Terbiumnabibilang sa kategorya ng mga heavy rare earth, na may mababang kasaganaan sa crust ng Earth sa 1.1 ppm lamang.Terbium oxideay nagkakahalaga ng mas mababa sa 0.01% ng kabuuang mga rare earth. Kahit na sa high yttrium ion type heavy rare earth ore na may pinakamataas na nilalaman ng terbium, ang terbium content ay nagkakaloob lamang ng 1.1-1.2% ng kabuuangbihirang lupa, na nagsasaad na kabilang ito sa kategoryang "marangal" ngbihirang lupaelemento. Sa loob ng mahigit 100 taon mula nang matuklasan ang terbium noong 1843, ang kakulangan at halaga nito ay humadlang sa praktikal na aplikasyon nito sa mahabang panahon. Sa nakalipas na 30 taon lamang iyonterbiumay nagpakita ng kakaibang talento.
Pagtuklas ng Kasaysayan
Natuklasan ng Swedish chemist na si Carl Gustaf Mosander ang terbium noong 1843. Natuklasan niya ang mga dumi nito sayttrium oxideatY2O3. Yttriumay ipinangalan sa nayon ng Itby sa Sweden. Bago ang paglitaw ng teknolohiya ng pagpapalitan ng ion, ang terbium ay hindi nakahiwalay sa dalisay nitong anyo.
Unang hinati ni Mossanderyttrium oxidesa tatlong bahagi, lahat ay pinangalanan sa mga ores:yttrium oxide, erbium oxide, atterbium oxide. Terbium oxideay orihinal na binubuo ng isang pink na bahagi, dahil sa elementong kilala ngayon bilangerbium. Erbium oxide(kabilang ang tinatawag nating terbium) ay orihinal na walang kulay na bahagi sa solusyon. Ang hindi matutunaw na oksido ng elementong ito ay itinuturing na kayumanggi.
Nang maglaon, nahirapan ang mga manggagawa na obserbahan ang maliliit na walang kulay "erbium oxide", ngunit ang natutunaw na pink na bahagi ay hindi maaaring balewalain. Ang debate sa pagkakaroon ngerbium oxideay paulit-ulit na lumitaw. Sa kaguluhan, ang orihinal na pangalan ay nabaligtad at ang pagpapalitan ng mga pangalan ay natigil, kaya ang pink na bahagi ay nabanggit sa kalaunan bilang isang solusyon na naglalaman ng erbium (sa solusyon, ito ay kulay rosas). Pinaniniwalaan na ngayon na ang mga manggagawa na gumagamit ng sodium disulfide o potassium sulfate upang alisin ang cerium dioxide mula sayttrium oxidehindi sinasadyang lumingonterbiumsa cerium na naglalaman ng mga precipitates. Sa kasalukuyan ay kilala bilang'terbium', halos 1% lang ng orihinalyttrium oxideay naroroon, ngunit ito ay sapat na upang magpadala ng isang mapusyaw na dilaw na kulay sayttrium oxide. Samakatuwid,terbiumay isang pangalawang bahagi na sa una ay naglalaman nito, at ito ay kinokontrol ng mga kalapit na kapitbahay nito,gadoliniumatdysprosium.
Pagkatapos, tuwing ibabihirang lupaang mga elemento ay nahiwalay sa pinaghalong ito, anuman ang proporsyon ng oxide, ang pangalan ng terbium ay napanatili hanggang sa wakas, ang brown oxide ngterbiumay nakuha sa purong anyo. Ang mga mananaliksik noong ika-19 na siglo ay hindi gumamit ng ultraviolet fluorescence na teknolohiya upang obserbahan ang maliwanag na dilaw o berdeng mga nodule (III), na ginagawang mas madali para sa terbium na makilala sa mga solidong mixture o solusyon.
Pagsasaayos ng elektron
Electronic na layout:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Ang elektronikong pagsasaayos ngterbiumay [Xe] 6s24f9. Karaniwan, tatlong electron lamang ang maaaring tanggalin bago maging masyadong malaki ang nuclear charge upang higit pang ma-ionize. Gayunpaman, sa kaso ngterbium, ang semi filledterbiumnagbibigay-daan para sa karagdagang ionization ng ikaapat na electron sa pagkakaroon ng isang napakalakas na oxidant tulad ng fluorine gas.
Metal
Terbiumay isang silver white rare earth metal na may ductility, toughness, at softness na maaaring putulin gamit ang kutsilyo. Ang punto ng pagkatunaw 1360 ℃, punto ng kumukulo 3123 ℃, density 8229 4kg/m3. Kung ikukumpara sa mga unang elemento ng lanthanide, ito ay medyo matatag sa hangin. Ang ikasiyam na elemento ng mga elemento ng lanthanide, terbium, ay isang mataas na sisingilin na metal na tumutugon sa tubig upang bumuo ng hydrogen gas.
