Тербиумприпаѓа на категоријата тешкиРетки Земји, со мало изобилство во Земјината кора на само 1,1 ppm. Тербиум оксид учествува со помалку од 0,01% од вкупните ретки Земји. Дури и во високиот yttrium јонски тип тешка ретка земја руда со најголема содржина на тербиум, содржината на тербиум е само за 1,1-1,2% од вкупната ретка земја, што укажува дека припаѓа на „благородната“ категорија на ретки елементи на земјата. За повеќе од 100 години од откривањето на Тербиум во 1843 година, неговиот недостиг и вредност ја спречија неговата практична примена долго време. Само во изминатите 30 години Тербиум го покажа својот уникатен талент
Откривање на историјата
Шведскиот хемичар Карл Густаф Мосандер го откри Тербиум во 1843 година. Тој ги најде своите нечистотии воYttrium (III) оксидиY2O3. Yttrium го носи името по селото Итерби во Шведска. Пред појавата на технологија за размена на јони, Тербиум не беше изолиран во чиста форма.
Мосант прво го подели yttrium (III) оксид на три дела, сите именувани по руди: yttrium (iii) оксид,Ербиум (III) оксид, и тербиум оксид. Тербиум оксид првично беше составен од розов дел, заради елементот сега познат како Ербиум. „Ербиум (III) оксид“ (вклучувајќи го и она што сега го нарекуваме Тербиум) првично беше суштински безбоен дел во растворот. Нерастворливиот оксид на овој елемент се смета за кафеав.
Подоцнежните работници тешко можеа да го набудуваат малиот безбоен „ербиум (III) оксид“, но растворливиот розов дел не може да се игнорира. Дебатите за постоењето на ербиум (III) оксид се појавија постојано. Во хаосот, првичното име беше обратно и размената на имиња беше заглавена, така што розовиот дел на крајот беше споменат како решение што содржи ербиум (во растворот, беше розово). Сега се верува дека работниците кои користат натриум бисулфат или калиум сулфатЦериум (IV) оксиднадвор од yttrium (III) оксид и ненамерно го претвораат тербиумот во талог што содржи цериум. Само околу 1% од оригиналниот yttrium (III) оксид, сега познат како „тербиум“, е доволно за да помине жолтеникава боја на оксид на Yttrium (III). Затоа, тербиумот е секундарна компонента која првично ја содржеше, а таа е контролирана од неговите непосредни соседи, гадолиниум и диспрозиум.
Потоа, секогаш кога други ретки елементи на Земјата беа одвоени од оваа мешавина, без оглед на процентот на оксидот, името на Тербиум беше задржано сè додека конечно, кафеавиот оксид на тербиумот не беше добиен во чиста форма. Истражувачите од 19 век не користеле ултравиолетова технологија на флуоресценција за да набудуваат светло жолти или зелени нодули (III), со што полесно се препознава тербиумот во цврсти мешавини или решенија.
Конфигурација на електрони
Конфигурација на електрони:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Конфигурацијата на електроните на тербиумот е [xe] 6S24F9. Нормално, само три електрони можат да се отстранат пред нуклеарното полнење да стане преголем за да се биде понатаму јонизирано, но во случај на тербиум, полу -пополнетата тербиум дозволува четвртиот електрон да биде понатаму јонизиран во присуство на многу силни оксиданти како што е флуор гас.
Terbium е сребрена бела ретка земја метал со еластичност, цврстина и мекост што може да се сече со нож. Точка на топење 1360 ℃, точка на вриење 3123 ℃, густина 8229 4kg/m3. Во споредба со раниот лантанид, тој е релативно стабилен во воздухот. Како деветти елемент на лантанид, Тербиум е метал со силна електрична енергија. Реагира со вода за да формира водород.
Во природата, Тербиум никогаш не е откриено дека е слободен елемент, чија мала количина постои во фосфоцериум ториум песок и гадолинит. Тербиум коегзистира со други ретки елементи на Земјата во моназитскиот песок, со генерално 0,03% содржина на тербиум. Други извори се ксенотими и црни ретки златни руди, и двете се мешавини на оксиди и содржат до 1% тербиум.
Апликација
Примената на Terbium најмногу вклучува високо-технолошки полиња, кои се технолошки интензивни и интензивни врвни проекти, како и проекти со значителни економски придобивки, со привлечни изгледи за развој.
Главните области за апликација вклучуваат:
(1) Користена во форма на мешани ретки земјини. На пример, се користи како ретко ѓубриво соединение и додаток на добиточна храна за земјоделство.
(2) Активиран за зелен прав во три основни флуоресцентни прав. Современите оптоелектронски материјали бараат употреба на три основни бои на фосфор, имено црвена, зелена и сина боја, кои можат да се користат за синтетизирање на разни бои. И Terbium е неопходна компонента во многу висококвалитетни зелени флуоресцентни прав.
(3) се користи како материјал за оптичко складирање на магнето. Аморфни метални тербиумски транзициски легури Алуминиум Тенки филмови се користат за производство на магнето-оптички дискови со високи перформанси.
