Terbiumkagolong kana kategori beurattaneuh jarang, kalawan kaayaanana low dina kerak Bumi dina ngan 1,1 ppm. Terbium oksida kurang ti 0,01% tina total taneuh jarang. Malah dina jenis ion yttrium tinggi bijih bumi jarang beurat kalawan eusi terbium pangluhurna, eusi terbium ngan akun pikeun 1.1-1.2% tina total taneuh jarang, nunjukkeun yén éta milik kategori "mulya" unsur bumi jarang. Pikeun leuwih ti 100 taun saprak kapanggihna terbium dina 1843, kakurangan jeung nilai na geus nyegah aplikasi praktis na keur lila. Ngan dina 30 taun katukang anu terbium parantos nunjukkeun bakat anu unik.
Ngajalajah Sajarah
Kimiawan Swedia Carl Gustaf Mosander manggihan terbium dina 1843. Anjeunna manggihan pangotor na diYttrium(III) oksidajeungY2O3. Yttrium dingaranan désa Ytterby di Swédia. Saméméh mecenghulna téknologi bursa ion, terbium teu diisolasi dina bentuk murni na.
Mosant mimiti dibagi Yttrium(III) oksida jadi tilu bagian, sadayana dingaranan bijih: Yttrium (III) oksida,Érbium(III) oksida, jeung terbium oksida. Terbium oksida asalna diwangun ku bagian pink, alatan unsur kiwari katelah erbium. "Erbium(III) oksida" (kaasup naon ayeuna urang sebut terbium) asalna bagian dasarna teu warnaan dina leyuran. Oksida teu leyur unsur ieu dianggap coklat.
Engké pagawé boro bisa niténan warna leutik "Erbium(III) oksida", tapi bagian pink leyur teu bisa dipaliré. Debat ngeunaan ayana Erbium(III) oksida geus timbul sababaraha kali. Dina huru-hara, nami aslina dibalikkeun sareng tukeur nami macét, janten bagian pink antukna disebatkeun salaku solusi anu ngandung erbium (dina leyuran, éta pink). Ayeuna dipercaya yén pagawé anu nganggo natrium bisulfat atanapi Kalium sulfat nyandakCerium(IV) oksidakaluar tina Yttrium(III) oksida jeung teu ngahaja ngarobah terbium jadi sédimén nu ngandung cerium. Ngan kira-kira 1% tina Yttrium(III) oksida aslina, ayeuna katelah "terbium", cukup pikeun ngalirkeun warna konéng kana Yttrium(III) oksida. Ku alatan éta, terbium mangrupakeun komponén sekundér nu mimitina ngandung eta, sarta dikawasa ku tatanggana langsung, gadolinium na dysprosium.
Saatosna, iraha wae unsur-unsur bumi jarang anu dipisahkeun tina campuran ieu, henteu paduli proporsi oksidana, nami terbium dipikagaduh dugi tungtungna, oksida coklat terbium dicandak dina bentuk murni. Panalungtik dina abad ka-19 henteu ngagunakeun téknologi fluoresensi ultraviolét pikeun niténan nodul konéng atawa héjo caang (III), sahingga leuwih gampang pikeun terbium dipikawanoh dina campuran padet atawa solusi.
Konfigurasi éléktron
Konfigurasi éléktron:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Konfigurasi éléktron terbium nyaéta [Xe] 6s24f9. Biasana, ngan tilu éléktron nu bisa dileungitkeun saméméh muatan nuklir jadi badag teuing pikeun diionisasi salajengna, tapi dina kasus terbium, semi-kaeusi terbium ngamungkinkeun éléktron kaopat bisa salajengna terionisasi ku ayana oksidan pisan kuat kayaning gas fluorine.
Terbium mangrupikeun logam bumi jarang bodas pérak kalayan keuletan, kateguhan, sareng lemes anu tiasa dipotong ku péso. Titik lebur 1360 ℃, titik golak 3123 ℃, dénsitas 8229 4kg/m3. Dibandingkeun sareng Lanthanide awal, éta kawilang stabil dina hawa. Salaku unsur kasalapan Lantanida, terbium nyaéta logam anu gaduh listrik anu kuat. Éta ngaréaksikeun sareng cai pikeun ngabentuk hidrogén.
Di alam, terbium can kungsi kapanggih minangka unsur bébas, sajumlah leutik aya dina fosfocerium thorium pasir jeung Gadolinite. Terbium hirup babarengan jeung unsur tanah jarang lianna dina keusik monasit, kalawan umumna 0,03% eusi terbium. Sumber séjén nyaéta Xenotime jeung bijih emas langka hideung, duanana mangrupa campuran oksida jeung ngandung nepi ka 1% terbium.
