Terbiumi përket kategorisë së rëndëTokat e rralla, me një bollëk të ulët në kore të Tokës në vetëm 1.1 ppm. Oksidi Terbium përbën më pak se 0.01% të tokave totale të rralla. Edhe në llojin e lartë jon jon mineral të rëndë të rrallë të tokës me përmbajtjen më të lartë të terbiumit, përmbajtja e terbiumit përbën vetëm 1.1-1.2% të tokës totale të rrallë, duke treguar se i përket kategorisë "fisnike" të elementeve të rrallë të tokës. Për mbi 100 vjet nga zbulimi i Terbium në 1843, mungesa dhe vlera e tij kanë parandaluar aplikimin e tij praktik për një kohë të gjatë. Vetëm në 30 vitet e fundit Terbium ka treguar talentin e tij unik
Zbulimi i Historisë
Kimisti suedez Carl Gustaf Mosander zbuloi Terbium në 1843. Ai gjeti papastërtitë e tij nëOksid yttrium (III)dheY2O3. Yttrium është emëruar pas fshatit Ytterby në Suedi. Para shfaqjes së teknologjisë së shkëmbimit të joneve, terbiumi nuk ishte i izoluar në formën e tij të pastër.
MOSANTI I PAR E SHPESHT OXIDI (III) Oksidi në tre pjesë, të gjitha të emëruara pas xehes: oksidi i yttrium (III),Oksid erbium (III), dhe oksidi i terbiumit. Oksidi i terbiumit fillimisht ishte i përbërë nga një pjesë rozë, për shkak të elementit të njohur tani si erbium. "Erbium (III) Oksidi" (përfshirë atë që ne tani e quajmë terbium) ishte fillimisht pjesa thelbësore e pangjyrë në zgjidhje. Oksidi i patretshëm i këtij elementi konsiderohet kafe.
Punëtorët e mëvonshëm vështirë se mund të vëzhgonin oksidin e vogël të pamëshirshëm "Erbium (III)", por pjesa e tretshme rozë nuk mund të injorohej. Debatet për ekzistencën e oksidit të erbiumit (III) janë lindur në mënyrë të përsëritur. Në kaos, emri origjinal u përmbys dhe shkëmbimi i emrave ishte mbërthyer, kështu që pjesa rozë u përmend përfundimisht si një zgjidhje që përmbante erbium (në zgjidhje, ishte rozë). Tani besohet se punëtorët që përdorin bisulfat natriumi ose sulfat kaliumi marrinOksid cerium (IV)Jashtë oksidit të yttrium (III) dhe pa dashje kthejeni terbiumin në një sediment që përmban cerium. Vetëm rreth 1% e oksidit origjinal të yttrium (III), i njohur tani si "terbium", është i mjaftueshëm për të kaluar një ngjyrë të verdhë në oksidin e yttrium (III). Prandaj, terbiumi është një përbërës sekondar që fillimisht e përmbante atë, dhe kontrollohet nga fqinjët e tij të ngushtë, gadolinium dhe disprosium.
Më pas, sa herë që elementët e tjerë të rrallë të Tokës ndaheshin nga kjo përzierje, pavarësisht nga proporcioni i oksidit, emri i terbiumit u mbajt deri më në fund, oksidi kafe i terbiumit u mor në formë të pastër. Studiuesit në shekullin XIX nuk përdorën teknologjinë ultravjollcë fluoreshencë për të vëzhguar nyjet e ndritshme të verdha ose jeshile (III), duke e bërë më të lehtë që terbiumi të njihet në përzierje ose zgjidhje të ngurta.
Konfigurim elektroni
Konfigurimi i elektroneve:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Konfigurimi i elektroneve të terbiumit është [xe] 6S24F9. Normalisht, vetëm tre elektrone mund të hiqen para se ngarkesa bërthamore të bëhet shumë e madhe për tu jonizuar më tej, por në rastin e terbiumit, terbiumi gjysmë i mbushur lejon që elektroni i katërt të jonizohet më tej në prani të oksidantëve shumë të fortë siç është gazi fluor.
