TerbiumI përket kategorisë së metaleve të rralla të rënda, me një bollëk të ulët në koren e Tokës me vetëm 1.1 ppm.Oksid terbiumipërbën më pak se 0.01% të totalit të metaleve të rralla të tokës. Edhe në xeherorin e rëndë të metaleve të rralla të tipit me përmbajtje të lartë të jonit të itritumit me përmbajtjen më të lartë të terbiumit, përmbajtja e terbiumit përbën vetëm 1.1-1.2% të totalit.tokë e rrallë, duke treguar se i përket kategorisë "fisnike" tëtokë e rrallëelemente. Për më shumë se 100 vjet që nga zbulimi i terbiumit në vitin 1843, rrallësia dhe vlera e tij kanë penguar zbatimin e tij praktik për një kohë të gjatë. Vetëm në 30 vitet e funditterbiumka treguar talentin e tij të veçantë.
Zbulimi i Historisë
Kimisti suedez Carl Gustaf Mosander zbuloi terbiumin në vitin 1843. Ai zbuloi papastërtitë e tij nëoksid itriumidheY2O3. Itriumështë emëruar sipas fshatit Itby në Suedi. Përpara shfaqjes së teknologjisë së shkëmbimit jonik, terbiumi nuk izolohej në formën e tij të pastër.
Mossander u nda për herë të parëoksid itriuminë tre pjesë, të gjitha të emëruara sipas xeheve:oksid itriumi, oksid erbiumi, dheoksid terbiumi. Oksid terbiumifillimisht përbëhej nga një pjesë rozë, për shkak të elementit që tani njihet sierbium. Oksid erbiumi(duke përfshirë atë që ne tani e quajmë terbium) fillimisht ishte një pjesë pa ngjyrë në tretësirë. Oksidi i patretshëm i këtij elementi konsiderohet kafe.
Më vonë, punëtorët e kishin të vështirë të vëzhgonin "të vogla pa ngjyrë"oksid erbiumi“, por pjesa rozë e tretshme nuk mund të injorohet. Debati mbi ekzistencën eoksid erbiumiështë shfaqur vazhdimisht. Në kaos, emri origjinal u përmbys dhe shkëmbimi i emrave mbeti i bllokuar, kështu që pjesa rozë u përmend përfundimisht si një tretësirë që përmbante erbium (në tretësirë, ishte rozë). Tani besohet se punëtorët që përdorin disulfid natriumi ose sulfat kaliumi për të hequr dioksidin e ceriumit ngaoksid itriumikthehem pa dashjeterbiumnë cerium që përmban precipitate. Aktualisht i njohur si 'terbium', vetëm rreth 1% e origjinalitoksid itriumiështë i pranishëm, por kjo është e mjaftueshme për të transmetuar një ngjyrë të verdhë të çelët nëoksid itriumiPrandaj,terbiumështë një komponent dytësor që fillimisht e përmbante atë, dhe kontrollohet nga fqinjët e tij të menjëhershëm,gadoliniumdhedisprosium.
Më pas, sa herë që të tjeratokë e rrallëelementët u ndanë nga kjo përzierje, pavarësisht nga proporcioni i oksidit, emri i terbiumit u ruajt deri në fund, oksidi kafe iterbiumu mor në formë të pastër. Studiuesit në shekullin e 19-të nuk përdorën teknologjinë e fluoreshencës ultravjollcë për të vëzhguar nyjet e verdha ose të gjelbra të ndritshme (III), duke e bërë më të lehtë njohjen e terbiumit në përzierje ose tretësira të ngurta.
Konfigurimi i elektroneve
Paraqitja elektronike:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Rregullimi elektronik iterbiumështë [Xe] 6s24f9. Normalisht, vetëm tre elektrone mund të hiqen para se ngarkesa bërthamore të bëhet shumë e madhe për t'u jonizuar më tej. Megjithatë, në rastin eterbium, gjysmë i mbushurterbiumlejon jonizimin e mëtejshëm të elektronit të katërt në prani të një oksiduesi shumë të fortë siç është gazi i fluorit.
