Terbiu

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 3 decembrie 2021; verificările necesită 12 modificări .
terbiu
←  Gadoliniu | Disprosiu  →
65 Tb
↓
bk		 Sistem periodic de elemente65TB _
Aspectul unei substanțe simple
Argintiu moale, ductil - metal alb
Probă de terbiu
Proprietățile atomului
Nume, simbol, număr Terbiu / Terbiu (Tb), 65
Grup , punct , bloc 3 (învechit 3), 6,
element f
Masa atomica
( masa molara )		 158,92535(2) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Configuratie electronica [Xe] 6s 2 4f 9
Raza atomului ora 180
Proprietăți chimice
raza covalentă ora 159 
Raza ionică (+4e) 84 (+3e) 92.3  pm
Electronegativitatea 1.2 (Scara Pauling)
Potențialul electrodului Tb ←Tb 3+ -2,31 V
Stări de oxidare +1, +3, +4
Energia de ionizare
(primul electron)		 569,0 (5,90)  ​​kJ / mol  ( eV )
Proprietățile termodinamice ale unei substanțe simple
Densitate (la n.a. ) 8,229 g/cm³
Temperatură de topire 1629 K
Temperatura de fierbere 3296K _
Oud. căldură de evaporare 389 kJ/mol
Capacitate de căldură molară 29 [2]  J/(K mol)
Volumul molar 19,2  cm³ / mol
Rețeaua cristalină a unei substanțe simple
Structura de zăbrele Hexagonal
Parametrii rețelei a=3,600 c=5,694  Å
raport c / a 1.582
Alte caracteristici
Conductivitate termică (300 K) 11,1 W/(m K)
numar CAS 7440-27-9
65 terbiu
Tb158,9254
4f 9 6s 2

Terbiul  ( simbol chimic - Tb , din lat.  Terbiu ) este un element chimic al grupului al 3-lea (conform clasificării învechite - un subgrup lateral al celui de-al treilea grup, IIIB) din a șasea perioadă a sistemului periodic al elementelor chimice din D. I. Mendeleev , cu număr atomic 65.

Aparține familiei Lanthanide .

Substanța simplă terbiu este un metal moale , alb-argintiu al pământului rar .

Istorie

În 1843, chimistul suedez K. G. Mosander a descoperit impurități în concentratul de Y 2 O 3 și a izolat trei fracții din acesta: ytriu, terbia roz (care conținea elementul modern erbiu ) și erbia incoloră (conținea elementul terbiu, oxidul de terbiu insolubil are un tentă maro). Datorită incolorei erbiei , existența acestui compus a fost pusă la îndoială mult timp, iar numele fracțiilor au fost, de asemenea, confundate. Terbiul din concentratul original a fost de aproximativ 1%, dar acest lucru a fost suficient pentru a-i da o nuanță gălbuie. Terbiul pur la începutul secolului al XX-lea a fost obținut pentru prima dată de chimistul francez Georges Urbain , care a folosit tehnologia schimbului de ioni [3] .

Originea numelui

Alături de alte trei elemente chimice ( erbiu , itterbiu , ytriu ), a fost numită după satul Ytterby , situat pe insula Resarö, parte a arhipelagului Stockholm .

Fiind în natură

Clarke de terbiu în scoarța terestră (după Taylor) - 4,3 g/t.

Depozite

Terbiul nu se găsește niciodată în natură ca element liber, dar se găsește în multe minerale, cum ar fi gadolinit , xenotim , cerit , monazit și așa mai departe.

Terbiul este un membru al familiei Lanthanide , care se găsesc adesea în China , SUA , Kazahstan , Rusia , Ucraina , Australia , Brazilia , India , Scandinavia [4] . Există rezerve semnificative în zăcământul de apă adâncă de minerale rare din apropierea insulei Minamitori din Pacific, în zona economică exclusivă a Japoniei [5] .

Proprietăți fizice

Configurația electronică completă a atomului de terbiu este: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 9

Terbiul este un metal ductil , moale (terbiul este atât de moale încât poate fi tăiat cu un cuțit) cu o culoare albă argintie. Nu radioactiv . Este un paramagnet , la temperaturi sub -46 ° C intră în stare feromagnetică .

Izotopi

Singurul izotop stabil al terbiului este 159 Tb. Cel mai lung izotop radioactiv este de 158 Tb, cu un timp de înjumătățire de 180 de ani.

Obținerea

Terbiul este izolat dintr-un amestec de elemente de pământuri rare prin cromatografie ionică sau metode de extracție.