Terbium është një metal i bardhë i rrallë i argjendtë me dukttilim, ashpërsi dhe butësi që mund të pritet me thikë. Pika e shkrirjes 1360 ℃, pika e vlimit 3123 ℃, densiteti 8229 4kg/m3. Krahasuar me lanthanidin e hershëm, është relativisht i qëndrueshëm në ajër. Si elementi i nëntë i lanthanidit, terbiumi është një metal me energji elektrike të fortë. Reagon me ujë për të formuar hidrogjen.
Në natyrë, terbiumi nuk është gjetur kurrë të jetë një element i lirë, një sasi e vogël e së cilës ekziston në rërën e fosfoceriumit torium dhe gadolinite. Terbium bashkëjeton me elementë të tjerë të rrallë të Tokës në rërën monazite, me një përmbajtje përgjithësisht 0.03% terbium. Burime të tjera janë xenotime dhe xehe të zeza të rralla të arit, të dyja janë përzierje të oksideve dhe përmbajnë deri në 1% terbium.
Kërkesë
Zbatimi i terbiumit kryesisht përfshin fusha të teknologjisë së lartë, të cilat janë projekte intensive të teknologjisë intensive dhe intensive të njohura, si dhe projekte me përfitime të rëndësishme ekonomike, me perspektivë tërheqëse të zhvillimit.
Fushat kryesore të aplikimit përfshijnë:
(1) Përdoret në formën e tokave të përziera të rralla. Për shembull, përdoret si një pleh i rrallë i përbërë nga toka dhe aditiv i ushqimit për bujqësi.
(2) Aktivizuesi për pluhurin e gjelbër në tre pluhurat kryesorë fluoreshente. Materialet moderne optoelektronike kërkojnë përdorimin e tre ngjyrave themelore të fosforëve, përkatësisht të kuq, jeshile dhe blu, të cilat mund të përdoren për të sintetizuar ngjyra të ndryshme. Dhe terbiumi është një komponent i domosdoshëm në shumë pluhur fluoreshente jeshile me cilësi të lartë.
(3) Përdoret si një material ruajtës optik magneto. Filmat e hollë të aliazhit metalik të Terbiumit Metal Metal Terbium Metal Metal Terbium janë përdorur për të prodhuar disqe me performancë të lartë magneto-optike.
(4) Prodhimi i qelqit optik magneto. Glass rrotulluese Faraday që përmban terbium është një material kryesor për prodhuesit e rotatorëve, izoluesit dhe qarkulluesit në teknologjinë lazer.
(5) Zhvillimi dhe zhvillimi i aliazhit feromagnetostriktiv të terbium disprosium (Terfenol) ka hapur aplikime të reja për terbium.
Për bujqësinë dhe blegtoritë
Terbiumi i rrallë i tokës mund të përmirësojë cilësinë e të lashtave dhe të rrisë shkallën e fotosintezës brenda një diapazoni të caktuar përqendrimi. Komplekset e terbiumit kanë aktivitet të lartë biologjik. Komplekset ternare të terbiumit, Tb (Ala) 3benim (CLO4) 3 · 3H2O, kanë efekte të mira antibakteriale dhe baktericid në Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis dhe Escherichia coli. Ata kanë një spektër të gjerë antibakterial. Studimi i komplekseve të tilla siguron një drejtim të ri kërkimor për ilaçet moderne baktericid.