Metal
Terbiumështë një metal i rrallë argjendi i bardhë me duktilitet, fortësi dhe butësi që mund të pritet me thikë. Pika e shkrirjes 1360 ℃, pika e vlimit 3123 ℃, dendësia 8229 4 kg/m3. Krahasuar me elementët e hershëm të lantanideve, është relativisht i qëndrueshëm në ajër. Elementi i nëntë i elementëve të lantanideve, terbiumi, është një metal shumë i ngarkuar që reagon me ujin për të formuar gaz hidrogjeni.
Në natyrë,terbiumnuk është gjetur kurrë të jetë një element i lirë, i pranishëm në sasi të vogla në rërën e fosforit, ceriumit, toriumit dhe xeherorin e silicit, beriliumit dhe itriumit.Terbiumbashkëjeton me elementë të tjerë të rrallë të tokës në rërën e monazitit, me një përmbajtje përgjithësisht 0.03% terbium. Burime të tjera përfshijnë fosfatin e itriumit dhe arin e rrallë të tokës, të dy prej të cilëve janë përzierje oksidesh që përmbajnë deri në 1% terbium.
Aplikacioni
Zbatimi iterbiumpërfshin kryesisht fusha të teknologjisë së lartë, të cilat janë projekte të përparuara që kërkojnë shumë teknologji dhe njohuri, si dhe projekte me përfitime të konsiderueshme ekonomike, me perspektiva tërheqëse zhvillimi.
Fushat kryesore të aplikimit përfshijnë:
(1) Përdoret në formën e përzier të metaleve të rralla të tokës. Për shembull, përdoret si pleh i përbërë i metaleve të rralla të tokës dhe si shtesë ushqimore për bujqësinë.
(2) Aktivizues për pluhurin jeshil në tre pluhura fluoreshente primare. Materialet moderne optoelektronike kërkojnë përdorimin e tre ngjyrave bazë të fosforeve, përkatësisht të kuqes, jeshiles dhe blusë, të cilat mund të përdoren për të sintetizuar ngjyra të ndryshme. Dheterbiumështë një përbërës i domosdoshëm në shumë pluhura fluoreshente jeshile me cilësi të lartë.
(3) Përdoret si material për ruajtjen e magneto-optikës. Filmat e hollë të lidhjeve të metalit amorf të terbiumit dhe metalit kalimtar janë përdorur për të prodhuar disqe magneto-optike me performancë të lartë.
(4) Prodhimi i qelqit magneto optik. Qelqi rrotullues Faradei që përmban terbium është një material kyç për prodhimin e rrotulluesve, izolatorëve dhe qarkulluesve në teknologjinë lazer.
(5) Zhvillimi dhe zhvillimi i lidhjes ferromagnetostriktive të terbiumit disprosium (TerFenol) ka hapur zbatime të reja për terbiumin.
Për bujqësinë dhe blegtorinë
Tokë e rrallëterbiummund të përmirësojë cilësinë e të korrave dhe të rrisë shkallën e fotosintezës brenda një diapazoni të caktuar përqendrimi. Komplekset e terbiumit kanë aktivitet të lartë biologjik, dhe komplekset ternare tëterbium, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, kanë efekte të mira antibakteriale dhe baktericide në Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis dhe Escherichia coli, me veti antibakteriale me spektër të gjerë. Studimi i këtyre komplekseve ofron një drejtim të ri kërkimor për barnat moderne baktericide.