Sa kalikasan,terbiumay hindi kailanman natagpuan na isang libreng elemento, na nasa maliit na halaga sa phosphorous cerium thorium sand at silicon beryllium yttrium ore.Terbiumkasabay ng iba pang elemento ng bihirang lupa sa monazite sand, na may karaniwang 0.03% terbium na nilalaman. Kabilang sa iba pang mga pinagmumulan ang yttrium phosphate at rare earth gold, na parehong pinaghalong mga oxide na naglalaman ng hanggang 1% terbium.
Aplikasyon
Ang aplikasyon ngterbiumkaramihan ay nagsasangkot ng mga high-tech na larangan, na masinsinang teknolohiya at masinsinang kaalaman na mga cutting-edge na proyekto, pati na rin ang mga proyektong may makabuluhang pang-ekonomiyang benepisyo, na may kaakit-akit na mga prospect ng pag-unlad.
Ang mga pangunahing lugar ng aplikasyon ay kinabibilangan ng:
(1) Ginagamit sa anyo ng mga pinaghalong bihirang lupa. Halimbawa, ginagamit ito bilang isang rare earth compound fertilizer at feed additive para sa agrikultura.
(2) Activator para sa berdeng pulbos sa tatlong pangunahing fluorescent powder. Ang mga modernong optoelectronic na materyales ay nangangailangan ng paggamit ng tatlong pangunahing kulay ng mga phosphor, katulad ng pula, berde, at asul, na maaaring magamit upang mag-synthesize ng iba't ibang kulay. Atterbiumay isang kailangang-kailangan na bahagi sa maraming de-kalidad na berdeng fluorescent powder.
(3) Ginamit bilang magneto optical storage material. Ang amorphous metal terbium transition metal alloy thin films ay ginamit upang gumawa ng mga high-performance na magneto optical disc.
(4) Paggawa ng magneto optical glass. Ang Faraday rotatory glass na naglalaman ng terbium ay isang pangunahing materyal para sa pagmamanupaktura ng mga rotator, isolator, at circulators sa teknolohiya ng laser.
(5) Ang pagbuo at pagbuo ng terbium dysprosium ferromagnetostrictive alloy (TerFenol) ay nagbukas ng mga bagong aplikasyon para sa terbium.
Para sa agrikultura at pag-aalaga ng hayop
Rare earthterbiummaaaring mapabuti ang kalidad ng mga pananim at mapataas ang rate ng photosynthesis sa loob ng isang tiyak na hanay ng konsentrasyon. Ang mga complex ng terbium ay may mataas na biological na aktibidad, at ang mga ternary complex ngterbium, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, ay may magandang antibacterial at bactericidal effect sa Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, at Escherichia coli, na may malawak na spectrum antibacterial properties. Ang pag-aaral ng mga complex na ito ay nagbibigay ng bagong direksyon sa pananaliksik para sa mga modernong bactericidal na gamot.
Ginamit sa larangan ng luminescence
Ang mga modernong optoelectronic na materyales ay nangangailangan ng paggamit ng tatlong pangunahing kulay ng mga phosphor, katulad ng pula, berde, at asul, na maaaring magamit upang mag-synthesize ng iba't ibang kulay. At ang terbium ay isang kailangang-kailangan na bahagi sa maraming de-kalidad na berdeng fluorescent powder. Kung ang kapanganakan ng bihirang lupa kulay TV red fluorescent powder ay stimulated ang pangangailangan para sayttriumateuropium, pagkatapos ay ang aplikasyon at pagbuo ng terbium ay na-promote ng rare earth tatlong pangunahing kulay berdeng fluorescent powder para sa mga lamp. Noong unang bahagi ng 1980s, naimbento ng Philips ang kauna-unahang compact na fluorescent lamp na nakakatipid ng enerhiya sa mundo at mabilis itong na-promote sa buong mundo. Ang mga Tb3+ions ay maaaring maglabas ng berdeng ilaw na may wavelength na 545nm, at halos lahat ng rare earth green fluorescent powder ay gumagamit ngterbium, bilang isang activator.
Ang berdeng fluorescent powder na ginagamit para sa color TV cathode ray tubes (CRTs) ay palaging pangunahing nakabatay sa mura at mahusay na zinc sulfide, ngunit ang terbium powder ay palaging ginagamit bilang projection color TV green powder, tulad ng Y2SiO5: Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, at LaOBr: Tb3+. Sa pagbuo ng large screen high-definition television (HDTV), ang mga high-performance na berdeng fluorescent powder para sa mga CRT ay ginagawa din. Halimbawa, ang hybrid green fluorescent powder ay binuo sa ibang bansa, na binubuo ng Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+, at Y2SiO5: Tb3+, na may mahusay na luminescence efficiency sa high current density.
