Terbiumnabibilang sa kategorya ng mabigatmga bihirang lupa, na may mababang kasaganaan sa crust ng Earth sa 1.1 ppm lamang.Ang Terbium oxide ay bumubuo ng mas mababa sa 0.01% ng kabuuang mga bihirang lupa.Kahit na sa high yttrium ion type heavy rare earth ore na may pinakamataas na nilalaman ng terbium, ang nilalaman ng terbium ay 1.1-1.2% lang ng kabuuang rare earth, na nagpapahiwatig na kabilang ito sa kategoryang "noble" ng mga rare earth elements.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 ipinakita ng terbium ang kakaibang talento.
Pagtuklas ng Kasaysayan
Natuklasan ng Swedish chemist na si Carl Gustaf Mosander ang terbium noong 1843. Natagpuan niya ang mga dumi nito saYttrium(III) oxideatY2O3.Ang Yttrium ay ipinangalan sa nayon ng Ytterby sa Sweden.Bago ang paglitaw ng teknolohiya ng pagpapalitan ng ion, ang terbium ay hindi nakahiwalay sa dalisay nitong anyo.
Unang hinati ni Mosant ang Yttrium(III) oxide sa tatlong bahagi, lahat ay ipinangalan sa mga ores: Yttrium(III) oxide,Erbium(III) oxide, at terbium oxide.Ang Terbium oxide ay orihinal na binubuo ng isang pink na bahagi, dahil sa elementong kilala ngayon bilang erbium.Ang "Erbium(III) 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, halos hindi maobserbahan ng mga manggagawa ang maliit na walang kulay na "Erbium(III) oxide", ngunit ang natutunaw na pink na bahagi ay hindi maaaring balewalain.Ang mga debate tungkol sa pagkakaroon ng Erbium(III) oxide ay 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).Ngayon ay pinaniniwalaan na ang mga manggagawa na gumagamit ng sodium bisulfate o Potassium sulfate ay kumukuhaCerium(IV) oxidemula sa Yttrium(III) oxide at hindi sinasadyang gawing sediment na naglalaman ng cerium ang terbium.Mga 1% lamang 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 bahagi na sa una ay naglalaman nito, at ito ay kinokontrol ng mga kalapit na kapitbahay nito, ang gadolinium at dysprosium.
Pagkatapos, sa tuwing ang iba pang mga bihirang elemento ng lupa ay nahiwalay mula sa pinaghalong 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 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
Configuration ng elektron:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Ang Electron configuration ng terbium ay [Xe] 6s24f9.Karaniwan, tatlong electron lamang ang maaaring tanggalin bago maging masyadong malaki ang singil ng nuklear upang higit pang ma-ionize, ngunit sa kaso ng terbium, ang semi-filled terbium ay nagpapahintulot sa ikaapat na electron na higit pang ma-ionize sa pagkakaroon ng napakalakas na oxidant tulad ng fluorine gas.
Ang Terbium ay isang silver white rare earth metal na may ductility, tigas, at lambot na maaaring putulin gamit ang kutsilyo.Ang punto ng pagkatunaw 1360 ℃, punto ng kumukulo 3123 ℃, density 8229 4kg/m3.Kung ikukumpara sa unang bahagi ng Lanthanide, ito ay medyo matatag sa hangin.Bilang ikasiyam na elemento ng Lanthanide, ang terbium ay isang metal na may malakas na kuryente.Ito ay tumutugon sa tubig upang bumuo ng hydrogen.
Sa kalikasan, ang terbium ay hindi kailanman natagpuan na isang libreng elemento, ang isang maliit na halaga nito ay umiiral sa phosphocerium thorium sand at Gadolinite.Ang Terbium ay kasama ng iba pang mga bihirang elemento ng lupa sa monazite sand, na may karaniwang 0.03% terbium na nilalaman.Ang iba pang pinagmumulan ay Xenotime at black rare gold ores, na parehong pinaghalong mga oxide at naglalaman ng hanggang 1% terbium.
Aplikasyon
Ang paggamit ng terbium ay kadalasang nagsasangkot ng mga high-tech na larangan, na masinsinang teknolohiya at masinsinang mga proyektong cutting-edge, gayundin ang mga proyektong may makabuluhang benepisyong pang-ekonomiya, 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.At ang terbium ay 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 para gumawa ng mga magneto-optical disc na may mataas na pagganap.
