Terbiuappartene à a categuria di terre rari pisanti, cù una bassa abbundanza in a crosta terrestre à solu 1,1 ppm.ossidu di terbiucuntene menu di 0,01% di e terre rare totali. Ancu in u tipu di ioni d'ittriu altu minerale di terra rara pesante cù u più altu cuntenutu di terbiu, u cuntenutu di terbiu solu cuntene 1,1-1,2% di u totale.terra rara, chì indica chì appartene à a categuria "nobile".terra raraelementi. Per più di 100 anni da a scuperta di u terbiu in u 1843, a so scarsità è u valore anu impeditu a so applicazione pratica per un bellu pezzu. Hè solu in l'ultimi 30 anni chìterbiuhà dimustratu u so talentu unicu.
Scopre a Storia
U chimicu svedese Carl Gustaf Mosander hà scupertu u terbiu in u 1843. Scopre e so impurità inossidu di ittriuèY2O3. Yttriumhè chjamatu dopu à u paese di Itby in Svezia. Prima di l'emergenza di a tecnulugia di scambiu di ioni, u terbiu ùn era micca isolatu in a so forma pura.
Mossander hà prima divisuossidu di ittriuin trè parti, tutti i nomi di minerali:ossidu di ittriu, ossidu di erbiu, èossidu di terbiu. ossidu di terbiuera urigginariamente cumpostu di una parte rosa, per via di l'elementu avà cunnisciutu cum'èerbium. Erbium oxide(cumpresu ciò chì avemu avà chjamatu terbiu) era urigginariamente una parte incolore in suluzione. L'oxidu insoluble di questu elementu hè cunsideratu marrone.
I travagliadori più tardi anu avutu difficiule di osservà i minusculi incolori "ossidu di erbiu", ma a parte rosa soluble ùn pò esse ignorata. U dibattitu annantu à l'esistenza diossidu di erbiuhè apparsu ripetutamente. In u caosu, u nome uriginale hè stata riversata è u scambiu di nomi hè stata chjappata, perchè a parti rosa hè stata eventualmente citata cum'è una suluzione chì cuntene erbium (in a suluzione, era rosa). Avà hè cridutu chì i travagliadori chì utilizanu disulfuru di sodiu o sulfate di potassiu per sguassà u diossidu di cerium daossidu di ittriugira involontariamenteterbiudans le cérium contenant des précipités. Attualmente cunnisciutu cum'è 'terbiu', solu circa 1% di l'uriginaleossidu di ittriuhè presente, ma questu hè abbastanza per trasmette un culore giallu chjaru àossidu di ittriu. Dunque,terbiuhè un cumpunente secundariu chì u cuntene inizialmente, è hè cuntrullatu da i so vicini immediati,gadoliniuèdisprosio.
Dopu, quandu altriterra raraL'elementi sò stati separati da questa mistura, indipendentemente da a proporzione di l'ossidu, u nome di terbiu hè statu mantinutu finu à a fine, l'ossidu marrone diterbiuhè stata ottenuta in forma pura. I ricercatori in u 19u seculu ùn anu micca utilizatu a tecnulugia di fluoriscenza ultravioleta per osservà i noduli gialli o verdi brillanti (III), chì facenu più faciule per u terbiu per esse ricunnisciutu in mischi o suluzioni solidi.
Cunfigurazione elettronica
Disposizione elettronica:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
L'arrangementu elettronicu diterbiuhè [Xe] 6s24f9. Nurmalmenti, solu trè elettroni ponu esse eliminati prima chì a carica nucleare diventa troppu grande per esse più ionizzata. Tuttavia, in u casu diterbiu, u semi pienuterbiupermette di più ionizazione di u quartu elettroni in presenza di un oxidante assai forte cum'è u gasu fluoru.
Metallu
Terbiuhè un metallu di terra rara bianca d'argentu cù duttilità, durezza è dolcezza chì pò esse tagliata cù un cuteddu. Puntu di fusione 1360 ℃, puntu di ebollizione 3123 ℃, densità 8229 4kg/m3. Comparatu cù i primi elementi di lanthanide, hè relativamente stabile in l'aria. U nuvimu elementu di l'elementi di lanthanide, terbium, hè un metale assai carcu chì reagisce cù l'acqua per furmà gasu di l'idrogenu.
In natura,terbiuùn hè mai statu truvatu per esse un elementu liberu, prisenti in picculi quantità in fosforu cerium thorium sand è silicone berillium ittriu minerale.Terbiucoexists with other rare earth elements in monazite sand, cun un cuntenutu di terbiu generalmente 0,03%. L'altri fonti include u fosfatu di ittriu è l'oru di terra rara, tutti dui sò mischi di ossidi chì cuntenenu finu à 1% terbium.