Përdoret në fushën e lumineshencës
Materialet moderne optoelektronike kërkojnë përdorimin e tre ngjyrave bazë të fosforeve, përkatësisht të kuqes, jeshiles dhe blusë, të cilat mund të përdoren për të sintetizuar ngjyra të ndryshme. Dhe terbiumi është një përbërës i domosdoshëm në shumë pluhura fluoreshente jeshile me cilësi të lartë. Nëse lindja e pluhurit fluoreshent të kuq të televizionit me ngjyra të tokës së rrallë ka stimuluar kërkesën përitriumdheeuropium, atëherë aplikimi dhe zhvillimi i terbiumit janë promovuar nga pluhuri fluoreshent me tre ngjyra kryesore jeshile të tokës së rrallë për llambat. Në fillim të viteve 1980, Philips shpiku llambën e parë kompakte fluoreshente që kursen energji në botë dhe e promovoi shpejt atë globalisht. Jonet Tb3+ mund të lëshojnë dritë jeshile me një gjatësi vale prej 545 nm, dhe pothuajse të gjitha pluhurat fluoreshente me jeshile të tokës së rrallë përdorinterbium, si një aktivizues.
Pluhuri fluoreshent jeshil i përdorur për tubat katodikë (CRT) të televizorëve me ngjyra është bazuar gjithmonë kryesisht në sulfurin e zinkut të lirë dhe efikas, por pluhuri i terbiumit është përdorur gjithmonë si pluhur jeshil për televizorë me ngjyra projeksioni, siç janë Y2SiO5: Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+ dhe LaOBr: Tb3+. Me zhvillimin e televizionit me ekran të madh me definicion të lartë (HDTV), po zhvillohen edhe pluhura fluoreshente jeshile me performancë të lartë për CRT-të. Për shembull, një pluhur fluoreshent jeshil hibrid është zhvilluar jashtë vendit, i përbërë nga Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+ dhe Y2SiO5: Tb3+, të cilët kanë efikasitet të shkëlqyer të lumineshencës në dendësi të lartë të rrymës.
Pluhuri tradicional fluoreshent me rreze X është tungstati i kalciumit. Në vitet 1970 dhe 1980, u zhvilluan pluhura fluoreshente të metaleve të rralla për ekranet e sensibilizimit, të tilla siterbium, oksid sulfidi lantanumi i aktivizuar, oksid bromuri lantanumi i aktivizuar me terbium (për ekranet jeshile) dhe oksid sulfidi itriumi i aktivizuar me terbium. Krahasuar me statinin e kalciumit, pluhuri fluoreshent i tokës së rrallë mund të zvogëlojë kohën e rrezatimit me rreze X për pacientët me 80%, të përmirësojë rezolucionin e filmave me rreze X, të zgjasë jetëgjatësinë e tubave me rreze X dhe të zvogëlojë konsumin e energjisë. Terbiumi përdoret gjithashtu si një aktivizues pluhuri fluoreshent për ekranet mjekësore për përmirësimin e rrezeve X, të cilat mund të përmirësojnë shumë ndjeshmërinë e konvertimit të rrezeve X në imazhe optike, të përmirësojnë qartësinë e filmave me rreze X dhe të zvogëlojnë shumë dozën e ekspozimit të rrezeve X në trupin e njeriut (me më shumë se 50%).
TerbiumPërdoret gjithashtu si aktivizues në fosforin e bardhë LED të ngacmuar nga drita blu për ndriçim të ri gjysmëpërçues. Mund të përdoret për të prodhuar fosforë kristalorë magneto optikë të terbium aluminit, duke përdorur dioda që lëshojnë dritë blu si burime drite ngacmimi, dhe fluoreshenca e gjeneruar përzihet me dritën e ngacmimit për të prodhuar dritë të bardhë të pastër.
Materialet elektrolumineshente të bëra nga terbiumi përfshijnë kryesisht pluhur fluoreshent të gjelbër të sulfurit të zinkut meterbiumsi aktivizues. Nën rrezatim ultravjollcë, komplekset organike të terbiumit mund të lëshojnë fluoreshencë të fortë jeshile dhe mund të përdoren si materiale elektrolumineshente me film të hollë. Megjithëse është bërë përparim i konsiderueshëm në studimin etokë e rrallëFilmat e hollë elektrolumineshente komplekse organike, ende ekziston një farë boshllëku nga praktikaliteti, dhe kërkimet mbi filmat dhe pajisjet e hollë elektrolumineshente komplekse organike të tokës së rrallë janë ende në thellësi.