Aplikasi
Penerapan terbium lolobana ngalibetkeun widang téknologi luhur, nyaéta proyék-proyék mutakhir anu intensif téknologi jeung pangaweruh, kitu ogé proyék-proyék anu nguntungkeun ékonomi anu signifikan, kalayan prospek pangwangunan anu pikaresepeun.
Wewengkon aplikasi utama kalebet:
(1) Dimangpaatkeun dina bentuk campuran taneuh jarang. Salaku conto, dianggo salaku pupuk majemuk bumi jarang sareng aditif pakan pikeun tatanén.
(2) Aktivator pikeun bubuk héjo dina tilu bubuk fluoresensi primér. Bahan optoeléktronik modéren ngabutuhkeun panggunaan tilu warna dasar fosfor, nyaéta beureum, héjo, sareng biru, anu tiasa dianggo pikeun nyintésis sababaraha warna. Sareng terbium mangrupikeun komponén anu penting dina seueur bubuk fluoresensi héjo kualitas luhur.
(3) Dipaké salaku bahan panyimpen optik magneto. Film ipis alloy logam transisi terbium logam amorf geus dipaké pikeun nyieun cakram magneto-optik-kinerja tinggi.
(4) Manufaktur kaca optik magneto. Kaca rotasi Faraday anu ngandung terbium mangrupikeun bahan konci pikeun manufaktur rotator, isolator, sareng circulators dina téknologi laser.
(5) Ngembangkeun sarta ngembangkeun terbium dysprosium ferromagnetostrictive alloy (TerFenol) geus dibuka nepi aplikasi anyar pikeun terbium.
Pikeun tatanén jeung peternakan
Terbium bumi jarang tiasa ningkatkeun kualitas pepelakan sareng ningkatkeun laju fotosintésis dina kisaran konsentrasi anu tangtu. Kompleks Terbium gaduh kagiatan biologis anu luhur. Kompleks ternary terbium, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3 · 3H2O, gaduh pangaruh antibakteri sareng baktéri anu hadé dina Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis sareng Escherichia coli. Aranjeunna gaduh spéktrum antibakteri anu lega. Ulikan ngeunaan kompléx sapertos nyadiakeun arah panalungtikan anyar pikeun ubar baktéri modern.
Dipaké dina widang luminescence
Bahan optoeléktronik modéren ngabutuhkeun panggunaan tilu warna dasar fosfor, nyaéta beureum, héjo, sareng biru, anu tiasa dianggo pikeun nyintésis sababaraha warna. Sareng terbium mangrupikeun komponén anu penting dina seueur bubuk fluoresensi héjo kualitas luhur. Lamun kalahiran langka bumi warna TV bubuk fluoresensi beureum geus dirangsang paménta pikeun yttrium jeung europium, teras aplikasi tur ngembangkeun terbium geus diwanohkeun ku jarang bumi tilu warna primér bubuk fluoresensi héjo pikeun lampu. Dina awal 1980-an, Philips nimukeun lampu fluoresensi hemat energi kompak munggaran di dunya sarta gancang ngapromosikeunana sacara global. Ion Tb3+ tiasa ngaluarkeun lampu héjo kalayan panjang gelombang 545nm, sareng ampir sadaya fosfor héjo bumi jarang nganggo terbium salaku aktivator.
Fosfor héjo pikeun tabung sinar katoda TV warna (CRT) sok didasarkeun kana Séng sulfida, anu murah sareng efisien, tapi bubuk terbium sok dianggo salaku fosfor héjo pikeun TV warna proyéksi, kalebet Y2SiO5 ∶ Tb3 +, Y3 ( Al, Ga) 5O12 ∶ Tb3+jeung LaOBr ∶ Tb3+. Kalayan pamekaran televisi definisi luhur layar ageung (HDTV), bubuk fluoresensi héjo berkinerja tinggi pikeun CRT ogé dikembangkeun. Salaku conto, bubuk fluoresensi héjo hibrida parantos dikembangkeun di luar negeri, diwangun ku Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+, sareng Y2SiO5: Tb3+, anu gaduh efisiensi luminescence anu saé dina kapadetan arus anu luhur.