Applicazione
L'applicazione diterbiua maiò parte di i campi high-tech, chì sò prughjetti d'avanguardia intensivi di tecnulugia è cunniscenze intensive, è ancu di prughjetti cù benefici ecunomichi significativi, cù prospettive di sviluppu attrattivi.
I principali campi di applicazione includenu:
(1) Utilizatu in forma di terre rare miste. Per esempiu, hè utilizatu com'è fertilizante compostu di terra rara è additivu per l'alimentazione per l'agricultura.
(2) Attivatore per u polu verde in trè polveri fluorescenti primari. I materiali optoelettronici muderni necessitanu l'usu di trè culori basi di fosfori, à dì rossu, verde è blu, chì ponu esse usatu per sintetizà parechji culori. Èterbiuhè un cumpunente indispensabile in parechji polveri fluoriscenti verdi d'alta qualità.
(3) Adupratu cum'è materiale di almacenamentu otticu magneto. I filmi sottili in lega di metalli di transizione di terbiu di metallu amorfu sò stati usati per fabricà dischi ottici magneto d'altu rendiment.
(4) Fabricazione di vetru otticu magnetu. U vetru rotativu di Faraday chì cuntene terbiu hè un materiale chjave per a fabricazione di rotatori, isolanti è circulatori in tecnulugia laser.
(5) U sviluppu è u sviluppu di l'alia ferromagnetostrictive terbium dysprosium (TerFenol) hà apertu novi applicazioni per terbium.
Per l'agricultura è a zootecnia
Terra raraterbiupò migliurà a qualità di i culturi è aumentà a rata di fotosintesi in un certu intervallu di cuncentrazione. I cumplessi di terbiu anu una alta attività biologica, è i cumplessi ternari diterbiu, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, anu boni effetti antibacterial è bactericidal nantu à Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, è Escherichia coli, cù proprietà antibacteriale di spettru largu. U studiu di sti cumplessi furnisce una nova direzzione di ricerca per i moderni droghe bactericidali.
Adupratu in u campu di luminiscenza
I materiali optoelettronici muderni necessitanu l'usu di trè culori basi di fosfori, à dì rossu, verde è blu, chì ponu esse usatu per sintetizà parechji culori. È u terbiu hè un cumpunente indispensabile in parechji polveri fluoriscenti verdi d'alta qualità. Se a nascita di u culore di terra rara TV u polu fluoriscente rossu hà stimulatu a dumanda diittriuèeuropiu, Allora l'appiecazione è u sviluppu di u terbiu sò stati prumuvuti da a terra rara di trè culori primari in polvere fluorescente verde per lampade. À l'iniziu di l'anni 1980, Philips hà inventatu a prima lampada fluorescente compacta à risparmiu d'energia in u mondu è hà prumuvutu rapidamente in u mondu. Tb3 + ioni ponu emette luce verde cù una lunghezza d'onda di 545nm, è quasi tutti i polveri fluorescenti verdi di terra rara usanuterbiu, cum'è attivatore.
U polveru fluoriscente verde utilizatu per i tubi di raghji catodici di TV in culore (CRT) hè sempre basatu principalmente in sulfuru di zincu economicu è efficiente, ma u polveru di terbiu hè sempre statu usatu cum'è polveru verde di proiezzione TV, cum'è Y2SiO5: Tb3 +, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, è LaOBr: Tb3+. Cù u sviluppu di a televisione d'alta definizione di grande schermu (HDTV), i polveri fluorescenti verdi d'altu rendiment per i CRT sò ancu sviluppati. Per esempiu, un polveru fluoriscente verde hibridu hè statu sviluppatu à l'esteru, custituitu da Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3 +, LaOCl: Tb3 +, è Y2SiO5: Tb3 +, chì anu un'eccellente efficienza di luminescenza à alta densità di corrente.