(4) Производство на оптичко стакло Магнето. Ротаторското стакло Faraday што содржи тербиум е клучен материјал за производство на ротатори, изолатори и циркулатори во ласерската технологија.
(5) Развојот и развојот на тербиум диспрозиум феромагнеттетостриктивна легура (терфенол) отвори нови апликации за тербиум.
За земјоделство и сточарство
Реткиот тербиум на Земјата може да го подобри квалитетот на земјоделските култури и да ја зголеми стапката на фотосинтеза во одреден опсег на концентрација. Тербиумските комплекси имаат висока биолошка активност. Тернарни комплекси на тербиум, ТБ (АЛА) 3Беним (CLO4) 3 · 3H2O, имаат добри антибактериски и бактерицидни ефекти врз Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis и Escherichia coli. Тие имаат широк антибактериски спектар. Студијата за такви комплекси обезбедува нова насока за истражување за современи бактерицидни лекови.
Се користи во областа на луминисценција
Современите оптоелектронски материјали бараат употреба на три основни бои на фосфор, имено црвена, зелена и сина боја, кои можат да се користат за синтетизирање на разни бои. И Terbium е неопходна компонента во многу висококвалитетни зелени флуоресцентни прав. Ако раѓањето на ретка земја во боја на црвена флуоресцентна прав во боја ја стимулира побарувачката за ytrium и Europium, тогаш примената и развојот на тербиумот се промовирани од ретка земја три основни флуоресцентни прав во боја на ламби. Во раните 80-ти години, Филипс ја измисли првата компактен светски флуоресцентен ламба за заштеда на енергија и брзо ја промовираше на глобално ниво. Јони TB3+можат да испуштаат зелена светлина со бранова должина од 545nm, а скоро сите ретки зелени зелени фосфор користат тербиум како активатор.
Зелениот фосфор за цевка за катода на катода во боја (CRT) отсекогаш се засновал на цинк сулфид, кој е ефтин и ефикасен, но тербиумскиот прав отсекогаш се користел како зелен фосфор за телевизија во боја на проекција, вклучувајќи Y2SIO5 ∶ TB3+, Y3 (Al, GA) 5O12 ∶ TB3+и Laobr ∶ TB3+. Со развој на телевизија со голема дефиниција со високи екрани (HDTV), се развиваат и зелени флуоресцентни прав со високи перформанси за CRT. На пример, хибриден зелен флуоресцентен прав е развиен во странство, кој се состои од Y3 (Al, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+, и Y2SIO5: TB3+, кои имаат одлична ефикасност на луминисценција при висока струја на густина.
Традиционалниот флуоресцентен прав на Х-зраци е калциум во тонгрем. Во 1970-тите и 1980-тите, беа развиени ретки фосфорни на Земјата за засилување на екраните, како што е тербиум активиран сулфур лантанум оксид, тербиум активиран бром лантанум оксид (за зелени екрани), тербиум активиран сулфур иттриум (III) оксид, итн. Ирадијацијата кај пациенти за 80%, ја подобрува резолуцијата на Х-зраци филмови, го проширува животниот век на рендгенските цевки и ја намалува потрошувачката на енергија. Тербиумот се користи и како флуоресцентен активирач на прав за медицински екрани за подобрување на Х-зраци, што може во голема мерка да ја подобри чувствителноста на конверзија на Х-зраци во оптички слики, да ја подобри јасност на Х-зраци филмови и во голема мерка да ја намали дозата на изложеност на Х-зраци во човечкото тело (за повеќе од 50%).
Terbium исто така се користи како активатор во белиот LED фосфор возбуден од сина светлина за ново осветлување на полупроводници. Може да се користи за производство на тербиум алуминиумски магнето оптички кристални фосфор, со употреба на диоди кои емитуваат сина светлина како извори на побудување, а генерираната флуоресценција се меша со возбудлива светлина за производство на чиста бела светлина.
Електролуминисцентните материјали изработени од тербиум главно вклучуваат цинк сулфид зелен фосфор со тербиум како активатор. Под ултравиолетово зрачење, органските комплекси на тербиум можат да испуштаат силна зелена флуоресценција и може да се користат како електролуминисцентни материјали со тенок филм. Иако е постигнат значителен напредок во проучувањето на ретки електролуминисцентни тенки филмови на органски комплекс на Земјата, сè уште постои одреден јаз од практичноста, а истражувањето за ретки органски комплексни електролуминисцентни тенки филмови и уреди е сè уште во длабочина.
Карактеристиките на флуоресценцијата на тербиумот се користат и како сонди на флуоресценција. For example, Ofloxacin terbium (Tb3+) fluorescence probe was used to study the interaction between Ofloxacin terbium (Tb3+) complex and DNA (DNA) by fluorescence spectrum and absorption spectrum, indicating that Ofloxacin Tb3+probe can form a groove binding with DNA molecules, and DNA can significantly enhance the fluorescence of Офлоксацин TB3+систем. Врз основа на оваа промена, ДНК може да се утврди.
