Érbio (Er)

O érbio (Er) é um lantanídeo, pertencente, então, aos metais terras-raras. Como os demais lantanídeos, apresenta semelhanças nas características químicas e físicas, como a coloração prateada e a baixa dureza de sua forma metálica. A reatividade dos lantanídeos também é bem semelhante, embora o érbio, mais pesado, seja menos reativo que os lantanídeos mais leves. O érbio também se estabiliza na forma de um cátion trivalente em solução.

O érbio é comercialmente extraído da monazita, bastnasita e xenotima, sendo esta última a que possui maior concentração de érbio. O érbio metálico pode ser obtido via redução com cálcio metálico. Há poucas aplicações para o érbio, porém destaca-se o seu óxido, responsável por prover coloração rosa para vidros e porcelanas. O érbio não é considerado um elemento tóxico e foi descoberto por Carl Gustaf Mosander, baseado nas análises da rocha yttria.

Leia também: Lantânio — detalhes sobre o mais leve dos lantanídeos

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre o érbio
• 2 - Propriedades do érbio
• 3 - Características do érbio
• 4 - Onde o érbio é encontrado?
• 5 - Obtenção do érbio
• 6 - Aplicações do érbio
• 7 - Precauções com o érbio
• 8 - História do érbio

Resumo sobre o érbio

• O érbio (Er) é o lantanídeo de número atômico 68.

• Como os demais lantanídeos, tem coloração prateada na sua forma metálica, sendo também um metal de baixa dureza.

• É menos reativo que os lantanídeos mais leves.

• Apresenta-se em solução como um cátion trivalente.

• É extraído comercialmente da monazita, bastnasita e xenotima.

• Existem poucas aplicações de érbio, porém destaca-se seu uso em lasers e em pigmento rosa para vidros e cerâmicas.

• Como outros lantanídeos, foi descoberto por meio dos trabalhos de Carl Gustaf Mosander.

Propriedades do érbio

• Símbolo: Er

• Número atômico: 68

• Massa atômica: 167,259 u.m.a

• Ponto de fusão: 1529 °C

• Ponto de ebulição: 2868 °C

• Eletronegatividade: 1,24

• Densidade: 9,066 g.cm⁻³ (25 °C)

• Distribuição eletrônica: [Xe] 4f¹² 6s²

• Série química: lantanídeos; metais; elementos de transição interna; metais terras-raras.

Características do érbio

O érbio (Er) é um lantanídeo de número atômico 68. Os lantanídeos, de maneira geral, têm semelhanças em algumas propriedades físicas e químicas. Por exemplo, assim como os demais, o érbio apresenta uma coloração branca prateada, sendo um metal macio e com uma aparência brilhosa típica dos metais, mas que costuma sumir em contato com ar, dada a formação, ainda que lenta, de uma camada de óxido de érbio que é formada na superfície do metal. Nos lantanídeos mais pesados, como é o caso do érbio, essa camada de óxido protege o metal, tornando-o menos reativo.

O érbio tem semelhança reacional com os metais alcalino-terrosos, algo característico dos lantanídeos (embora európio e itérbio não sigam isso). Em solução, estabiliza-se na forma de um cátion Er³⁺, além de reagir lentamente com água fria e mais rapidamente com ácidos diluídos. Em temperaturas de 150-200 °C, o érbio pode entrar em ignição se estiver em contato com o ar. Em temperatura ambiente, acaba por reagir lentamente com os halogênios. Sua reatividade aumenta com o aquecimeto do meio, permitindo-lhe reagir mais rapidamente não só com os halogênios mas também com os ametais, tais como carbono, enxofre, gás nitrogêio, gás hidrogêio, silício e boro.

Veja também: Itérbio — detalhes sobre outro lantanídeo

Onde o érbio é encontrado?

Todos os lantanídeos são extraídos e encontrados de três minerais, principalmente: a monazita, (Ln, Th)PO₄; a bastnasita, LnFCO₃; e a xenotima (também é possível ler como xenótimo, xenotímio e xenotímia), (Y, Ln)PO₄. A xenotima costuma apresentar maiores teores de lantanídeos pesados, caso do érbio. De fato, o teor de érbio na xenotima é de 5,4% em massa, sendo de apenas 0,2% em massa de monazita e 35 mg.kg⁻¹ na bastnasita.

Os lantanídeos de número atômico par (o érbio tem número atômico 68) costumam ser mais frequentes que os de número atômico ímpar, embora os lantanídeos leves costumem ser mais frequentes que os pesados. O érbio apresenta uma concentração de 3,5 mg.kg⁻¹ na crosta terrestre, sendo um dos lantanídeos pesados mais frequentes.

Obtenção do érbio

Os minerais que têm maior concentração de érbio, como a xenotima, passam por processos de tratamento e concentração, ou seja, buscam aumentar a concentração de metais terras-raras em solução e retiram contaminantes.

No caso, a xenotima pode ser tratada via lixiviação básica (com NaOH a quente) ou ácida (com ácido sulfúrico). Nisso, são formados precipitados de metais terras-raras: hidróxidos, se por meio de lixiviação básica, ou sulfatos, se por meio de lixiviação ácida.