Ang tradisyonal na X-ray fluorescent powder ay calcium tungstate. Noong 1970s at 1980s, ang mga rare earth fluorescent powder para sa sensitization screen ay binuo, gaya ngterbium,activated lanthanum sulfide oxide, terbium activated lanthanum bromide oxide (para sa green screens), at terbium activated yttrium sulfide oxide. Kung ikukumpara sa calcium tungstate, ang rare earth fluorescent powder ay maaaring bawasan ang oras ng X-ray irradiation para sa mga pasyente ng 80%, mapabuti ang resolution ng X-ray films, pahabain ang habang-buhay ng X-ray tubes, at bawasan ang pagkonsumo ng enerhiya. Ang Terbium ay ginagamit din bilang fluorescent powder activator para sa mga medikal na X-ray enhancement screen, na maaaring lubos na mapabuti ang sensitivity ng X-ray conversion sa optical na mga imahe, mapabuti ang kalinawan ng X-ray films, at lubos na mabawasan ang exposure dose ng X- ray sa katawan ng tao (ng higit sa 50%).
Terbiumay ginagamit din bilang isang activator sa puting LED phosphor na nasasabik ng asul na ilaw para sa bagong semiconductor lighting. Maaari itong magamit upang makabuo ng terbium aluminum magneto optical crystal phosphors, gamit ang mga blue light emitting diode bilang excitation light sources, at ang nabuong fluorescence ay hinahalo sa excitation light upang makagawa ng purong puting liwanag
Ang mga electroluminescent na materyales na ginawa mula sa terbium ay pangunahing kinabibilangan ng zinc sulfide green fluorescent powder na mayterbiumbilang activator. Sa ilalim ng ultraviolet irradiation, ang mga organic complex ng terbium ay maaaring maglabas ng malakas na berdeng fluorescence at maaaring magamit bilang manipis na film electroluminescent na materyales. Bagama't may makabuluhang pag-unlad sa pag-aaral ngbihirang lupaorganic complex electroluminescent manipis na mga pelikula, mayroon pa ring tiyak na puwang mula sa pagiging praktiko, at pananaliksik sa bihirang lupa organic complex electroluminescent manipis na mga pelikula at mga aparato ay pa rin sa malalim.
Ang mga katangian ng fluorescence ng terbium ay ginagamit din bilang fluorescence probes. Ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng ofloxacin terbium (Tb3+) complex at deoxyribonucleic acid (DNA) ay pinag-aralan gamit ang fluorescence at absorption spectra, tulad ng fluorescence probe ng ofloxacin terbium (Tb3+). Ang mga resulta ay nagpakita na ang ofloxacin Tb3+probe ay maaaring bumuo ng isang groove binding sa mga molekula ng DNA, at ang deoxyribonucleic acid ay maaaring makabuluhang mapahusay ang fluorescence ng ofloxacin Tb3+ system. Batay sa pagbabagong ito, maaaring matukoy ang deoxyribonucleic acid.
Para sa magneto optical na materyales
Ang mga materyales na may epektong Faraday, na kilala rin bilang mga magneto-optical na materyales, ay malawakang ginagamit sa mga laser at iba pang optical device. Mayroong dalawang karaniwang uri ng magneto optical na materyales: magneto optical crystals at magneto optical glass. Kabilang sa mga ito, ang mga magneto-optical na kristal (tulad ng yttrium iron garnet at terbium gallium garnet) ay may mga pakinabang ng adjustable operating frequency at mataas na thermal stability, ngunit ang mga ito ay mahal at mahirap gawin. Bilang karagdagan, maraming mga magneto-optical na kristal na may mataas na anggulo ng pag-ikot ng Faraday ay may mataas na pagsipsip sa maikling hanay ng alon, na naglilimita sa kanilang paggamit. Kung ikukumpara sa magneto optical crystals, ang magneto optical glass ay may bentahe ng mataas na transmittance at madaling gawing malalaking bloke o fibers. Sa kasalukuyan, ang mga magneto-optical na baso na may mataas na epekto ng Faraday ay pangunahing mga bihirang earth ion doped na baso.
Ginagamit para sa magneto optical storage materials
Sa mga nagdaang taon, sa mabilis na pag-unlad ng multimedia at automation ng opisina, ang pangangailangan para sa mga bagong magnetic disc na may mataas na kapasidad ay tumataas. Ang amorphous metal terbium transition metal alloy thin films ay ginamit upang gumawa ng mga high-performance na magneto optical disc. Kabilang sa mga ito, ang TbFeCo alloy thin film ay may pinakamahusay na pagganap. Ang mga materyal na magneto-optical na nakabatay sa Terbium ay ginawa sa isang malaking sukat, at ang mga magneto-optical disc na ginawa mula sa mga ito ay ginagamit bilang mga bahagi ng imbakan ng computer, na may kapasidad ng imbakan na nadagdagan ng 10-15 beses. Ang mga ito ay may mga pakinabang ng malaking kapasidad at mabilis na pag-access ng bilis, at maaaring punasan at pahiran ng libu-libong beses kapag ginamit para sa mga high-density optical disc. Ang mga ito ay mahalagang materyales sa teknolohiyang imbakan ng elektronikong impormasyon. Ang pinakakaraniwang ginagamit na magneto-optical na materyal 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 rotator at isolator ng Faraday.