Prețuri

China este principalul furnizor de elemente din pământuri rare. Politica de prețuri urmată în mod corespunzător de el a dus la o creștere bruscă a prețurilor (de 5-10 ori) în 2010-2011 [6] . Prețul pentru un kilogram de terbiu metalic a ajuns la 4400 de dolari [7] , până în 2016 prețul a scăzut la 1000 de dolari [8] pe kilogram.

Prețul terbiului, ca și alte elemente de pământuri rare, este foarte dependent de gradul de purificare.

În 2013, 1 gram de terbiu pur 99,9% putea fi cumpărat cu 64 de euro [9] .

În Rusia, în 2014-2016, pentru un lingou metalic de 2 grame și cu o puritate de 99,9%, au cerut 150 de euro [10] .

Aplicație

Terbiul este un metal foarte neobișnuit din seria lantanidelor și are totuși o gamă semnificativă de caracteristici fizice unice, cum ar fi o serie de aliaje și compuși ai săi. Terbiul este un element monoizotopic (doar terbiul-159 este stabil ).

Efect magnetostrictiv uriaș . Fabricarea aliajelor magnetostrictive

Aliajul de terbiu-fier - cel mai bun material magnetostrictiv al tehnologiei moderne (în special un singur cristal ) - este utilizat pentru producerea de unități puternice de deplasări mici (de exemplu, optica adaptivă a telescoapelor reflectorizante mari ), surse de sunet de o putere enormă, super- emițători puternici de ultrasunete . În plus, un număr de compuși de terbiu prezintă, de asemenea, o magnetostricție gigantică și, în acest sens, titanatul de terbiu și, în special, cristalul său unic sunt de interes deosebit.

Materiale magnetice

Aliajul terbiu- cobalt monocristal la temperaturi apropiate de zero absolut este cel mai puternic material magnetic (produsul energiei magnetice ( BH ) max = 408 kJ /m 3 , care este de peste 5-7 ori mai mare decât cel al samariului -aliaje de cobalt sau fier-neodim-bor ).

Materiale termoelectrice

Telurura de terbiu Tb 2 Te 3  este un material termoelectric bun; cu o scădere a prețului terbiului, poate fi utilizat pe scară largă pentru producția de generatoare termoelectrice (termo-emf 160-170 μV/K).

Materiale optice

Granatul de terbiu- galiu ( Tb 3 Ga 5 O 12 , THG) prezintă valori ridicate ale constantei Verdet , drept urmare este utilizat în tehnologia laser ca material pentru rotatoarele Faraday și este utilizat în izolatoare optice și circulatoare . .

Fosfori

Tungstatul de terbiu este produs și consumat în mod constant în electronice ca fosfor.

Compușii complecși ai terbiului (împreună cu europiu și samariu) își găsesc aplicație în dispozitivele OLED . Acest lucru se datorează caracteristicilor bune de luminescență: intensitate mare a luminiscenței și jumătate de lățime a liniei spectrale mici. Astfel de proprietăți sunt explicate prin tranzițiile interzise între termenii f -shell-ului ecranați de shell -urile 5s- și 5p- supraiacente . Principiul de funcționare a unor astfel de dispozitive fotofizice supramoleculare (definiție de J. M. Lehn) se bazează pe efectul de antenă.

Luminescența ionului Tb 3+ se datorează tranzițiilor ff de la nivelul excitat 5 D 4 la nivelurile 7 F j , j = 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 . Aceste tranziții corespund benzilor de luminescență din spectrele de luminescență la 680, 670, 650, 620, 590, 545, respectiv 490 nm [11] . Cea mai intensă bandă de luminescență este cauzată de tranziția 5 D 4 - 7 F 5 și se află în regiunea verde a spectrului, ceea ce oferă principala contribuție la luminescența verde strălucitoare a acestui ion. Terbiul formează complexe luminiscente strălucitoare cu un număr de liganzi al căror nivel de triplet este în intervalul 22900–24500 cm– 1 , în special, cu acizi carboxilici aromatici ( benzoic , salicilic ) substituiți alifatic cu onami, dicetone - acetilacetonă etc.

Pentru a obține dispozitive OLED pe bază de compuși de terbiu luminescenți se folosesc diverse metode de depunere a filmului subțire: spincoating, sinteza în fază gazoasă etc.

Efect magnetocaloric gigant

Aliajele de terbiu-gadoliniu au caracteristici potrivite pentru proiectarea frigiderelor magnetice.

