Terbiumkabilang sa kategorya ng mabibigatRare Earths, na may mababang kasaganaan sa crust ng lupa sa 1.1 ppm lamang. Ang Terbium oxide ay nagkakahalaga ng mas mababa sa 0.01% ng kabuuang bihirang mga lupa. Kahit na sa mataas na yttrium ion type mabibigat na bihirang lupa ore na may pinakamataas na nilalaman ng terbium, ang nilalaman ng terbium ay nagkakahalaga lamang ng 1.1-1.2% ng kabuuang bihirang lupa, na nagpapahiwatig na kabilang ito sa kategoryang "marangal" ng mga bihirang elemento ng lupa. Para sa higit sa 100 taon mula nang matuklasan ang terbium noong 1843, ang kakulangan at halaga nito ay pumigil sa praktikal na aplikasyon nito sa loob ng mahabang panahon. Ito ay lamang sa nakalipas na 30 taon na ang terbium ay nagpakita ng natatanging talento。
Pagtuklas ng kasaysayan
Ang chemist ng Suweko na si Carl Gustaf Mosander ay natuklasan ang terbium noong 1843. Natagpuan niya ang mga impurities nito saYttrium (iii) oxideatY2O3. Si Yttrium ay pinangalanan pagkatapos ng nayon ng Ytterby sa Sweden. Bago ang paglitaw ng teknolohiya ng palitan ng ion, ang terbium ay hindi nakahiwalay sa purong anyo nito.
Mosant unang hinati ang yttrium (iii) oxide sa tatlong bahagi, lahat ay pinangalanan pagkatapos ng ores: yttrium (iii) oxide,Erbium (III) Oxide, at terbium oxide. Ang Terbium oxide ay orihinal na binubuo ng isang rosas na bahagi, dahil sa elemento na kilala ngayon bilang erbium. Ang "Erbium (III) Oxide" (kasama na ang tinatawag nating terbium) ay orihinal na mahalagang walang kulay na bahagi sa solusyon. Ang hindi matutunaw na oxide ng elementong ito ay itinuturing na kayumanggi.
Kalaunan ang mga manggagawa ay hindi maaaring obserbahan ang maliit na walang kulay na "erbium (III) oxide", ngunit ang natutunaw na rosas na bahagi ay hindi maaaring balewalain. Ang mga debate tungkol sa pagkakaroon ng erbium (III) oxide ay paulit -ulit na bumangon. Sa kaguluhan, ang orihinal na pangalan ay nababaligtad at ang pagpapalitan ng mga pangalan ay natigil, kaya ang rosas na bahagi ay kalaunan ay nabanggit bilang isang solusyon na naglalaman ng erbium (sa solusyon, ito ay kulay rosas). Naniniwala na ngayon na ang mga manggagawa na gumagamit ng sodium bisulfate o potassium sulfate ay kumuhaCerium (IV) OxideSa labas ng yttrium (III) oxide at hindi sinasadyang gawing terbium sa isang sediment na naglalaman ng cerium. Tanging sa 1% ng orihinal na yttrium (III) oxide, na kilala ngayon bilang "terbium", ay sapat na upang maipasa ang isang madilaw -dilaw na kulay sa yttrium (III) oxide. Samakatuwid, ang terbium ay isang pangalawang sangkap na una ay naglalaman nito, at ito ay kinokontrol ng mga kagyat na kapitbahay, gadolinium at dysprosium.
Pagkaraan nito, tuwing ang iba pang mga bihirang elemento ng lupa ay nahihiwalay mula sa halo na ito, anuman ang proporsyon ng oxide, ang pangalan ng terbium ay napanatili hanggang sa wakas, ang brown oxide ng terbium ay nakuha sa purong anyo. Ang mga mananaliksik noong ika -19 na siglo ay hindi gumamit ng teknolohiya ng fluorescence ng ultraviolet upang obserbahan ang maliwanag na dilaw o berdeng nodules (III), na ginagawang mas madali para sa terbium na kilalanin sa solidong mga mixtures o solusyon.