(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
Maaaring mapabuti ng rare earth terbium ang kalidad ng mga pananim at mapataas ang rate ng photosynthesis sa loob ng isang tiyak na hanay ng konsentrasyon.Ang mga Terbium complex ay may mataas na biological na aktibidad.Ang mga ternary complex ng terbium, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3 · 3H2O, ay may magandang antibacterial at bactericidal effect sa Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis at Escherichia coli.Mayroon silang malawak na antibacterial spectrum.Ang pag-aaral ng naturang mga complex 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 pagsilang ng rare earth color TV red fluorescent powder ay nagpasigla sa pangangailangan para sa yttrium at europium, kung gayon 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 phosphors ay gumagamit ng terbium bilang isang activator.
Ang green phosphor para sa color TV cathode ray tube (CRT) ay palaging nakabatay sa Zinc sulfide, na mura at mahusay, ngunit ang terbium powder ay palaging ginagamit bilang green phosphor para sa projection color TV, kabilang ang 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 phosphors para sa intensifying screen ay binuo, tulad ng terbium activated sulfur Lanthanum oxide, terbium activated bromine Lanthanum oxide (para sa green screens), terbium activated sulfur Yttrium(III) oxide, atbp. 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%).
Ginagamit din ang Terbium bilang isang activator sa puting LED phosphor na nasasabik ng asul na ilaw para sa bagong semiconductor lighting.Maaari itong magamit upang makagawa ng terbium aluminum magneto optical crystal phosphors, gamit ang blue light emitting diodes 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 gawa sa terbium ay pangunahing kinabibilangan ng Zinc sulfide green phosphor na may terbium bilang 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 ng mga rare earth organic complex electroluminescent thin films, mayroon pa ring tiyak na agwat mula sa pagiging praktiko, at malalim pa rin ang pagsasaliksik sa mga bihirang lupa na organic complex electroluminescent thin films at device.
Ang mga katangian ng fluorescence ng terbium ay ginagamit din bilang fluorescence probes.Halimbawa, ginamit ang Ofloxacin terbium (Tb3+) fluorescence probe upang pag-aralan ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng Ofloxacin terbium (Tb3+) complex at DNA (DNA) sa pamamagitan ng fluorescence spectrum at absorption spectrum, na nagpapahiwatig na ang Ofloxacin Tb3+ probe ay maaaring bumuo ng groove binding sa mga molekula ng DNA, at ang DNA ay maaaring makabuluhang mapahusay ang fluorescence ng Ofloxacin Tb3+ system.Batay sa pagbabagong ito, maaaring matukoy ang DNA.
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 mga amorphous metal terbium transition metal na haluang metal na pelikula ay ginamit upang gumawa ng mga magneto-optical disc na may mataas na pagganap.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 paglalim ng rebolusyong siyentipiko at teknolohiya sa mundo, mabilis na umuusbong ang mga bagong rare earth Applied Materials.Noong 1984, ang Iowa State University ng United States, Ames Laboratory ng United States Department of Energy ng United States at ang US Navy Surface Weapons Research Center (ang pangunahing tauhan ng huling itinatag na American Edge Technology Company (ET REMA) ay nagmula sa ang sentro) ay sama-samang bumuo ng isang bagong bihirang earth Smart na materyal, katulad ng terbium dysprosium iron giant magnetostrictive material.Ang bagong materyal na Smart 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, pagkatapos na tumaas nang malaki ang Comprehensive National Power ng China, ang mga kinakailangan para sa pagsasakatuparan ng estratehiyang mapagkumpitensya ng militar sa ika-21 siglo at pagpapabuti ng 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 ng terbium ay ginagawa itong isang kailangang-kailangan na miyembro ng maraming mga functional na materyales at isang hindi maaaring palitan na 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 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 naghihigpit sa malawakang paggamit ng terbium.Ngunit maraming mga functional na materyales ang hindi magagawa nang wala ito, kaya kailangan nating sumunod sa prinsipyo ng "paggamit ng magandang bakal sa talim" at subukang i-save ang paggamit ng terbium hangga't maaari.
Oras ng post: Hul-05-2023