铕在恒星中几乎完全通过r-过程（快速中子捕获）合成，发生在超新星爆发和中子星合并等灾变事件中。与大多数轻镧系元素（这些元素显著受到s-过程贡献）不同，铕约95%由r-过程主导，使其成为这种爆炸性核合成过程最纯净的示踪剂之一。
铕在宇宙中的丰度（按原子数计）约为氢的9.7×10⁻¹³倍，使其丰度比铈低约1000倍，成为宇宙中最稀有的镧系元素之一。这种极端稀有性源于它几乎完全通过剧烈的r过程事件产生，而此类事件的发生频率远低于AGB恒星中的s过程。铕是r过程的特征元素。
恒星中铕/铁（Eu/Fe）比值是星系化学增丰历史的关键指标。古老贫金属星呈现高Eu/Fe比值，表明第一代大质量超新星通过快中子俘获过程（r-过程）迅速为星系富集了铕等元素。年轻恒星则显示较低Eu/Fe比值，反映了Ia型超新星（不产生铕）贡献的持续增加以及星系逐步的化学演化过程。
对2017年探测到的中子星合并事件GW170817（即千新星）的光谱观测显示，其信号特征与包括铕在内的大量重元素合成相符。理论模型表明，这一单一事件产生了数个地球质量的铕，证实了中子星合并是r过程元素的主要产生场所。这些观测彻底改变了我们对宇宙中重稀土元素起源的理解。
铕（Europium）以欧洲大陆命名，延续了以地理位置命名元素的传统。其发现者选择此名以纪念欧洲——这片孕育了众多稀土化学先驱的土地。铕是少数以大陆而非人物、特定地点或化学性质命名的元素之一。
Europium was discovered in 1896 by the French chemist 欧仁-阿纳托尔·德马尔赛 (1852-1903) in Paris. Demarçay detected unusual spectral lines in concentrated samarium samples, suggesting the presence of a new element. Using spectroscopy, a technique in which he excelled despite partial blindness following a laboratory explosion, Demarçay gradually isolated the new element through repeated fractional crystallizations of contaminated samarium nitrate.
1901年，德马尔赛经过五年细致工作，获得了纯度足以进行完整表征的铕样品。他确定了铕独特的光谱特性，并证明这确实是一种新元素而非已知杂质。德马尔赛的发现很快得到其他欧洲化学家的证实。直到1937年，纯金属铕才通过电解还原法成功分离。
铕在地壳中的平均浓度约为2 ppm，是第51位最丰富的元素，与硫的含量相当。在轻镧系元素中，铕是最稀有的稀土元素，这反映了其通过r-过程在宇宙中的有限产量。含有铕的主要矿物是氟碳铈矿（(Ce,La,Nd,Eu)CO₃F），其中铕约占稀土含量的0.1-0.2%，以及独居石（(Ce,La,Nd,Eu,Th)PO₄），其中铕占0.05-0.1%。
全球氧化铕年产量约为400至600吨，是产量最低的稀土元素之一。中国占据全球产量的85%-90%，位居主导地位，其次为美国和澳大利亚。由于其相对稀缺性及高价值专业应用，铕是价格最昂贵的稀土之一，氧化铕典型价格为每公斤200至500美元，具体取决于纯度和市场行情。
金属铕主要通过以下方法生产：在惰性气氛中高温下用金属镧还原氧化铕（Eu₂O₃），或通过电解熔融氯化铕。全球金属铕年产量约为100-150吨。从荧光灯和废旧屏幕中回收的铕约占总供应量的1-2%，尽管随着先进分离技术和高价格带来的经济激励，回收率正在逐步提高。
铕（符号Eu，原子序数63）是镧系元素中的第七个元素，属于元素周期表f区的稀土元素。其原子含有63个质子，通常有90个中子（对应最丰富的同位素\(\,^{153}\mathrm{Eu}\)），以及63个电子，电子构型为[Xe] 4f⁷ 6s²。
铕是最活泼的镧系元素，具有显著异常的物理性质。它是稀土金属中质地最软、延展性和可塑性最强的，可以像钠一样用刀轻松切割。铕在所有镧系元素中密度最低（5.24克/立方厘米），甚至低于铁的密度。与大多数采用六方密堆积结构的镧系元素不同，铕在室温下以体心立方结构结晶。
Europium melts at 822 °C (1095 K) and boils at 1529 °C (1802 K), having the lowest melting and boiling points of all lanthanides. This relative volatility paradoxically facilitates its purification by vacuum distillation. Europium is a poor electrical conductor, with conductivity about 50 times lower than that of copper. Europium is paramagnetic at room temperature and exhibits complex magnetic properties at low temperatures.