Pagsasaayos ng elektron
Pag -configure ng elektron:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Ang pagsasaayos ng elektron ng terbium ay [xe] 6S24F9. Karaniwan, tatlong mga electron lamang ang maaaring alisin bago ang singil ng nuklear ay nagiging napakalaki upang higit na ma -ionize, ngunit sa kaso ng terbium, pinapayagan ng semi napuno ang terbium na ang ika -apat na elektron ay higit na mai -ionize sa pagkakaroon ng napakalakas na mga oxidants tulad ng fluorine gas.
Ang Terbium ay isang pilak na puting bihirang metal na metal na may ductility, katigasan, at lambot na maaaring i -cut gamit ang isang kutsilyo. Natutunaw na punto 1360 ℃, kumukulo point 3123 ℃, density 8229 4kg/m3. Kumpara sa maagang lanthanide, medyo matatag ito sa hangin. Bilang ika -siyam na elemento ng lanthanide, ang terbium ay isang metal na may malakas na koryente. Tumugon ito sa tubig upang mabuo ang hydrogen.
Sa likas na katangian, ang terbium ay hindi pa natagpuan na isang libreng elemento, isang maliit na halaga na umiiral sa phosphocerium thorium buhangin at gadolinite. Ang mga coexist ng Terbium kasama ang iba pang mga bihirang elemento ng lupa sa buhangin ng monazite, na may pangkalahatang 0.03% na nilalaman ng terbium. Ang iba pang mga mapagkukunan ay xenotime at itim na bihirang gintong ores, pareho sa mga ito ay mga mixtures ng mga oxides at naglalaman ng hanggang sa 1% terbium.
Application
Ang application ng terbium ay kadalasang nagsasangkot ng mga high-tech na patlang, na kung saan ay masinsinang teknolohiya at kaalaman na masinsinang mga proyekto ng paggupit, pati na rin ang mga proyekto na may makabuluhang benepisyo sa ekonomiya, na may kaakit-akit na mga prospect sa pag-unlad.
Kasama sa mga pangunahing lugar ng aplikasyon:
(1) Ginamit sa anyo ng halo -halong bihirang mga lupa. Halimbawa, ginagamit ito bilang isang bihirang pataba ng tambalan ng lupa at feed additive para sa agrikultura.
(2) activator para sa berdeng pulbos sa tatlong pangunahing fluorescent pulbos. Ang mga modernong optoelectronic na materyales ay nangangailangan ng paggamit ng tatlong pangunahing kulay ng mga posporo, lalo na pula, berde, at asul, na maaaring magamit upang synthesize ang iba't ibang kulay. At ang terbium ay isang kailangang-kailangan na sangkap sa maraming de-kalidad na berdeng fluorescent na pulbos.
(3) ginamit bilang isang magneto optical storage material. Ang amorphous metal terbium transition metal haluang metal manipis na pelikula ay ginamit upang gumawa ng mataas na pagganap na magneto-optical disc.
(4) Paggawa ng Magneto Optical Glass. Ang Faraday rotatory glass na naglalaman ng terbium ay isang pangunahing materyal para sa mga rotator ng pagmamanupaktura, mga isolator, at mga circulators sa teknolohiya ng laser.
.
Para sa agrikultura at pag -aasawa ng hayop
Ang Rare Earth Terbium ay maaaring mapabuti ang kalidad ng mga pananim at dagdagan ang rate ng fotosintesis sa loob ng isang tiyak na saklaw ng konsentrasyon. Ang mga complex ng terbium ay may mataas na aktibidad na biological. Ang mga ternary complexes ng terbium, TB (Ala) 3benim (Clo4) 3 · 3H2O, ay may mahusay na epekto ng antibacterial at bactericidal sa Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis at Escherichia coli. Mayroon silang malawak na spectrum ng antibacterial. Ang pag -aaral ng naturang mga kumplikado ay nagbibigay ng isang bagong direksyon ng pananaliksik para sa mga modernong gamot na bakterya.