Catalizatori

Oxidul de terbiu este utilizat ca catalizator de oxidare foarte eficient.

Electronică

Fluorura de terbiu , împreună cu fluorurile de ceriu și ytriu, este utilizată în microelectronică ca un strat antireflex pe siliciu.

Fabricarea calculatoarelor

În ultimii ani, în producția de calculatoare de o importanță deosebită[ clarifica ] ferită de terbiu dobândită .

Rolul biologic

Conform datelor existente, terbiul nu are rol biologic. Ca și alte lantanide , compușii de terbiu ar trebui să aibă o toxicitate sub medie, dar nu au fost efectuate studii detaliate pe această temă [12] .

Note

  1. ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Greutăți atomice ale elementelor 2011 (Raport tehnic IUPAC  )  // Chimie pură și aplicată . - 2013. - Vol. 85 , nr. 5 . — P. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 . Arhivat din original pe 5 februarie 2014.
  2. ↑ Enciclopedia chimică: în 5 vol. / Redacție: Zefirov N. S. (redactor-șef). - Moscova: Enciclopedia Sovietică, 1995. - T. 4. - S. 531. - 639 p. — 20.000 de exemplare.  - ISBN 5-85270-039-8.
  3. ↑ Gupta CK Metalurgia extractivă a pământurilor rare / CK Gupta, N. Krishnamurthy. - CRC Press, 2005. - P. 504. - ISBN 0-415-33340-7 .
  4. ↑ Lantanide
  5. ↑ Potențialul extraordinar al noroiului de adâncime ca sursă de elemente din pământuri rare . Preluat la 1 ianuarie 2019. Arhivat din original la 23 ianuarie 2019.
  6. ↑ Samsonov N.Yu., Semyagin I.N. Prezentare generală a pieței mondiale și rusă a metalelor din pământuri rare  (rus.) . Arhivat din original pe 2 octombrie 2016.
  7. ↑ Dinamica prețurilor pentru REM 2011-2012. . tdm96.ru. Consultat la 1 octombrie 2016. Arhivat din original pe 2 octombrie 2016.
  8. ↑ Revizuirea pieței REM 2016. . tdm96.ru. Consultat la 1 octombrie 2016. Arhivat din original pe 2 octombrie 2016.
  9. ↑ Terbium Arhivat la 5 martie 2016 la Wayback Machine  - Materials Technology & Crystals for Research, Development and Production - Arhivat la 13 noiembrie 2014 la Wayback Machine .
  10. ↑ Căutare - terbiu . Preluat la 19 septembrie 2020. Arhivat din original la 6 martie 2021.
  11. ↑ Poluektov N. S., Kononenko L. I., Efryushina N. P., Beltyukova S. V.  Metode spectrofotometrice și luminiscente pentru determinarea lantanidelor. Kiev, Naukova Dumka, 1989.
  12. ↑ Hammond CR Elementele // 81st. — CRC presa.

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice
 Sistem periodic de elemente chimice a lui D. I. Mendeleev
  unu 2                             3 patru 5 6 7 opt 9 zece unsprezece 12 13 paisprezece cincisprezece 16 17 optsprezece
unu H   El
2 Li Fi   B C N O F Ne
3 N / A mg   Al Si P S Cl Ar
patru K Ca   sc Ti V Cr Mn Fe co Ni Cu Zn Ga GE La fel de Se Br kr
5 Rb Sr   Y Zr Nb lu Tc Ru Rh Pd Ag CD În sn Sb Te eu Xe
6 Cs Ba La Ce Relatii cu publicul Nd P.m sm UE Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb lu hf Ta W Re Os Ir Pt Au hg Tl Pb Bi Po La Rn
7 pr Ra AC Th Pa U Np Pu A.m cm bk cf Es fm md Nu lr RF Db Sg bh hs Mt Ds Rg Cn Nh fl Mc Lv Ts Og
 
Metale alcaline metale alcalino-pământoase Lantanide Actinide metale de tranziție
metale ușoare Semimetale nemetale Halogeni gaze nobile
 Seria de activitate electrochimică a metalelor

Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu ,
Th , Np , U , Hf , Be , Al , Ti , Zr , Yb , Mn , V , Nb , Pa , Cr , Zn , Ga , Fe , Cd , In , Tl , Co , Ni , Te , Mo , Sn , Pb , H 2 ,
W , Sb , Bi , Ge , Re , Cu , Tc , Te , Rh , Po , Hg , Ag , Pd , Os , Ir , Pt , Au