Terbiyumağır nadir toprak elementleri kategorisine girer ve yer kabuğunda yalnızca 1,1 ppm gibi düşük bir bolluğa sahiptir.Terbiyum oksittoplam nadir toprak elementlerinin %0,01'inden azını oluşturur. En yüksek terbiyum içeriğine sahip yüksek itriyum iyon tipi ağır nadir toprak cevherinde bile terbiyum içeriği toplamın yalnızca %1,1-1,2'sini oluşturur.nadir toprak“asil” kategorisine ait olduğunu belirtennadir toprakunsurlar. Terbiyumun 1843'teki keşfinden bu yana geçen 100 yıldan fazla bir süredir, terbiyumun az bulunması ve değeri, pratik uygulamasını uzun süre engellemiştir. Sadece son 30 yıldaterbiyumeşsiz yeteneğini gösterdi.
Tarihi Keşfetmek
İsveçli kimyager Carl Gustaf Mosander 1843'te terbiyumu keşfetti.itriyum oksitVeY2O3. İtriyumAdını İsveç'teki Itby köyünden alıyor. İyon değiştirme teknolojisinin ortaya çıkmasından önce terbiyum saf haliyle izole edilmiyordu.
Mossander ilk kez bölündüitriyum oksittümü cevherlerin adını taşıyan üç bölüme ayrılmıştır:itriyum oksit, erbiyum oksit, Veterbiyum oksit. Terbiyum oksitşu anda olarak bilinen element nedeniyle başlangıçta pembe bir kısımdan oluşuyordu.erbiyum. Erbiyum oksit(şu anda terbiyum dediğimiz şey dahil) başlangıçta çözeltinin renksiz bir parçasıydı. Bu elementin çözünmeyen oksidi kahverengi olarak kabul edilir.
Daha sonra işçiler minik renksizleri gözlemlemekte zorlandılar.erbiyum oksitAncak çözünür pembe kısım göz ardı edilemez. varlığına ilişkin tartışmaerbiyum oksitdefalarca ortaya çıkmıştır. Bu kaos içinde, orijinal isim tersine çevrildi ve isim değişimi sıkışıp kaldı, bu yüzden sonunda pembe kısımdan erbiyum içeren bir solüsyon olarak bahsedildi (çözeltide pembeydi). Artık seryum dioksiti uzaklaştırmak için sodyum disülfür veya potasyum sülfat kullanan işçilerinitriyum oksitistemeden dönmekterbiyumseryum içeren çökeltilere dönüşür. Şu anda 'olarak biliniyor'terbiyum', orijinalin yalnızca yaklaşık% 1'iitriyum oksitmevcuttur, ancak bu açık sarı bir rengin iletilmesi için yeterlidir.itriyum oksit. Öyleyse,terbiyumBaşlangıçta onu içeren ikincil bir bileşendir ve yakın komşuları tarafından kontrol edilir,gadolinyumVedisporsiyum.
Daha sonra başka zamanlardanadir toprakBu karışımdan elementler ayrıldı, oksit oranına bakılmaksızın terbiyum adı, sonunda kahverengi oksit elde edilene kadar korundu.terbiyumsaf halde elde edildi. 19. yüzyıldaki araştırmacılar, parlak sarı veya yeşil nodülleri (III) gözlemlemek için ultraviyole floresans teknolojisini kullanmadılar, bu da terbiyumun katı karışımlar veya çözeltilerde tanınmasını kolaylaştırdı.
Elektron konfigürasyonu
Elektronik düzen:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Elektronik düzenlemesiterbiyum[Xe] 6s24f9'dur. Normalde, nükleer yük daha fazla iyonize edilemeyecek kadar büyük hale gelmeden önce yalnızca üç elektron çıkarılabilir. Ancak şu durumdaterbiyum, yarı doluterbiyumflor gazı gibi çok güçlü bir oksidantın varlığında dördüncü elektronun daha fazla iyonlaşmasına izin verir.
maden
Terbiyumbıçakla kesilebilen, süneklik, tokluk ve yumuşaklığa sahip gümüş beyazı nadir toprak metalidir. Erime noktası 1360°C, kaynama noktası 3123°C, yoğunluk 8229 4kg/m3. Erken lantanit elementleriyle karşılaştırıldığında havada nispeten stabildir. Lantanit elementlerinin dokuzuncu elementi terbiyum, suyla reaksiyona girerek hidrojen gazı oluşturan yüksek yüklü bir metaldir.