Ginamit sa larangan ng luminescence
Ang mga modernong optoelectronic na materyales ay nangangailangan ng paggamit ng tatlong pangunahing kulay ng mga posporo, lalo na pula, berde, at asul, na maaaring magamit upang synthesize ang iba't ibang kulay. At ang terbium ay isang kailangang-kailangan na sangkap sa maraming de-kalidad na berdeng fluorescent na pulbos. Kung ang kapanganakan ng bihirang kulay ng Earth TV red fluorescent powder ay pinasigla ang demand para sa yttrium at Europium, kung gayon ang aplikasyon at pag -unlad ng terbium ay na -promote ng bihirang lupa tatlong pangunahing kulay berde na fluorescent powder para sa mga lampara. Noong unang bahagi ng 1980s, naimbento ni Philips ang unang compact na pag-save ng enerhiya na naka-save ng enerhiya sa buong mundo at mabilis na na-promote ito sa buong mundo. Ang mga ion ng TB3+ay maaaring maglabas ng berdeng ilaw na may haba ng haba na 545nm, at halos lahat ng mga bihirang lupa na berdeng posporo ay gumagamit ng terbium bilang isang activator.
Ang berdeng posporo para sa kulay ng TV Cathode Ray Tube (CRT) ay palaging batay sa zinc sulfide, na mura at mahusay, ngunit ang terbium powder ay palaging ginagamit bilang berdeng posporo para sa kulay na TV, kabilang ang Y2SIO5 ∶ TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12 ∶ TB3+at LAOBR ∶ TB3+. Sa pag-unlad ng malaking screen high-definition telebisyon (HDTV), ang mataas na pagganap na berdeng fluorescent na pulbos para sa mga CRT ay binuo din. Halimbawa, ang isang hybrid na berdeng fluorescent na pulbos ay binuo sa ibang bansa, na binubuo ng Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+, at Y2SIO5: TB3+, na may mahusay na kahusayan ng luminescence sa mataas na kasalukuyang density.
Ang tradisyonal na x-ray fluorescent powder ay calcium tungstate. Noong 1970s at 1980s, ang mga bihirang mga phosphors sa lupa para sa pagpapalakas ng mga screen ay binuo, tulad ng terbium na aktibo na sulfur lanthanum oxide, terbium na aktibo ang bromine lanthanum oxide (para sa berdeng mga screen), terbium activated sulfur yttrium (III) oxide, atbp. Ang paglutas ng mga X-ray films, palawakin ang habang-buhay ng mga X-ray tubes, at bawasan ang pagkonsumo ng enerhiya. Ginagamit din ang Terbium bilang isang fluorescent powder activator para sa mga medikal na x-ray na mga screen ng pagpapahusay, na maaaring mapabuti ang pagiging sensitibo ng x-ray conversion sa mga optical na imahe, pagbutihin ang kalinawan ng mga X-ray films, at lubos na binabawasan ang pagkakalantad ng dosis ng x-ray sa katawan ng tao (ng higit sa 50%).
Ginagamit din ang Terbium bilang isang activator sa puting LED na phosphor na nasasabik ng asul na ilaw para sa bagong pag -iilaw ng semiconductor. Maaari itong magamit upang makabuo ng terbium aluminyo magneto optical crystal phosphors, gamit ang asul na ilaw na naglalabas ng mga diode bilang mga mapagkukunan ng ilaw ng paggulo, at ang nabuo na pag -ilaw ay halo -halong may ilaw ng paggulo upang makabuo ng purong puting ilaw.
Ang mga electroluminescent na materyales na gawa sa terbium higit sa lahat ay may kasamang zinc sulfide green posporus na may terbium bilang activator. Sa ilalim ng pag -iilaw ng ultraviolet, ang mga organikong kumplikadong terbium ay maaaring maglabas ng malakas na berdeng pag -ilaw at maaaring magamit bilang manipis na mga materyal na electroluminescent na materyales. Bagaman ang makabuluhang pag -unlad ay ginawa sa pag -aaral ng bihirang lupa na organikong kumplikadong electroluminescent manipis na pelikula, mayroon pa ring isang tiyak na agwat mula sa pagiging praktiko, at ang pananaliksik sa bihirang lupa na organikong kumplikadong electroluminescent manipis na pelikula at aparato ay malalim pa rin.