Bubuk fluoresensi sinar-X tradisional nyaéta kalsium tungstat. Dina taun 1970-an sareng 1980-an, fosfor bumi jarang pikeun layar inténsif dikembangkeun, sapertos terbium sulfur diaktipkeun Lanthanum oksida, terbium diaktipkeun bromin Lantanum oksida (pikeun layar héjo), terbium diaktipkeun sulfur Yttrium (III) oksida, jsb. Dibandingkeun sareng kalsium tungstat, bubuk fluoresensi bumi jarang bisa ngurangan waktu irradiation X-ray pikeun penderita ku 80%, ningkatkeun resolusi pilem sinar-X, manjangkeun umur tabung sinar-X, sareng ngirangan konsumsi énergi. Terbium ogé dianggo salaku aktivator bubuk fluoresensi pikeun layar paningkatan sinar-X médis, anu tiasa ningkatkeun sensitipitas konversi sinar-X kana gambar optik, ningkatkeun kajelasan film sinar-X, sareng ngirangan dosis paparan sinar-X. sinar ka awak manusa (ku leuwih ti 50%).
Terbium ogé dipaké salaku aktivator dina phosphor LED bodas bungah ku lampu bulao pikeun cahaya semikonduktor anyar. Ieu bisa dipaké pikeun ngahasilkeun terbium aluminium magneto phosphors kristal optik, ngagunakeun lampu biru emitting diodes salaku sumber lampu éksitasi, sarta fluoresensi dihasilkeun dicampurkeun jeung lampu éksitasi pikeun ngahasilkeun lampu bodas murni.
Bahan electroluminescent dijieunna tina terbium utamana ngawengku Séng sulfida fosfor héjo kalawan terbium salaku aktivator. Dina irradiation ultraviolet, kompléx organik terbium bisa emit fluoresensi héjo kuat sarta bisa dipaké salaku bahan electroluminescent pilem ipis. Sanajan kamajuan signifikan geus dilakukeun dina ulikan ngeunaan film ipis electroluminescent kompléks organik bumi jarang, masih aya gap tangtu tina practicality, jeung panalungtikan dina film ipis electroluminescent kompléx organik bumi jarang jeung alat masih di jero.
Karakteristik fluoresensi terbium ogé dianggo salaku panyilidikan fluoresensi. Contona, Ofloxacin terbium (Tb3+) usik fluoresensi dipaké pikeun nalungtik interaksi antara Ofloxacin terbium (Tb3+) kompléks jeung DNA (DNA) ku spéktrum fluoresensi jeung spéktrum serapan, nunjukkeun yén Ofloxacin Tb3+ usik bisa ngabentuk alur mengikat jeung molekul DNA, sareng DNA tiasa sacara signifikan ningkatkeun fluoresensi sistem Ofloxacin Tb3+. Dumasar parobahan ieu, DNA bisa ditangtukeun.
Pikeun bahan optik magneto
Bahan kalawan pangaruh Faraday, ogé katelah bahan magneto-optik, loba dipaké dina lasers jeung alat optik lianna. Aya dua jenis umum bahan optik magneto: kristal optik magneto jeung kaca optik magneto. Di antarana, kristal magneto-optik (sapertos Yttrium beusi Garnet na terbium gallium Garnet) boga kaunggulan tina frékuénsi operasi adjustable jeung stabilitas termal tinggi, tapi aranjeunna mahal tur hésé rancang. Salaku tambahan, seueur kristal magneto-optik kalayan sudut rotasi Faraday anu luhur gaduh nyerep anu luhur dina rentang gelombang pondok, anu ngabatesan panggunaanana. Dibandingkeun sareng kristal optik magneto, kaca optik magneto gaduh kaunggulan transmitansi anu luhur sareng gampang didamel kana blok atanapi serat ageung. Ayeuna, kacamata magneto-optik sareng pangaruh Faraday anu luhur mangrupikeun gelas doped ion bumi jarang.
Dipaké pikeun bahan panyimpen optik magneto
Dina taun-taun ayeuna, kalayan gancangna perkembangan multimedia sareng otomatisasi kantor, paménta pikeun cakram magnét kapasitas luhur anyar parantos ningkat. Film alloy logam transisi terbium logam amorf geus dipaké pikeun nyieun cakram magneto-optik kinerja tinggi. Di antarana, film ipis alloy TbFeCo boga kinerja pangalusna. bahan magneto-optik dumasar Terbium geus dihasilkeun dina skala badag, sarta cakram magneto-optik dijieunna tina aranjeunna dipaké salaku komponén gudang komputer, kalawan kapasitas gudang ngaronjat ku 10-15 kali. Aranjeunna mibanda kaunggulan kapasitas badag sarta speed aksés gancang, sarta bisa ngusap tur coated puluhan rébu kali lamun dipaké pikeun cakram optik dénsitas tinggi. Aranjeunna bahan penting dina téhnologi gudang informasi éléktronik. Bahan magneto-optik anu paling sering dianggo dina pita anu katingali sareng caket-infra red nyaéta kristal tunggal Terbium Gallium Garnet (TGG), anu mangrupikeun bahan magneto-optik pangsaéna pikeun ngadamel rotator sareng isolator Faraday.