Doğada,terbiyumfosfor seryum toryum kumu ve silikon berilyum itriyum cevherinde küçük miktarlarda bulunan serbest bir element olduğu hiçbir zaman bulunamadı.Terbiyummonazit kumunda diğer nadir toprak elementleriyle birlikte bulunur ve genellikle %0,03 terbiyum içeriğine sahiptir. Diğer kaynaklar arasında itriyum fosfat ve nadir toprak altını yer alır; bunların her ikisi de %1'e kadar terbiyum içeren oksitlerin karışımlarıdır.
Başvuru
Uygulamasıterbiyumçoğunlukla teknoloji yoğun ve bilgi yoğun ileri teknoloji projeleri olan yüksek teknoloji alanlarını ve ayrıca önemli ekonomik faydaları olan ve cazip gelişme beklentileri olan projeleri içerir.
Ana uygulama alanları şunları içerir:
(1) Karışık nadir toprak elementleri şeklinde kullanılır. Örneğin tarımda nadir toprak bileşiği gübresi ve yem katkı maddesi olarak kullanılır.
(2) Üç ana floresan tozdaki yeşil toz için aktivatör. Modern optoelektronik malzemeler, çeşitli renkleri sentezlemek için kullanılabilen üç temel fosfor renginin (kırmızı, yeşil ve mavi) kullanılmasını gerektirir. Veterbiyumbirçok yüksek kaliteli yeşil floresan tozunun vazgeçilmez bir bileşenidir.
(3) Manyeto optik depolama malzemesi olarak kullanılır. Amorf metal terbiyum geçiş metali alaşımlı ince filmler, yüksek performanslı manyeto optik disklerin üretiminde kullanılmıştır.
(4) Manyeto optik cam imalatı. Terbiyum içeren Faraday döner camı, lazer teknolojisinde döndürücülerin, izolatörlerin ve sirkülatörlerin üretiminde önemli bir malzemedir.
(5) Terbiyum disprosyum ferromanyetostriktif alaşımın (TerFenol) geliştirilmesi ve geliştirilmesi, terbiyum için yeni uygulamaların önünü açmıştır.
Tarım ve hayvancılık için
Nadir toprakterbiyumbelirli bir konsantrasyon aralığında mahsulün kalitesini artırabilir ve fotosentez oranını artırabilir. Terbiyum kompleksleri yüksek biyolojik aktiviteye sahiptir ve üçlü kompleksleriterbiyum, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, geniş spektrumlu antibakteriyel özellikleriyle Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis ve Escherichia coli üzerinde iyi antibakteriyel ve bakterisidal etkilere sahiptir. Bu komplekslerin incelenmesi, modern bakteri öldürücü ilaçlar için yeni bir araştırma yönü sağlar.
Lüminesans alanında kullanılır
Modern optoelektronik malzemeler, çeşitli renkleri sentezlemek için kullanılabilen üç temel fosfor renginin (kırmızı, yeşil ve mavi) kullanılmasını gerektirir. Ve terbiyum, birçok yüksek kaliteli yeşil floresan tozunun vazgeçilmez bir bileşenidir. Nadir toprak renkli TV kırmızı floresan tozunun doğuşu, talebi artırdıitriyumVeeuropiyumDaha sonra terbiyumun uygulanması ve geliştirilmesi, lambalar için nadir toprak üç ana renkli yeşil floresan tozu ile desteklenmiştir. 1980'lerin başında Philips dünyanın ilk kompakt, enerji tasarruflu floresan lambasını icat etti ve bunu hızla dünya çapında tanıttı. Tb3+iyonları 545nm dalga boyunda yeşil ışık yayabilir ve neredeyse tüm nadir toprak yeşili floresan tozları kullanılır.terbiyumbir aktivatör olarak.
Renkli TV katot ışın tüpleri (CRT'ler) için kullanılan yeşil floresan tozu her zaman esas olarak ucuz ve verimli çinko sülfite dayalı olmuştur, ancak projeksiyon renkli TV yeşil tozu olarak terbiyum tozu her zaman Y2SiO5: Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+ ve LaOBr: Tb3+. Büyük ekran yüksek çözünürlüklü televizyonun (HDTV) geliştirilmesiyle birlikte, CRT'ler için yüksek performanslı yeşil floresan tozlar da geliştirilmektedir. Örneğin yurtdışında Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+ ve Y2SiO5: Tb3+'dan oluşan, yüksek akım yoğunluğunda mükemmel lüminesans verimliliğine sahip hibrit yeşil floresan tozu geliştirildi.