Karakteristikat e fluoreshencës së terbiumit përdoren gjithashtu si sonda fluoreshente. Ndërveprimi midis kompleksit të ofloxacin terbium (Tb3+) dhe acidit deoksiribonukleik (ADN) u studiua duke përdorur spektra fluoreshente dhe absorbimi, siç është sonda fluoreshente e ofloxacin terbium (Tb3+). Rezultatet treguan se sonda e ofloxacin Tb3+ mund të formojë një kanal që lidhet me molekulat e ADN-së, dhe acidi deoksiribonukleik mund të rrisë ndjeshëm fluoreshencën e sistemit ofloxacin Tb3+. Bazuar në këtë ndryshim, mund të përcaktohet acidi dezoksiribonukleik.
Për materialet magneto-optike
Materialet me efekt Faradei, të njohura edhe si materiale magneto-optike, përdoren gjerësisht në lazerë dhe pajisje të tjera optike. Ekzistojnë dy lloje të zakonshme të materialeve magneto-optike: kristalet magneto-optike dhe qelqi magneto-optik. Midis tyre, kristalet magneto-optike (siç është granata e hekurit të itriumit dhe granata e terbiumit dhe galiumit) kanë avantazhet e frekuencës së funksionimit të rregullueshme dhe stabilitetit të lartë termik, por ato janë të shtrenjta dhe të vështira për t'u prodhuar. Përveç kësaj, shumë kristale magneto-optike me kënde të larta rrotullimi Faradei kanë thithje të lartë në diapazonin e valëve të shkurtra, gjë që kufizon përdorimin e tyre. Krahasuar me kristalet magneto-optike, qelqi magneto-optik ka avantazhin e transmetimit të lartë dhe është i lehtë për t'u bërë në blloqe ose fibra të mëdha. Aktualisht, xhamat magneto-optikë me efekt të lartë Faradei janë kryesisht xhama të dopuar me jone të rralla toke.
Përdoret për materiale magneto-optike të ruajtjes
Në vitet e fundit, me zhvillimin e shpejtë të multimedias dhe automatizimit të zyrës, kërkesa për disqe të reja magnetike me kapacitet të lartë është rritur. Filmat e hollë të aliazhit të metalit kalimtar terbium me metal amorf janë përdorur për të prodhuar disqe magneto-optike me performancë të lartë. Midis tyre, filmi i hollë i aliazhit TbFeCo ka performancën më të mirë. Materialet magneto-optike me bazë terbiumi janë prodhuar në shkallë të gjerë, dhe disqet magneto-optike të bëra prej tyre përdoren si komponentë të ruajtjes së kompjuterëve, me kapacitet ruajtjeje të rritur me 10-15 herë. Ato kanë avantazhet e kapacitetit të madh dhe shpejtësisë së lartë të aksesit, dhe mund të fshihen dhe të veshen dhjetëra mijëra herë kur përdoren për disqe optike me dendësi të lartë. Ato janë materiale të rëndësishme në teknologjinë e ruajtjes së informacionit elektronik. Materiali magneto-optik më i përdorur në brezat e dukshëm dhe afër infra të kuqes është kristali i vetëm Terbium Gallium Garnet (TGG), i cili është materiali më i mirë magneto-optik për prodhimin e rrotulluesve dhe izolatorëve Faradei.
Për qelq magneto optik
Qelqi magneto optik i Faradeit ka transparencë dhe izotropi të mirë në rajonet e dukshme dhe infra të kuqe, dhe mund të formojë forma të ndryshme komplekse. Është e lehtë të prodhohen produkte të mëdha dhe mund të tërhiqet në fibra optike. Prandaj, ka perspektiva të gjera aplikimi në pajisjet magneto optike siç janë izolatorët magneto optikë, modulatorët magneto optikë dhe sensorët e rrymës me fibra optike. Për shkak të momentit të madh magnetik dhe koeficientit të vogël të absorbimit në diapazonin e dukshëm dhe infra të kuq, jonet Tb3+ janë bërë jone të rralla të tokës që përdoren zakonisht në xhamat magneto optikë.