За оптички материјали со магнето
Материјалите со ефект на Фарадеј, познати и како магнето-оптички материјали, се користат во ласери и други оптички уреди. Постојат два вообичаени типа на магнето оптички материјали: магнето оптички кристали и магнето оптички стакло. Меѓу нив, магнето-оптички кристали (како што се yttrium железо гарнет и тербиум галиум гарнет) имаат предности на прилагодлива оперативна фреквенција и висока термичка стабилност, но тие се скапи и тешки за производство. Покрај тоа, многу магнето-оптички кристали со висок агол на ротација на Фарадеј имаат голема апсорпција во опсегот на кратки бранови, што ја ограничува нивната употреба. Во споредба со магнето оптички кристали, магнето оптички стакло има предност на висока пренесување и е лесно да се направи во големи блокови или влакна. Во моментов, магнето-оптички очила со висок ефект на Фарадеј се главно ретки очила за допирани јонски јон.
Се користи за материјали за оптичко складирање на магнето
Во последниве години, со брзиот развој на мултимедија и канцелариска автоматизација, побарувачката за нови магнетни дискови со висок капацитет се зголемува. Аморфни метални тербиумски транзициски метални легури се користат за производство на магнето-оптички дискови со високи перформанси. Меѓу нив, тенок филм на легурата TBFECO има најдобри перформанси. Магнето-оптички материјали засновани на тербиум се произведени во големи размери, а магнето-оптички дискови направени од нив се користат како компоненти за складирање на компјутер, при што капацитетот на складирање се зголеми за 10-15 пати. Тие имаат предности на голем капацитет и брза брзина на пристап и можат да бидат избришани и обложени десетици илјади пати кога се користат за оптички дискови со висока густина. Тие се важни материјали во електронската технологија за складирање на информации. Најчесто користениот магнето-оптички материјал во видливите и близу-инфрацрвени ленти е единечен кристал Terbium Garnet (TGG), кој е најдобриот магнето-оптички материјал за правење ротатори и изолатори на Фарадеј.
За оптичко стакло Магнето
Оптичкото стакло Faraday Magneto има добра транспарентност и изотропија во видливи и инфрацрвени региони и може да формира разни сложени форми. Лесно е да се произведуваат производи со големи димензии и може да се влечат во оптички влакна. Затоа, има широки изгледи за примена кај магнето оптички уреди како што се магнето оптички изолатори, магнето оптички модулатори и сензори за струја на оптички влакна. Поради неговиот голем магнетски момент и мал коефициент на апсорпција во видливиот и инфрацрвен опсег, јони TB3+станаа најчесто користени ретки јони на Земјата во магнето оптички очила.
Terbium dysprosium ferromagneteTostrictive легура
На крајот на 20 век, со продлабочување на Светската научна и технолошка револуција, се појавуваат нови ретки применети материјали на Земјата. Во 1984 г. Овој нов паметен материјал има одлични карактеристики на брзо претворање на електрична енергија во механичка енергија. Подводните и електро-акустичните трансдуктори изработени од овој гигант магнетостриктивен материјал се успешно конфигурирани во поморската опрема, звучниците за откривање на бунари за нафта, системите за контрола на бучава и вибрации и системи за истражување на океанот и подземни комуникациски системи. Затоа, веднаш штом се роди Terbium Dysprosium Iron Giant Magnetostrictive материјал, тој доби широко внимание од индустријализираните земји низ целиот свет. Edge Technologies во Соединетите Држави започна со производство на тербиум диспрозиум железо гигант магнетостриктивни материјали во 1989 година и ги именуваше Терфенол Д. Потоа, Шведска, Јапонија, Русија, Велика Британија и Австралија, исто така, развиваа тербиум дисперозиум железо гигантски гигант магнетостриктивни материјали.
Од историјата на развојот на овој материјал во Соединетите држави, и изумот на материјалот и нејзините рани монополистички апликации се директно поврзани со воената индустрија (како што е морнарицата). Иако воените воени и одбранбени оддели во Кина постепено го зајакнуваат разбирањето на овој материјал. Сепак, откако сеопфатната национална моќ на Кина значително се зголеми, барањата за реализирање на воената конкурентна стратегија во 21 век и подобрувањето на нивото на опрема сигурно ќе бидат многу итни. Затоа, широко распространетата употреба на Terbium Dysprosium железо гигантски магнетостриктивни материјали од страна на воените и националните оддели за одбрана ќе биде историска неопходност.
Накратко, многуте одлични својства на Terbium го прават неопходен член на многу функционални материјали и незаменлива позиција во некои полиња за апликација. Сепак, поради високата цена на тербиумот, луѓето проучувале како да ја избегнат и минимизираат употребата на тербиум со цел да се намалат трошоците за производство. На пример, ретки магнето-оптички материјали на Земјата, исто така, треба да користат ниско-диспрозиум железо кобалт или гадолиниум тербиум кобалт колку што е можно; Обидете се да ја намалите содржината на тербиумот во зелениот флуоресцентен прав што мора да се користи. Цената стана важен фактор што ја ограничува широко распространетата употреба на тербиум. Но, многу функционални материјали не можат да сторат без тоа, затоа мора да се придржуваме до принципот „користење добар челик на сечилото“ и да се обидеме да ја зачуваме употребата на тербиум колку што е можно повеќе.
Време на објавување: јули-05-2023