lainnya. Europium oksida (Eu2O3) banyak digunakan sebagai fosfor merah pada televisi dan lampu fluoresen, serta sebagai pengaktif untuk fosfor berbasis itrium. Layar televisi berwarna mengandung sekitar 0,5–1 g of europium oksida. Europium trivalen menghasilkan fosfor merah, sedangkan luminesensi europium divalen sangat bergantung pada komposisi struktur inangnya. Luminesensi mulai dari sinar ultraungu hingga merah tua dapat dihasilkan. Dua jenis fosfor berbasis europium, yaitu merah dan biru, jika dikombinasikan dengan fosfor terbium terbium berwarna kuning/hijau, dapat menghasilkan cahaya "putih". Suhu warna cahaya tersebut dapat diubah dengan mengatur perbandingan atau komposisi tertentu dari masing-masing fosfor. Sistem fosfor ini umumnya ditemukan pada lampu fluoresen berbentuk spiral. Penggabungan ketiga jenis fosfor tersebut merupakan salah satu cara untuk membuat sistem trikromatik pada layar televisi dan komputer. Sebagai bahan tambahan, europium sangat efektif dalam meningkatkan intensitas fosfor merah. Europium juga digunakan dalam pembuatan kaca fluoresen untuk meningkatkan efisiensi keseluruhan lampu fluoresen. Salah satu fosfor dengan efek pijar setelah cahaya (afterglow) yang umum digunakan, selain seng sulfida yang didoping tembaga, adalah stronsium aluminat yang didoping europium. Fluoresensi europium digunakan untuk mempelajari interaksi biomolekuler dalam proses penemuan obat. Europium juga digunakan dalam fosfor antipemalsuan pada uang kertas euro.
Salah satu aplikasi yang hampir tidak lagi digunakan sejak diperkenalkannya magnet superkonduktor yang terjangkau adalah penggunaan kompleks europium, seperti Eu(fod)3, sebagai pereaksi penggeser dalam spektroskopi NMR. Pereaksi penggeser kiral, seperti Eu(hfc)3, masih digunakan untuk menentukan kemurnian enantiomerik.
Senyawa europium digunakan untuk menandai antibodi agar antigen dapat dideteksi dengan lebih sensitif dalam cairan tubuh, yaitu dalam suatu metode imunoasai. Ketika antibodi yang diberi label europium ini berikatan dengan antigen tertentu, kompleks yang terbentuk dapat dideteksi melalui fluoresensi yang dirangsang oleh laser.
Pencegahan
Tidak ada indikasi yang jelas bahwa europium memiliki sifat beracun yang lebih tinggi dibandingkan dengan logam berat lainnya. Europium klorida, europium nitrat, dan europium oksida telah diuji toksisitasnya. Europium klorida menunjukkan LD50 akut secara intraperitoneal sebesar 550 mg/kg, sedangkan LD50 akut secara oral adalah 5.000 mg/kg. Europium nitrat menunjukkan LD50 intraperitoneal yang sedikit lebih rendah, yaitu 320 mg/kg, sementara toksisitas secara oral berada di atas 5.000 mg/kg. Serbuk logam europium dapat menimbulkan bahaya kebakaran dan ledakan.
Referensi
Pranala luar
Sumber dan atribusi
Konten artikel ini diadaptasi dari Wikipedia bahasa Indonesia, revisi 29619942 (2026-08-23T08:28:41Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Mohon gunakan konten ini secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.