铕具有极高的反应活性，在空气中迅速氧化形成黄绿色氧化层，该氧化层无法保护金属本体。金属铕必须储存在矿物油中或惰性氩气氛围下。其粉末状形态在空气中会自燃，甚至在室温下也能与水剧烈反应。铕在空气中燃烧时易产生特征性的亮红橙色火焰。
Melting point of europium: 1095 K (822 °C).
Boiling point of europium: 1802 K (1529 °C).
Europium is the most reactive lanthanide, oxidizing rapidly in air and reacting vigorously with water.
| 同位素 / 符号 | 质子（Z） | 中子（N） | 原子质量（u） | 天然丰度 | 半衰期 / 稳定性 | 衰变 / 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 铕-151 — \(\,^{151}\mathrm{Eu}\,\) | 63 | 88 | 150.919850 u | ≈ 47.81% | 稳定的 | 铕的次要稳定同位素，约占天然总量的48%。 |
| 铕-153 — \(\,^{153}\mathrm{Eu}\,\) | 63 | 90 | 152.921230 u | ≈ 52.19% | 稳定的 | 铕的主要稳定同位素，约占天然总量的52%。 |
| 铕-152 — \(\,^{152}\mathrm{Eu}\,\) | 63 | 89 | 151.921745 u | 合成 | 约13.54年 | 放射性（EC、β⁻、β⁺）。强伽马辐射源，用于辐射探测器校准。 |
| 铕-154 — \(\,^{154}\mathrm{Eu}\,\) | 63 | 91 | 153.922979 u | 合成 | ≈ 8.59 年 | 放射性（β⁻）。伽马射线发射体，核反应堆中的活化产物。 |
| 铕-155 — \(\,^{155}\mathrm{Eu}\,\) | 63 | 92 | 154.922893 u | 合成 | ≈ 4.76年 | 放射性（β⁻）。重要的裂变产物，用于核研究。 |
注意：:
Electron shells: 电子如何围绕原子核组织.
铕有63个电子，分布在六个电子壳层上。其电子排布[Xe] 4f⁷ 6s²因4f亚层半满（14个可能位置中占据7个电子）而特别稳定，根据洪德规则，这提供了额外的稳定性。该排布也可写作：K(2) L(8) M(18) N(18) O(25) P(2)，或完整形式：1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f⁷ 5s² 5p⁶ 6s²。
K层（n=1）: contains 2 electrons in the 1s subshell. This inner shell is complete and very stable.
L壳层（n=2）: contains 8 electrons distributed as 2s² 2p⁶. This shell is also complete, forming a noble gas configuration (neon).
M壳层 (n=3): contains 18 electrons distributed as 3s² 3p⁶ 3d¹⁰. This complete shell contributes to electronic shielding.
N壳层（n=4）: contains 18 electrons distributed as 4s² 4p⁶ 4d¹⁰. This shell forms a stable and complete structure.
O壳层（n=5）: contains 25 electrons distributed as 5s² 5p⁶ 4f⁷ 5d⁰. The seven half-filled 4f electrons characterize the chemistry of europium.
P壳层 (n=6): contains 2 electrons in the 6s² subshell. These electrons are the outer valence electrons of europium.
Europium effectively has 9 价电子: seven 4f⁷ electrons and two 6s² electrons. Europium exhibits two stable oxidation states: +2 and +3. The +3 state is the most common, where europium loses its two 6s electrons and one 4f electron to form the Eu³⁺ ion with the configuration [Xe] 4f⁶. This ion is responsible for the intense red luminescence that makes europium famous.