Përdoret në fushën e luminescencës
Materialet moderne optoelektronike kërkojnë përdorimin e tre ngjyrave themelore të fosforëve, përkatësisht të kuq, jeshile dhe blu, të cilat mund të përdoren për të sintetizuar ngjyra të ndryshme. Dhe terbiumi është një komponent i domosdoshëm në shumë pluhur fluoreshente jeshile me cilësi të lartë. Nëse lindja e pluhurit të rrallë me ngjyra TV, pluhur fluoreshente i kuq ka stimuluar kërkesën për yttrium dhe europium, atëherë aplikimi dhe zhvillimi i terbiumit janë promovuar nga toka e rrallë tre pluhur fluoreshente jeshile me ngjyra të rralla për llambat. Në fillim të viteve 1980, Philips shpiku llambën fluoreshente të parë kompakte të kursimit të energjisë në botë dhe e promovoi shpejt atë globalisht. Jonet TB3+mund të lëshojnë dritë jeshile me një gjatësi vale 545nm, dhe pothuajse të gjitha fosforët e gjelbër të rrallë të tokës përdorin terbiumin si një aktivizues.
Fosfori i gjelbër për tubin e rrezeve të katodës TV me ngjyra (CRT) ka qenë gjithmonë i bazuar në sulfidin e zinkut, i cili është i lirë dhe efikas, por pluhuri terbium është përdorur gjithmonë si fosfor jeshil për projektimin me ngjyra TV, duke përfshirë Y2SIO5 ∶ TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12 ∶ TB3+dhe LAOBR ∶ TB3+. Me zhvillimin e televizionit me definicion të lartë me ekran të madh (HDTV), po zhvillohen edhe pluhurat fluoreshente jeshile me performancë të lartë për CRT-të. Për shembull, një pluhur fluoreshente e gjelbër hibrid është zhvilluar jashtë vendit, i përbërë nga Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+, dhe Y2SIO5: TB3+, të cilat kanë efikasitet të shkëlqyeshëm të luminescencës në densitet të lartë të rrymës.
Pluhuri tradicional fluoreshente me rreze X është tungstati i kalciumit. Në vitet 1970 dhe 1980, u zhvilluan fosfor të rrallë të tokës për ekranet intensifikuese, të tilla si oksidi i sulfurit të aktivizuar me terbium lanthanum, terbium aktivizuar bromin lanthanum lanthanum 80%, përmirësoni rezolucionin e filmave me rreze X, shtrini jetëgjatësinë e tubave me rreze X dhe zvogëloni konsumin e energjisë. Terbium përdoret gjithashtu si një aktivizues pluhur fluoreshente për ekranet mjekësore të përmirësimit të rrezeve X, të cilat mund të përmirësojnë shumë ndjeshmërinë e konvertimit me rreze X në imazhe optike, të përmirësojnë qartësinë e filmave me rreze X, dhe të zvogëlojnë shumë dozën e ekspozimit të rrezeve X ndaj trupit të njeriut (me më shumë se 50%).
Terbium përdoret gjithashtu si një aktivizues në fosforin e bardhë LED të ngacmuar nga drita blu për ndriçimin e ri gjysmëpërçues. Mund të përdoret për të prodhuar fosforë kristal optik të aluminit të aluminit Terbium, duke përdorur dioda që lëshojnë dritën blu si burime të dritës ngacmuese, dhe fluoreshenca e gjeneruar është e përzier me dritën e ngacmimit për të prodhuar dritë të pastër të bardhë.
Materialet elektrolumineshente të bëra nga terbium përfshijnë kryesisht fosforin e gjelbër të sulfurit të zinkut me terbium si aktivizues. Nën rrezatimin ultravjollcë, komplekset organike të terbiumit mund të lëshojnë fluoreshencë të fortë jeshile dhe mund të përdoren si materiale elektrolumineshente të filmit të hollë. Megjithëse është bërë përparim domethënës në studimin e filmave të hollë elektrolumineshentë të rrallë të kompleksit elektrolumineshen, ka ende një hendek të caktuar nga prakticiteti, dhe hulumtimi mbi filma të hollë elektrolumineshentë dhe pajisjet e rralla të kompleksit të tokës janë akoma në thellësi.