U polu fluorescente tradiziunale di raghji X hè tungstate di calcium. In l'anni 1970 è 1980, sò stati sviluppati polveri fluorescenti di terre rare per schermi di sensibilizazione, cum'èterbiu, ossidu di sulfuru di lantanu attivatu, ossidu di bromuru di lantanu attivatu di terbiu (per schermi verdi), è ossidu di sulfuru d'ittriu attivatu di terbiu. In cunfrontu cù u tungstate di calciu, a polvera fluorescente di terra rara pò riduce u tempu di irradiazione di raghji X per i pazienti da 80%, migliurà a risoluzione di i filmi di raghji X, allargà a vita di i tubi di raghji X è riduce u cunsumu d'energia. Terbium hè ancu usatu cum'è attivatore di polvere fluorescente per schermi di rinforzamentu di raghji X medichi, chì ponu migliurà assai a sensibilità di a cunversione di raghji X in immagini ottiche, migliurà a chiarità di i filmi di raghji X, è riduce assai a dosa di esposizione di X- raghji à u corpu umanu (per più di 50%).
Terbiuhè ancu usatu cum'è attivatore in u fosforu LED biancu eccitatu da a luce blu per un novu illuminazione semiconductor. Pò esse usatu per pruduce fosfori di cristalli ottici magneto terbium aluminium, usendu diodi emettitori di luce blu cum'è fonti di luce di eccitazione, è a fluorescenza generata hè mischjata cù a luce di eccitazione per pruduce luce bianca pura.
I materiali elettroluminescenti fatti di terbiu includenu principalmente sulfuru di zincu in polvere fluorescente verde cùterbiucum'è l'attivatore. Sutta l'irradiazione ultravioletta, i cumplessi organici di terbiu ponu emette una forte fluoriscenza verde è ponu esse aduprati cum'è materiali elettroluminescenti di film sottili. Ancu s'ellu hè statu fattu un prugressu significativu in u studiuterra rarafilmi magre electroluminescent cumplessu urgànicu, ci hè sempre una certa lacuna da a praticità, è a ricerca nantu à i filmi magre è i dispusitivi electroluminescent cumplessu organicu di a terra rara hè sempre in prufundità.
E caratteristiche di fluoriscenza di u terbiu sò ancu aduprate cum'è sonde di fluoriscenza. L'interazzione trà u cumplessu ofloxacin terbium (Tb3 +) è l'acidu desossiribonucleicu (DNA) hè stata studiata cù spettri di fluorescenza è di assorbimentu, cum'è a sonda di fluorescenza di ofloxacin terbium (Tb3 +). I risultati anu dimustratu chì a sonda di ofloxacin Tb3 + pò furmà un groove ligame cù molécule di DNA, è l'acidu desossiribonucleicu pò rinfurzà significativamente a fluorescenza di u sistema ofloxacin Tb3 +. Basatu nantu à stu cambiamentu, l'acidu desoxyribonucleic pò esse determinatu.
Per materiali magneto-ottici
Materiali cù effettu Faraday, canusciutu macari comu materiali magneto-otticu, sò largamente usatu in lasers è altri dispusitivi otticu. Ci hè dui tipi cumuni di materiali ottichi magneto: cristalli ottichi magneto è vetru otticu magneto. Frà elli, i cristalli magneto-ottici (cum'è u granatu di ferru ittriu è u granatu di terbium gallium) anu i vantaghji di a freccia di u funziunamentu regulabile è a stabilità termale alta, ma sò caru è difficiuli di fabricà. In più, parechji cristalli magneto-otticu cù alti anguli di rotazione di Faraday anu un altu absorption in a gamma d'onda curta, chì limita u so usu. In cunfrontu cù i cristalli ottichi magneto, u vetru otticu magneto hà u vantaghju di una trasmittanza alta è hè faciule da esse fattu in grandi blocchi o fibre. Attualmente, i vetri magneto-ottici cù un altu effettu di Faraday sò principarmenti vetri dopati di ioni di terra rara.
Adupratu per i materiali di almacenamentu otticu magneto
Nta l'ultimi anni, cù u rapidu sviluppu di l'automatizazione multimediale è di l'uffiziu, a dumanda di novi dischi magnetichi d'alta capacità hè cresciuta. I filmi sottili in lega di metalli di transizione di terbiu di metallu amorfu sò stati usati per fabricà dischi ottici magneto d'altu rendiment. Trà elli, a film sottile in lega TbFeCo hà u megliu rendiment. I materiali magneto-ottici basati in Terbiu sò stati pruduciutu à grande scala, è i dischi magneto-ottici fatti da elli sò usati cum'è cumpunenti di almacenamento di l'urdinatore, cù a capacità di almacenamiento aumentata da 10-15 volte. Hanu i vantaghji di una grande capacità è una veloce d'accessu veloce, è ponu esse sguassati è rivestiti decine di millaie di volte quandu sò usati per dischi ottici d'alta densità. Sò materiali impurtanti in a tecnulugia di almacenamiento d'informazioni elettroniche. U materiale magneto-otticu più cumunimenti utilizatu in e bande visibili è infrared vicinu hè u cristallu unicu Terbium Gallium Garnet (TGG), chì hè u megliu materiale magneto-otticu per fà rotatori è isolanti Faraday.