+2价态在镧系元素中并不常见，但由于Eu²⁺离子具有半满的4f⁷电子构型（电子排布为[Xe] 4f⁷），对铕而言尤为稳定。这种特殊的稳定性使得许多铕(II)化合物得以存在：EuO（氧化物）、EuCl₂（氯化物）、EuSO₄（硫酸盐）以及多种卤化物。铕(II)还表现出发光特性，通常发射蓝绿色光。
铕在+2和+3价态之间容易转换的特性使其成为一种优异的氧化还原指示剂。在水溶液中，铕(II)是一种中等强度的还原剂，在氧气存在下会逐渐氧化为铕(III)。这种丰富的氧化还原化学性质使铕区别于其他轻镧系元素，并在某些化学性质上更接近钡、锶等碱土金属。
铕对氧极为活泼，在空气中迅速氧化，形成黄绿色的Eu₂O₃（氧化铕(III)）层，该层会不断开裂剥落，无法保护底层金属。细碎的铕在空气中会自燃，甚至在室温下也能与水剧烈反应。铕在空气中易燃烧，产生特征性的亮红橙色火焰：4Eu + 3O₂ → 2Eu₂O₃。细铕粉末具有自燃性，必须在惰性气氛中操作。
铕在室温下与水剧烈反应，生成氢氧化铕(III)并释放氢气，伴随可见气泡：2Eu + 6H₂O → 2Eu(OH)₃ + 3H₂↑。该反应放热且迅速加速；当样品足够大时，释放的氢气可能自燃。氢氧化铕(III)以粉白色凝胶状固体沉淀析出。铕与水的反应是所有镧系元素中最剧烈的之一。
铕与所有卤素剧烈反应生成三卤化物：2Eu + 3Cl₂ → 2EuCl₃。二卤化铕可通过金属铕还原三卤化物制得：Eu + 2EuCl₃ → 3EuCl₂。铕迅速溶于酸（甚至稀酸），剧烈释放氢气：2Eu + 6HCl → 2EuCl₃ + 3H₂↑，生成淡黄色的Eu³⁺溶液。
铕在中等温度下与氢气反应生成EuH₂氢化物，与硫反应生成EuS硫化物（一种有趣的磁性半导体），在高温下与氮气反应生成EuN氮化物，与碳反应生成EuC₂和Eu₂C₃碳化物。铕还形成许多有机金属和配位络合物，广泛应用于催化和合成化学领域。
铕最显著的特性是其强烈的发光性能。Eu³⁺离子是发光最强的镧系离子之一，在紫外或阴极射线激发下，会通过⁵D₀ → ⁷F₂跃迁发射出610-630纳米左右的纯红光。这种具有高量子产率（在优化基质中可达90%）的强烈红光发射，使铕成为所有显示和照明应用中标准的红色荧光粉。而Eu²⁺离子则能在蓝绿光波段（450-550纳米）同样以卓越的效率发光。
使铕声名鹊起的应用是1960年至2000年间，它作为红色荧光粉用于电视和电脑显示器的阴极射线管（CRT）屏幕。Y₂O₃:Eu³⁺荧光粉（氧化钇掺杂5-10%的铕）在电子轰击下，能以极高效率在611纳米处产生纯红色发光。与绿色（ZnS:Cu,Al）和蓝色（ZnS:Ag）荧光粉结合，实现了全色域色彩再现。一台典型的CRT电视的荧光涂层中含有0.5-2克铕。
随着21世纪初CRT屏幕的衰落，铕在现代液晶屏幕中找到了新的应用。液晶屏幕的白色LED背光使用铕磷光体将部分蓝色LED光转换为红光，从而产生平衡的白光。典型的磷光体包括(Sr,Ca)AlSiN₃:Eu²⁺（发出红橙光的氮化硅酸盐）或CaAlSiN₃:Eu²⁺。这一应用目前占全球铕需求的50-60%。
铕荧光粉对于现代显示器实现广色域至关重要。没有铕，液晶屏幕的红色还原能力会极差，尤其影响肤色和饱和图像的呈现。近年来的"量子点"显示器也使用含铕荧光粉进一步提升色彩质量。Eu³⁺发射光谱的卓越纯度（线宽5-10纳米）能够实现其他荧光粉无法达到的鲜艳饱和色彩。
铕在节能荧光灯和产生高质量白光的“三基色”荧光灯管中起着至关重要的作用。这些灯使用三种荧光粉的混合物：蓝色（BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺）、绿色（LaPO₄:Ce³⁺,Tb³⁺）和红色（Y₂O₃:Eu³⁺）。红色铕荧光粉对于实现高于80-85的高显色指数（CRI）绝对不可或缺，这对优质住宅和商业照明至关重要。
含铕的三基色荧光灯可将汞的紫外辐射（254纳米）转化为可见光，其效率达25-30%，是白炽卤素灯的3-4倍。一个典型的20瓦紧凑型荧光灯约含10-20毫克铕。通过调整三种荧光粉的相对比例，色温可从"暖白"（2700K）调节至"冷白"（6500K）。