Aliazh ferromagnetostriktiv me terbium disprosium
Në fund të shekullit të 20-të, me thellimin e vazhdueshëm të revolucionit teknologjik botëror, materialet e reja të aplikimit të metaleve të rralla po lindnin me shpejtësi. Në vitin 1984, Universiteti Shtetëror i Ajovës, Laboratori Ames i Departamentit të Energjisë të SHBA-së dhe Qendra e Kërkimit të Armëve Sipërfaqësore të Marinës Amerikane (nga e cila erdhi personeli kryesor i Korporatës së Teknologjisë Edge (ET REMA) të themeluar më vonë) bashkëpunuan për të zhvilluar një material të ri inteligjent të metaleve të rralla, përkatësisht materialin magnetostriktiv ferromagnetik të terbium dysprosium. Ky material i ri inteligjent ka karakteristika të shkëlqyera të shndërrimit të shpejtë të energjisë elektrike në energji mekanike. Transduktorët nënujorë dhe elektro-akustikë të bërë nga ky material gjigant magnetostriktiv janë konfiguruar me sukses në pajisjet detare, altoparlantët e zbulimit të puseve të naftës, sistemet e kontrollit të zhurmës dhe dridhjeve, si dhe sistemet e eksplorimit të oqeaneve dhe komunikimit nëntokësor. Prandaj, sapo lindi materiali gjigant magnetostriktiv i hekurit terbium dysprosium, ai mori vëmendje të gjerë nga vendet e industrializuara në të gjithë botën. Edge Technologies në Shtetet e Bashkuara filloi prodhimin e materialeve magnetostriktive gjigante të hekurit terbium disprosium në vitin 1989 dhe i quajti ato Terfenol D. Më pas, Suedia, Japonia, Rusia, Mbretëria e Bashkuar dhe Australia zhvilluan gjithashtu materiale magnetostriktive gjigante të hekurit terbium disprosium.
Nga historia e zhvillimit të këtij materiali në Shtetet e Bashkuara, si shpikja e materialit ashtu edhe zbatimet e tij të hershme monopolistike lidhen drejtpërdrejt me industrinë ushtarake (siç është marina). Megjithëse departamentet ushtarake dhe të mbrojtjes të Kinës po e forcojnë gradualisht kuptimin e tyre për këtë material. Megjithatë, me rritjen e ndjeshme të fuqisë gjithëpërfshirëse kombëtare të Kinës, kërkesa për arritjen e një strategjie konkurruese ushtarake të shekullit të 21-të dhe përmirësimin e niveleve të pajisjeve do të jetë padyshim shumë urgjente. Prandaj, përdorimi i gjerë i materialeve gjigante magnetostriktive të hekurit terbium disprosium nga departamentet ushtarake dhe të mbrojtjes kombëtare do të jetë një domosdoshmëri historike.
Shkurt, shumë veti të shkëlqyera tëterbiume bëjnë atë një anëtar të domosdoshëm të shumë materialeve funksionale dhe një pozicion të pazëvendësueshëm në disa fusha aplikimi. Megjithatë, 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 magneto-optike të tokës së rrallë duhet të përdorin gjithashtu kosto të ulët.hekuri disprosiumkobalt ose gadolinium terbium kobalt sa më shumë të jetë e mundur; Mundohuni të zvogëloni përmbajtjen e terbiumit në pluhurin fluoreshent jeshil që duhet të përdoret. Çmimi është bërë një faktor i rëndësishëm që kufizon përdorimin e gjerë tëterbiumPor shumë materiale funksionale nuk mund të bëjnë pa të, kështu që duhet t'i përmbahemi parimit të "përdorimit të çelikut të mirë në teh" dhe të përpiqemi të kursejmë përdorimin eterbiumsa më shumë që të jetë e mundur.
Koha e postimit: 25 tetor 2023