Karakteristikat e fluoreshencës së terbiumit përdoren gjithashtu si sonda fluoreshencë. Për shembull, sonda e fluoreshencës së ofloxacin terbium (Tb3+) u përdor për të studiuar ndërveprimin midis kompleksit të ofloxacin terbium (Tb3+) dhe ADN (ADN) nga spektri fluoreshencë dhe spektri i adhurimit të adhurimit, që tregon se Ofloxacin Tb3+Sonda mund të formojë një lidhëse të gropës me ADN -në e ADN -së. Sistemi TB3+. Bazuar në këtë ndryshim, ADN mund të përcaktohet.
Për materialet optike magneto
Materialet me efekt Faraday, të njohura edhe si materiale magneto-optike, përdoren gjerësisht në lazer dhe pajisje të tjera optike. Ekzistojnë dy lloje të zakonshme të materialeve optike magneto: kristale optike magneto dhe qelqi optik magneto. Midis tyre, kristalet magneto-optike (të tilla si garneta e hekurit Yttrium dhe garneta terbium gallium) kanë avantazhet e frekuencës së rregullueshme të funksionimit dhe stabilitetit të lartë termik, por ato janë të shtrenjta dhe të vështira për t'u prodhuar. Për më tepër, shumë kristale magneto-optike me kënd të lartë të rrotullimit Faraday kanë thithje të lartë në intervalin e valës së shkurtër, gjë që kufizon përdorimin e tyre. Krahasuar me kristalet optike magneto, xhami optik magneto ka avantazhin e transmetimit të lartë dhe është i lehtë për tu bërë në blloqe ose fibra të mëdha. Aktualisht, syzet magneto-optike me efekt të lartë Faraday janë kryesisht syze të rralla të jonit të tokës.
Përdoret për materialet e ruajtjes optike magneto
Vitet e fundit, me zhvillimin e shpejtë të multimedia dhe automatizimit të zyrës, kërkesa për disqe të reja magnetike me kapacitet të lartë është në rritje. Filmat e aliazhit metalik të tranzicionit amorf metalik Terbium janë përdorur për të prodhuar disqe me performancë të lartë magneto-optike. Midis tyre, filmi i hollë aliazh TBFECO ka performancën më të mirë. Materialet magneto-optike të bazuara në terbium janë prodhuar në një shkallë të gjerë, dhe disqet magneto-optike të bëra prej tyre përdoren si përbërës të ruajtjes së kompjuterit, me kapacitetin e ruajtjes u rrit me 10-15 herë. Ata kanë avantazhet e kapaciteteve të mëdha dhe shpejtësisë së shpejtë të qasjes, dhe mund të fshihen dhe të veshura dhjetëra mijëra herë kur përdoren për disqe optike me densitet të lartë. Ato janë materiale të rëndësishme në teknologjinë e ruajtjes së informacionit elektronik. Materiali magneto-optik më i përdorur në bandat e dukshme dhe me infra të kuqe është kristali i vetëm i Terbium gallium Garnet (TGG), i cili është materiali më i mirë magneto-optik për të bërë rotatorët dhe izoluesit e Faraday.
Për xhamin optik magneto
Glass optike Faraday Magneto ka transparencë dhe izotropi të mirë në rajonet e dukshme dhe infra të kuqe, dhe mund të formojnë forma të ndryshme komplekse. Shtë e lehtë për të prodhuar produkte me madhësi të madhe dhe mund të tërhiqet në fibra optike. Prandaj, ajo ka perspektivë të gjerë të aplikimit në pajisjet optike magneto siç janë izoluesit optikë magneto, moduluesit optikë magneto dhe sensorët e rrymës optike të fibrave. Për shkak të momentit të tij të madh magnetik dhe koeficientit të vogël të thithjes në rangun e dukshëm dhe infra të kuqe, jonet TB3+janë bërë zakonisht të përdorura jonet e rralla të tokës në syzet optike magneto.