Ang mga katangian ng fluorescence ng terbium ay ginagamit din bilang mga probes ng fluorescence. Halimbawa, ang probe ng fluorescence ng TB3+) ay ginamit upang pag -aralan ang pakikipag -ugnayan sa pagitan ng ofloxacin terbium (TB3+) complex at DNA (DNA) sa pamamagitan ng fluorescence spectrum at pagsipsip ng spectrum, na nagpapahiwatig na ang ofloxacin TB3+probe ay maaaring makabuo ng isang groove na nagbubuklod sa mga molekula ng DNA, at ang DNA ay maaaring mapahusay ang pag -agos ng pag -agos ng pag -agos ng pag -agos ng pag -agos ng pag -agos ng pag -agos ng pag -agos ng pag -agos ng tb3 Batay sa pagbabagong ito, maaaring matukoy ang DNA.
Para sa Magneto Optical Materials
Ang mga materyales na may epekto ng faraday, na kilala rin bilang mga magneto-optical na materyales, ay malawakang ginagamit sa mga laser at iba pang mga optical na aparato. Mayroong dalawang karaniwang mga uri ng magneto optical na materyales: Magneto optical crystals at magneto optical glass. Kabilang sa mga ito, ang mga magneto-optical crystals (tulad ng yttrium iron garnet at terbium gallium garnet) ay may mga pakinabang ng adjustable frequency frequency at mataas na thermal stabil, ngunit ang mga ito ay mahal at mahirap na gumawa. Bilang karagdagan, maraming mga magneto-optical crystals na may mataas na anggulo ng pag-ikot ng faraday ay may mataas na pagsipsip sa maikling saklaw ng alon, na naglilimita sa kanilang paggamit. Kung ikukumpara sa magneto optical crystals, ang magneto optical glass ay may kalamangan ng mataas na paghahatid at madaling gawin sa mga malalaking bloke o hibla. Sa kasalukuyan, ang mga baso ng magneto-optical na may mataas na epekto ng faraday ay pangunahing bihirang mga baso ng doped na baso ng lupa.
Ginamit para sa Magneto Optical Storage Materials
Sa mga nagdaang taon, sa mabilis na pag-unlad ng multimedia at automation ng opisina, ang demand para sa mga bagong high-capacity magnetic disc ay tumataas. Ang mga amorphous metal terbium transition metal alloy films ay ginamit upang gumawa ng mataas na pagganap na magneto-optical disc. Kabilang sa mga ito, ang tbfeco alloy manipis na pelikula ay may pinakamahusay na pagganap. Ang mga materyales na batay sa magneto-optical na materyales ay ginawa sa isang malaking sukat, at ang mga magneto-optical disc na ginawa mula sa mga ito ay ginagamit bilang mga sangkap ng imbakan ng computer, na may kapasidad ng imbakan na nadagdagan ng 10-15 beses. Mayroon silang mga bentahe ng malaking kapasidad at mabilis na bilis ng pag-access, at maaaring mapawi at pinahiran ng libu-libong beses kapag ginamit para sa mga high-density optical disc. Ang mga ito ay mahahalagang materyales sa teknolohiyang imbakan ng impormasyon sa elektronik. Ang pinaka-karaniwang ginagamit na magneto-optical material sa nakikita at malapit-infrared na mga banda ay ang Terbium Gallium Garnet (TGG) solong kristal, na siyang pinakamahusay na magneto-optical na materyal para sa paggawa ng mga faraday rotator at mga isolator.
Para sa Magneto Optical Glass
Ang Faraday Magneto Optical Glass ay may mahusay na transparency at isotropy sa nakikita at infrared na mga rehiyon, at maaaring makabuo ng iba't ibang mga kumplikadong hugis. Madali itong makagawa ng mga malalaking laki ng mga produkto at maaaring iguhit sa mga optical fibers. Samakatuwid, mayroon itong malawak na mga prospect ng aplikasyon sa mga aparato ng magneto optical tulad ng magneto optical isolator, magneto optical modulators, at fiber optic kasalukuyang sensor. Dahil sa malaking magnetic moment at maliit na koepisyent ng pagsipsip sa nakikita at infrared range, ang mga TB3+ion ay karaniwang ginagamit na mga bihirang mga ion ng lupa sa magneto optical baso.