Per vetru otticu magneto
U vetru otticu magnetu di Faraday hà una bona trasparenza è isotropia in e regioni visibili è infrarossi, è ponu formate diverse forme cumplesse. Hè facilitu di pruduce prudutti di grande dimensione è ponu esse disegnati in fibre ottiche. Per quessa, hà ampie prospettive di applicazione in i dispositi ottichi magneto cum'è isolatori ottichi magneto, modulatori ottichi magneto, è sensori di corrente in fibra ottica. A causa di u so grande momentu magneticu è di u picculu coefficient d'assorbimentu in a gamma visibile è infrarossa, i ioni Tb3 + sò diventati cumunimenti usati ioni di terra rara in vetri ottici magneto.
Alliage ferromagnétostrictive terbium dysprosium
À a fine di u XXu seculu, cù l'approfondimentu cuntinuu di a rivoluzione tecnologica mundiale, emergenu rapidamente novi materiali d'applicazione di terre rare. In u 1984, l'Università Statale di l'Iowa, u Laboratoriu Ames di u Dipartimentu di l'Energia di i Stati Uniti, è u Centru di Ricerca di Armi di Superficie di a Marina di i Stati Uniti (da quale hè vinutu u persunale principale di a più tardi stabilita Edge Technology Corporation (ET REMA)) hà cullaburatu per sviluppà un novu raru. materiale intelligente di a terra, vale à dì materiale magnetostrictive ferromagneticu di terbium dysprosium. Stu novu materiale intelligente hà caratteristiche eccellenti di cunvertisce rapidamente l'energia elettrica in energia meccanica. I trasduttori sott'acqua è elettro-acustici fatti di stu materiale magnetostrictive gigante sò stati cunfigurati cù successu in l'equipaggiu navali, i parlanti di rilevazione di pozzi d'oliu, i sistemi di cuntrollu di u rumore è di vibrazione, è l'esplorazione oceanica è sistemi di cumunicazione sotterranea. Per quessa, quandu u materiale magnetostrictive giant di ferru di terbium dysprosium hè natu, hà ricevutu una grande attenzione da i paesi industrializzati in u mondu. Edge Technologies in i Stati Uniti d'America accuminciau a pruduzzione di materiali magnetostrictive giant di ferru di terbium dysprosium in 1989 è li chjamò Terfenol D. In seguitu, Svezia, Giappone, Russia, Regnu Unitu è Australia anu sviluppatu ancu materiali magnetostrictive di terbium dysprosium ferru giant.
Da a storia di u sviluppu di stu materiale in i Stati Uniti, sia l'invenzione di u materiale è i so primi applicazioni monopolistiche sò direttamente ligati à l'industria militare (cum'è a marina). Ancu s'è i dipartimenti militari è di difesa di a Cina rinfurzanu gradualmente a so cunniscenza di stu materiale. Tuttavia, cù l'aumentu significativu di a forza naziunale cumpleta di a Cina, a dumanda di ottene una strategia cumpetitiva militare di u XXI seculu è di migliurà i livelli di l'equipaggiu serà sicuramente assai urgente. Per quessa, l'usu generalizatu di terbium dysprosium iron giant magnetostrictive materials da i dipartimenti militari è di difesa naziunale serà una necessità storica.
In corta, e parechje proprietà eccellenti diterbiufacenu un membru indispensabile di parechji materiali funziunali è una pusizione insustituibile in certi campi d'applicazione. Tuttavia, per via di u prezzu altu di u terbiu, a ghjente hà studiatu cumu per evità è minimizzà l'usu di terbiu per riduce i costi di produzzione. Per esempiu, i materiali magneto-ottici di terra rara deve ancu aduprà low-costferru disprosiucobalt o gadolinium terbium cobalt quantu pussibule; Pruvate di riduce u cuntenutu di terbiu in u polu fluoriscente verde chì deve esse usatu. U prezzu hè diventatu un fattore impurtante chì restringe l'usu generalizatu diterbiu. Ma parechji materiali funziunali ùn ponu micca fà senza, cusì avemu da aderisce à u principiu di "usà bon azzaru nantu à a lama" è pruvate à salvà l'usu diterbiuquantu pussibule.
Tempu di post: 25-oct-2023