Terbium disprosium ferromagnetostrict aliazh
Në fund të shekullit të 20 -të, me thellimin e revolucionit shkencor dhe teknologjik botëror, materialet e reja të rralla të aplikuara në tokë po shfaqen me shpejtësi. Në vitin 1984, Universiteti Shtetëror i Iowa i Shteteve të Bashkuara, Laboratori Ames i Departamentit të Energjisë së Shteteve të Bashkuara të Shteteve të Bashkuara dhe Qendrës së Kërkimit të Armëve Sipërfaqësore të Marinës amerikane (personeli kryesor i Kompanisë së Teknologjisë së Edge Edge të vendosur më vonë (ET REMA) erdhi nga Qendra) bashkërisht zhvilloi një material të ri të rrallë të Tokës Smart, pa matur terbium Dysprosium Giant Giant Magnetostrictive Material. Ky material i ri inteligjent ka karakteristikat e shkëlqyera të shndërrimit të shpejtë të energjisë elektrike në energji mekanike. Shndërruesit nënujorë dhe elektro-akustikë të bërë nga ky material gjigant magnetostriktiv janë konfiguruar me sukses në pajisjet detare, altoparlantët e zbulimit të puseve të vajit, sistemet e kontrollit të zhurmës dhe dridhjes, dhe eksplorimin e oqeanit dhe sistemet e komunikimit nëntokësor. Prandaj, sa më shpejt që lindi materiali gjigant magnetostriktiv i hekurit terbium, ai mori vëmendje të gjerë nga vendet e industrializuara në të gjithë botën. Teknologjitë e Edge në Shtetet e Bashkuara filluan të prodhojnë materiale gjigande magnetostriktive të hekurit terbium dysprosium në 1989 dhe i emëruan ata terfenol D. Më pas, Suedi, Japoni, Rusi, Mbretëria e Bashkuar, dhe Australia gjithashtu zhvilloi materiale gjigande të hekurit terbium dysprosium.
Nga historia e zhvillimit të këtij materiali në Shtetet e Bashkuara, si shpikja e materialit ashtu edhe aplikimet e tij të hershme monopoliste lidhen drejtpërdrejt me industrinë ushtarake (siç është Marina). Megjithëse departamentet ushtarake dhe mbrojtëse të Kinës gradualisht po forcojnë të kuptuarit e tyre për këtë material. Sidoqoftë, pasi fuqia gjithëpërfshirëse kombëtare e Kinës është rritur ndjeshëm, kërkesat për realizimin e strategjisë konkurruese ushtarake në shekullin XXI dhe përmirësimin e nivelit të pajisjeve sigurisht që do të jenë shumë urgjente. Prandaj, përdorimi i gjerë i materialeve magnetostriktive të hekurit terbium disprosium nga departamentet e mbrojtjes ushtarake dhe kombëtare do të jetë një domosdoshmëri historike.
Me pak fjalë, shumë veti të shkëlqyera të terbiumit e bëjnë atë një anëtar të domosdoshëm të shumë materialeve funksionale dhe një pozicion të pazëvendësueshëm në disa fusha aplikimi. Sidoqoftë, për shkak të çmimit të lartë të terbiumit, njerëzit kanë studiuar se si të shmangin dhe minimizojnë përdorimin e terbiumit në mënyrë që të ulin kostot e prodhimit. Për shembull, materialet e rralla magneto-optike të tokës gjithashtu duhet të përdorin kobalt hekuri me kosto të ulët ose kobalt gadolinium terbium sa më shumë që të jetë e mundur; Mundohuni të zvogëloni përmbajtjen e terbiumit në pluhurin e gjelbër fluoreshente që duhet të përdoret. Pricemimi është bërë një faktor i rëndësishëm që kufizon përdorimin e gjerë të terbiumit. Por shumë materiale funksionale nuk mund të bëjnë pa të, kështu që ne duhet t'i përmbahemi parimit të "përdorimit të çelikut të mirë në teh" dhe të përpiqemi të ruajmë përdorimin e terbiumit sa më shumë që të jetë e mundur.
Koha e postimit: Korrik-05-2023