Terbium dysprosium ferromagnetostrictive haluang metal
Sa pagtatapos ng ika -20 siglo, sa pagpapalalim ng mundo ng rebolusyon sa pang -agham at teknolohikal, ang mga bagong bihirang mga inilapat na materyales ay mabilis na umuusbong. Noong 1984, ang Iowa State University of the United States, Ames Laboratory ng Kagawaran ng Enerhiya ng Estados Unidos ng Estados Unidos at ang US Navy Surface Weapons Research Center (ang pangunahing tauhan ng kalaunan na itinatag na American Edge Technology Company (ET REMA) ay nagmula sa sentro) na magkakasamang nakabuo ng isang bagong bihirang materyal na materyal, lalo na ang Terbium dysprosium iron giant magnetostrictive material. Ang bagong matalinong materyal na ito ay may mahusay na mga katangian ng mabilis na pag -convert ng elektrikal na enerhiya sa mekanikal na enerhiya. Ang ilalim ng tubig at electro-acoustic transducers na gawa sa higanteng magnetostrictive na materyal na ito ay matagumpay na na-configure sa mga kagamitan sa naval, mga speaker ng mahusay na pagtuklas ng langis, ingay at mga sistema ng kontrol ng panginginig ng boses, at paggalugad ng karagatan at mga sistema ng komunikasyon sa ilalim ng lupa. Samakatuwid, sa sandaling ipinanganak ang terbium dysprosium iron na higanteng magnetostrictive na materyal, nakatanggap ito ng malawak na pansin mula sa mga industriyalisadong bansa sa buong mundo. Ang mga teknolohiyang Edge sa Estados Unidos ay nagsimulang gumawa ng terbium dysprosium iron giant magnetostrictive na materyales noong 1989 at pinangalanan silang Terfenol D. Kasunod nito, ang Sweden, Japan, Russia, ang United Kingdom, at Australia ay nakabuo din ng mga terbium dysprosium iron higanteng magnetostrictive na materyales.
Mula sa kasaysayan ng pag -unlad ng materyal na ito sa Estados Unidos, kapwa ang pag -imbento ng materyal at ang mga unang aplikasyon ng monopolistic ay direktang nauugnay sa industriya ng militar (tulad ng Navy). Bagaman ang mga kagawaran ng militar at pagtatanggol ng China ay unti -unting pinapalakas ang kanilang pag -unawa sa materyal na ito. Gayunpaman, pagkatapos ng komprehensibong pambansang kapangyarihan ng Tsina ay makabuluhang tumaas, ang mga kinakailangan para sa pagsasakatuparan ng diskarte sa mapagkumpitensya ng militar sa ika -21 siglo at pagpapabuti ng antas ng kagamitan ay tiyak na magiging kagyat. Samakatuwid, ang malawakang paggamit ng terbium dysprosium iron higanteng magnetostrictive na materyales ng mga kagawaran ng militar at pambansang pagtatanggol ay magiging isang pangangailangang pangkasaysayan.
Sa madaling sabi, ang maraming mahusay na mga pag -aari ng terbium ay ginagawang isang kailangang -kailangan na miyembro ng maraming mga functional na materyales at isang hindi maipapalit na posisyon sa ilang mga patlang ng aplikasyon. Gayunpaman, dahil sa mataas na presyo ng terbium, pinag -aaralan ng mga tao kung paano maiwasan at mabawasan ang paggamit ng terbium upang mabawasan ang mga gastos sa produksyon. Halimbawa, ang mga bihirang materyal na magneto-optical na materyales ay dapat ding gumamit ng mababang halaga na dysprosium iron cobalt o gadolinium terbium cobalt hangga't maaari; Subukang bawasan ang nilalaman ng terbium sa berdeng fluorescent powder na dapat gamitin. Ang presyo ay naging isang mahalagang kadahilanan na naghihigpitan sa malawakang paggamit ng terbium. Ngunit maraming mga functional na materyales ang hindi maaaring gawin kung wala ito, kaya kailangan nating sumunod sa prinsipyo ng "paggamit ng mabuting bakal sa talim" at subukang i -save ang paggamit ng terbium hangga't maaari.
Oras ng Mag-post: Jul-05-2023