Posteriormente, o tório presente (contaminante comum nesses casos) é retirado por utilização de ácido clorídrico em ebulição em pH = 3,5, o que permite a dissolução apenas dos metais terras-raras. Assim, eles são separados por duas técnicas analíticas: extração por solvente (o fosfato de tributila é um solvente muito usado) ou por troca iônica. Ambas as técnicas apresentam bom rendimento, atingindo altos níveis de pureza. O único problema da troca iônica é que ela é muito lenta, não sendo recomendada para processos de larga escala.

Como diversos outros lantanídeos, o érbio metálico pode ser obtido via redução com cálcio metálico fundido. A reação ocorre em temperaturas da ordem dos 1400 °C, e todo o érbio é convertido a fluoreto de érbio, ErF₃. Depois, é misturado com o cálcio, havendo a redução do érbio a érbio metálico:

³/₂ Ca (l) + ErF₃ (l) → ³/₂ CaF₂ (l) + Er (l)

Aplicações do érbio

Os lantanídeos mais pesados têm usos mais restritos e minoritários se comparados aos mais leves da série. O érbio pode ser utilizado como amplificador de sinais em cabos de fibra óptica. Também pode ser dopado em granadas de ítrio e alumínio, formando lasers (Er:YAG), usados para remoção de cicatrizes, por exemplo.

O érbio é também um agente colorante, algo muito comum entre os lantanídeos. O óxido de érbio, Er₂O₃, provê uma coloração rosa para vidros e porcelanas. O érbio também tem encontrado usos na metalurgia, em que uma pequena adição do elemento ao vanádio é capaz de lhe prover mais dureza e trabalhabilidade.

Acesse também: Praseodímio (Pr) — outro lantanídeo usado como agente colorante

Precauções com o érbio

O érbio não tem papel biológico e não é considerado um elemento tóxico, como boa parte dos lantanídeos. Os estudos de lantanídeos com metais dizem que a toxicidade é muito dependente da forma como o érbio é introduzido no organismo. Assim, sabe-se que sua absorção via oral é baixa.

A inalação de vapores ou poeiras sempre deve ser evitada, uma vez que tais particulados podem ser alojar nos pulmões. Os lantanídeos — e, assim sendo, o érbio — tendem a se acumular no fígado, baço, rins e ossos.

História do érbio

A descoberta do érbio não veio com um clássico “eureka”, mas sim em uma série de etapas, sendo inextricavelmente ligado à descoberta de mais novos elementos, que os habitantes de uma pequena cidade sueca jamais poderiam ter previsto. Tudo se iniciou em 1787, quando o tenente do Exército Real Sueco, Carl Arrhenius, coletou uma rocha de coloração preta da cidade de Ytterby, localizada a 16 quilômetros da capital, Estocolmo.

As análises químicas da rocha revelaram que ela continha uma nova “terra” (o que hoje entendemos como um óxido, mas que na época poderia ser considerado um elemento), a qual recebeu o nome de yttria (ítria, em tradução livre) em homenagem à cidade em que foi descoberta.

Os trabalhos de Antoine Lavoisier, que permitiram a descoberta da oxidação, fizeram com que cientistas contemporâneos repensassem o conceito de “elemento”, além de abandonar a teoria do flogisto e investigar a extração de elementos metálicos de óxidos. Nesse contexto, de volta à Suécia, Carl Gustaf Mosander aplicou novas técnicas de redução para transformar o óxido ítria em ítrio.

Apenas a partir daí é que foi percebido que tal óxido não continha apenas ítria (incolor) como também dois outros óxidos que poderiam ser isolados da amostra original: uma substância amarela, que recebeu o nome de óxido de érbio, e outra, de coloração roxa pálida, que recebeu o nome de óxido de térbio.

Em 1843, Mosander publicou a descoberta de érbio e térbio, mesmo preocupado com a pureza desses dois novos elementos. Posteriormente, submetidos a avaliações sistemáticas por uma extensa e briosa equipe de químicos e geólogos pelas próximas décadas, o érbio e o térbio de Mosander se mostraram não sendo a mistura de dois elementos, mas sim de sete: além de érbio e térbio, também foram descobertos itérbio, escândio, túlio, hólmio e gadolínio. A separação dos elementos era muito difícil, e, apenas em 1907, outro elemento conseguiu ser separado de uma amostra de itérbio: o lutécio.

Crédito de imagem

^[1]Sandra Moraes / Shutterstock

Fontes

CORDIER, D. J. Rare Earths. In: Mineral Commodity Summaries. p. 144-145. U. S. Geological Survey: Reston, Virginia, 2024.

COTTON, S. Lanthanide and Actinide Chemistry. 1. ed. John Wiley & Sons: Chichester, West Sussex, Inglaterra, 2006.

COTTON, S. Scandium, Yttrium & Lanthanides: Inorganic & Coordination Chemistry. In: Encyclopedia of Inorganic Chemistry. 2. ed. Wiley: Nova Jersey, 2005.

HAYNES, W. M. (ed.) CRC Handbook of Chemistry and Physics. 95^a ed. CRC Press: 2014.

HOUSECROFT, C. E.; SHARPE, A. G. Inorganic Chemistry. 2. ed. Pearson Education Limited: Londres, 2005.

LUCAS, J. et al. Rare Earths: Science, Technology, Production and Use. Elsevier: 2015, Oxford.

PIGUET, C. Extricating erbium. Nature Chemistry. v. 6, n. 370, mar. 2014.