铕在荧光灯中的使用在2005-2010年左右达到顶峰，随后随着LED的广泛采用而逐渐减少。现代白光LED也使用铕荧光粉，但用量较小（每个LED 1-5毫克），因为其效率更高。这一转变导致2010-2015年间全球市场铕供应暂时过剩，随后随着LCD和LED屏幕的增长而重新平衡。
铕广泛用于钞票、护照、身份证及官方文件的防伪发光油墨和颜料中。掺入油墨的有机金属铕配合物在紫外光（365纳米或254纳米）照射下呈现强烈的红色发光，可快速验证真伪。欧元、美元、日元及多数主要货币均采用铕标记。
现代安全应用使用复杂的铕配合物混合物，这些配合物具有不同的持续发光时间（从微秒到秒）、不同的发射波长以及不同的光谱响应。这些复杂的光谱特征极难被伪造者复制。一些纸币使用“转换荧光粉”，其中铕的发射波长与激发波长不同，从而产生可见的颜色变化。
除了纸币，铕还用于标记正品药品、原装汽车零部件、艺术品、信用卡、活动门票以及各类奢侈品。掺铕纳米颗粒可实现肉眼不可见但可通过荧光检测的微米级标记。铕配合物还作为示踪剂用于水文学研究，以追踪地下水流并识别污染源。
同位素Eu-151和Eu-153具有极高的热中子吸收截面（分别为9200靶恩和312靶恩），这使得铕成为核反应堆中优异的的中子吸收剂。氧化铕（Eu₂O₃）被掺入部分控制棒和调节板中，用于调控反应堆的反应性。铕在需要精确反应性控制的研究反应堆中尤为实用。
铕被用作某些核燃料中的“可燃毒物”，以补偿循环初期的过剩反应性。当Eu-151吸收中子后，会转化为Eu-152，进而变为Eu-153，在燃料逐步消耗过程中自动将反应性维持在安全范围内。这种自调节特性提升了安全性，并允许在不干预的情况下延长燃料循环周期。
铕及其稳定化合物具有较低的化学毒性，与其他轻镧系元素相似。可溶性铕化合物直接接触会刺激皮肤、眼睛和呼吸道。吸入铕粉尘可引起短暂性肺部刺激。毒理学研究表明其具有中等急性毒性，铕盐对啮齿动物的半数致死剂量（LD50）通常高于500-1000毫克/千克。
摄入或吸入的铕主要蓄积在肝脏、脾脏和骨骼中。骨骼中铕的生物半衰期估计为3-5年，软组织中为1-2年。高剂量铕会干扰钙代谢，并引起中度肝毒性。然而，人类显著接触铕的情况仍属罕见，仅限于稀土行业和荧光粉制造领域的工人。目前尚未发现稳定铕具有致癌、致突变或致畸作用。
核反应堆中子活化产生的铕放射性同位素（Eu-152、Eu-154、Eu-155）因其强烈的伽马辐射释放而构成显著放射学风险。其中Eu-152尤为值得关注，因其发射多种能量的伽马射线，需采取适当屏蔽措施。操作这些同位素的工作人员必须使用辐射防护设备，并遵守法规规定的暴露限值。Eu-152相对较长的放射性半衰期（13.5年）要求对受污染废物进行长期储存。
与铕相关的环境问题主要涉及稀土开采。由于铕在矿石中含量极低（0.05-0.2%），提取一公斤铕需处理数吨矿石，从而产生大量酸性废料、受污染污泥及液体排放物。稀土矿场可能因独居石矿石中天然存在的放射性元素（钍、铀）而污染土壤和水体。
从荧光灯和废旧屏幕中回收铕在技术上可行，且因铕价格高昂而具有经济吸引力。回收过程包括粉碎荧光灯管、分离荧光粉、酸溶解，以及通过色谱法或溶剂萃取选择性提取铕。目前回收率约为1-2%，但随着电子废弃物法规和经济激励措施的推进，这一比例正在逐步提高。
回收一吨荧光灯可提取约100-200克铕，根据市场价格其价值在20-100美元之间。面临的挑战包括废旧灯具的高效收集、混合荧光粉的分离以及提纯至可再利用的合格标准。改善铕回收基础设施对于减少对集中在中国的一次性供应的依赖、减轻采矿对环境的影响至关重要。
职业性接触铕主要发生在稀土精炼工业、荧光粉制造以及荧光灯回收过程中。大多数地区并未专门制定铕化合物的职业接触标准，但针对可溶性稀土化合物的一般性建议通常将可吸入粉尘的接触限值设定为5-10毫克/立方米。工业环境中的铕浓度可达每立方米空气数毫克，因此需要配备适当的通风设备和呼吸防护用具。
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