Pikeun kaca optik magneto
Kaca optik magneto Faraday boga transparansi alus tur isotropi di wewengkon katempo jeung infra red, sarta bisa ngabentuk rupa-rupa wangun kompléks. Ieu gampang pikeun ngahasilkeun produk badag-ukuran jeung bisa digambar kana serat optik. Ku sabab éta, éta ngagaduhan prospek aplikasi anu lega dina alat optik magneto sapertos isolator optik magneto, modulator optik magneto, sareng sensor arus serat optik. Alatan momen magnét badag sarta koefisien nyerep leutik dina rentang katempo jeung infra red, ion Tb3+ geus jadi ilahar dipaké ion bumi jarang dina gelas optik magneto.
Terbium dysprosium ferromagnetostrictive alloy
Dina ahir abad ka-20, jeung deepening revolusi ilmiah sarta téhnologis dunya, anyar jarang bumi Applied Bahan anu munculna gancang. Taun 1984, Iowa State University of the United States, Ames Laboratory of the United States Department of Energy of the United States and the US Navy Surface Weapons Research Center (personel utama tina American Edge Technology Company (ET REMA) anu saterusna ngadegkeun. puseur) babarengan ngembangkeun bahan Smart bumi langka anyar, nyaéta terbium dysprosium beusi buta magnetostrictive bahan. Bahan Smart anyar ieu ngagaduhan ciri anu saé pikeun gancang ngarobih énergi listrik kana énergi mékanis. Transduser jero cai sareng elektro-akustik anu didamel tina bahan magnetostrictive raksasa ieu parantos suksés dikonpigurasi dina alat angkatan laut, speaker deteksi sumur minyak, sistem kontrol bising sareng geter, sareng éksplorasi sagara sareng sistem komunikasi bawah tanah. Ku alatan éta, pas bahan magnetostrictive buta terbium dysprosium beusi dilahirkeun, éta narima perhatian lega ti nagara industrial sakuliah dunya. Edge Technologies di Amérika Serikat mimiti ngahasilkeun bahan magnetostrictive raksasa terbium dysprosium beusi dina taun 1989 sareng dingaranan Terfenol D. Salajengna, Swédia, Jepang, Rusia, Inggris, sareng Australia ogé ngembangkeun bahan magnetostrictive raksasa terbium dysprosium beusi.
Tina sajarah pangwangunan bahan ieu di Amérika Serikat, boh panemuan bahan sareng aplikasi monopolistik awalna aya hubunganana langsung sareng industri militer (sapertos angkatan laut). Sanaos departemén militér sareng pertahanan China laun-laun nguatkeun pamahaman kana bahan ieu. Nanging, saatos Kakuatan Nasional Komprehensif Cina parantos ningkat sacara signifikan, sarat pikeun ngawujudkeun strategi kompetitif militér dina abad ka-21 sareng ningkatkeun tingkat peralatan pasti bakal penting pisan. Ku alatan éta, pamakéan nyebar bahan magnetostrictive raksasa terbium dysprosium beusi ku militer jeung departemén pertahanan nasional bakal jadi kabutuhan sajarah.
Pondokna, loba sipat alus teuing tina terbium ngajadikeun eta hiji anggota indispensable tina loba bahan fungsional jeung hiji posisi irreplaceable dina sababaraha widang aplikasi. Nanging, kusabab harga terbium anu luhur, masarakat parantos diajar kumaha cara ngahindarkeun sareng ngaminimalkeun panggunaan terbium pikeun ngirangan biaya produksi. Contona, bahan magneto-optik bumi langka ogé kedah nganggo béaya rendah kobalt beusi dysprosium atanapi gadolinium terbium kobalt saloba mungkin; Coba ngurangan kandungan terbium dina bubuk fluoresensi héjo nu kudu dipaké. Harga parantos janten faktor penting anu ngabatesan pamakean terbium. Tapi loba bahan hanca teu bisa ngalakukeun tanpa eta, jadi urang kudu taat kana prinsip "ngagunakeun baja alus dina sabeulah" na coba pikeun ngahemat pamakéan terbium saloba mungkin.
waktos pos: Jul-05-2023