Para sa magneto optical glass
Ang Faraday magneto optical glass ay may mahusay na transparency at isotropy sa mga nakikita at infrared na rehiyon, at maaaring bumuo ng iba't ibang kumplikadong mga hugis. Madali itong gumawa ng malalaking laki ng mga produkto at maaaring iguguhit sa mga optical fiber. Samakatuwid, mayroon itong malawak na mga prospect ng aplikasyon sa magneto optical device tulad ng magneto optical isolator, magneto optical modulators, at fiber optic current sensors. Dahil sa malaking magnetic moment nito at maliit na absorption coefficient sa nakikita at infrared range, ang Tb3+ ions ay naging karaniwang ginagamit na rare earth ions sa magneto optical glasses.
Terbium dysprosium ferromagnetostrictive haluang metal
Sa pagtatapos ng ika-20 siglo, sa patuloy na pagpapalalim ng rebolusyong teknolohikal ng mundo, mabilis na umuusbong ang mga bagong materyales sa aplikasyon ng bihirang lupa. Noong 1984, ang Iowa State University, ang Ames Laboratory ng US Department of Energy, at ang US Navy Surface Weapons Research Center (kung saan nanggaling ang pangunahing tauhan ng huling itinatag na Edge Technology Corporation (ET REMA)) ay nagtulungan upang bumuo ng isang bagong bihirang lupa intelligent na materyal, lalo terbium dysprosium ferromagnetic magnetostrictive materyal. Ang bagong intelligent na materyal na ito ay may mahusay na mga katangian ng mabilis na pag-convert ng elektrikal na enerhiya sa mekanikal na enerhiya. Ang mga underwater at electro-acoustic transducers na gawa sa higanteng magnetostrictive material na ito ay matagumpay na na-configure sa naval equipment, oil well detection speaker, noise and vibration control system, at ocean exploration at underground communication system. Samakatuwid, sa sandaling ipinanganak ang terbium dysprosium iron giant magnetostrictive material, nakatanggap ito ng malawakang atensyon mula sa mga industriyalisadong bansa sa buong mundo. Ang Edge Technologies sa United States ay nagsimulang gumawa ng terbium dysprosium iron giant magnetostrictive na materyales noong 1989 at pinangalanan silang Terfenol D. Kasunod nito, ang Sweden, Japan, Russia, United Kingdom, at Australia ay nakabuo din ng terbium dysprosium iron giant magnetostrictive na materyales.
Mula sa kasaysayan ng pag-unlad ng materyal na ito sa Estados Unidos, parehong ang pag-imbento ng materyal at ang mga unang monopolistikong aplikasyon nito ay direktang nauugnay sa industriya ng militar (tulad ng hukbong-dagat). Bagama't unti-unting pinalalakas ng mga kagawaran ng militar at pagtatanggol ng Tsina ang kanilang pag-unawa sa materyal na ito. Gayunpaman, sa makabuluhang pagpapahusay ng komprehensibong pambansang lakas ng Tsina, ang pangangailangan para sa pagkamit ng 21st century military competitive strategy at pagpapabuti ng mga antas ng kagamitan ay tiyak na magiging lubhang apurahan. Samakatuwid, ang malawakang paggamit ng terbium dysprosium iron giant magnetostrictive na materyales ng mga kagawaran ng militar at pambansang depensa ay magiging isang makasaysayang pangangailangan.
Sa madaling salita, ang maraming mahusay na katangian ngterbiumgawin itong isang kailangang-kailangan na miyembro ng maraming mga functional na materyales at isang hindi mapapalitang posisyon sa ilang mga larangan 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 rare earth magneto-optical na materyales ay dapat ding gumamit ng murang halagadysprosium ironkobalt o gadolinium terbium kobalt hangga't maaari; Subukang bawasan ang nilalaman ng terbium sa berdeng fluorescent powder na dapat gamitin. Ang presyo ay naging isang mahalagang kadahilanan na naghihigpit sa malawakang paggamit ngterbium. Ngunit maraming mga functional na materyales ang hindi magagawa kung wala ito, kaya kailangan nating sumunod sa prinsipyo ng "paggamit ng magandang bakal sa talim" at subukang i-save ang paggamit ngterbiumhangga't maaari.
Oras ng post: Okt-25-2023