Geleneksel X-ışını floresan tozu kalsiyum tungstattır. 1970'lerde ve 1980'lerde hassaslaştırma ekranları için nadir toprak floresan tozları geliştirildi:terbiyumaktifleştirilmiş lantan sülfür oksit, terbiyumla aktifleştirilmiş lantan bromür oksit (yeşil ekranlar için) ve terbiyumla aktifleştirilmiş itriyum sülfür oksit. Kalsiyum tungstat ile karşılaştırıldığında, nadir toprak floresan tozu, hastalar için X-ışını ışınlama süresini% 80 oranında azaltabilir, X-ışını filmlerinin çözünürlüğünü artırabilir, X-ışını tüplerinin ömrünü uzatabilir ve enerji tüketimini azaltabilir. Terbiyum aynı zamanda tıbbi X-ışını geliştirme ekranları için floresan toz aktivatörü olarak da kullanılır; bu, X-ışınının optik görüntülere dönüştürülmesinin hassasiyetini büyük ölçüde artırabilir, X-ışını filmlerinin netliğini artırabilir ve X-ışınının maruz kalma dozunu büyük ölçüde azaltabilir. insan vücuduna ışınlar (% 50'den fazla).
Terbiyumaynı zamanda yeni yarı iletken aydınlatma için mavi ışıkla uyarılan beyaz LED fosforunda aktivatör olarak da kullanılıyor. Uyarma ışık kaynakları olarak mavi ışık yayan diyotlar kullanılarak terbiyum alüminyum manyeto optik kristal fosforlar üretmek için kullanılabilir ve üretilen floresan, saf beyaz ışık üretmek için uyarma ışığı ile karıştırılır.
Terbiyumdan yapılan elektrominesans malzemeler esas olarak çinko sülfür yeşili floresan tozu içerir.terbiyumaktivatör olarak. Ultraviyole ışınlama altında, terbiyumun organik kompleksleri güçlü yeşil floresans yayabilir ve ince film elektrolüminesans malzemeler olarak kullanılabilir. Her ne kadar araştırmalarda önemli ilerlemeler kaydedilmiş olsa danadir toprakOrganik kompleks elektrominesanslı ince filmler, pratiklik konusunda hala belirli bir boşluk vardır ve nadir toprak organik kompleksi elektrominesanslı ince filmler ve cihazlar üzerindeki araştırmalar hala derinlemesinedir.
Terbiyumun floresans özellikleri aynı zamanda floresans probları olarak da kullanılır. Ofloksasin terbiyum (Tb3+) kompleksi ile deoksiribonükleik asit (DNA) arasındaki etkileşim, ofloksasin terbiyumun (Tb3+) floresans probu gibi floresans ve absorpsiyon spektrumları kullanılarak incelenmiştir. Sonuçlar, ofloksasin Tb3+ probunun, DNA molekülleri ile bir oluk bağlanması oluşturabildiğini ve deoksiribonükleik asidin, ofloksasin Tb3+ sisteminin floresansını önemli ölçüde artırabildiğini gösterdi. Bu değişikliğe dayanarak deoksiribonükleik asit belirlenebilir.
Manyeto optik malzemeler için
Manyeto-optik malzemeler olarak da bilinen Faraday etkisine sahip malzemeler, lazerlerde ve diğer optik cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Manyeto optik malzemelerin iki yaygın türü vardır: manyeto optik kristaller ve manyeto optik cam. Bunlar arasında manyeto-optik kristaller (itriyum demir garnet ve terbiyum galyum garnet gibi) ayarlanabilir çalışma frekansı ve yüksek termal kararlılık avantajlarına sahiptir, ancak bunların üretimi pahalıdır ve zordur. Ek olarak, yüksek Faraday dönme açılarına sahip birçok manyeto-optik kristal, kısa dalga aralığında yüksek emilime sahiptir ve bu da kullanımlarını sınırlamaktadır. Manyeto optik kristallerle karşılaştırıldığında manyeto optik cam, yüksek geçirgenlik avantajına sahiptir ve büyük bloklar veya fiberler halinde yapılması kolaydır. Şu anda, yüksek Faraday etkisine sahip manyeto-optik camlar çoğunlukla nadir toprak iyonu katkılı camlardır.
Manyeto optik depolama malzemeleri için kullanılır
Son yıllarda multimedya ve ofis otomasyonunun hızla gelişmesiyle birlikte yeni yüksek kapasiteli manyetik disklere olan talep artıyor. Amorf metal terbiyum geçiş metali alaşımlı ince filmler, yüksek performanslı manyeto optik disklerin üretiminde kullanılmıştır. Bunlar arasında TbFeCo alaşımlı ince film en iyi performansa sahiptir. Terbiyum bazlı manyeto-optik malzemeler büyük ölçekte üretilmekte ve bunlardan yapılan manyeto-optik diskler bilgisayar depolama bileşenleri olarak kullanılmakta ve depolama kapasitesi 10-15 kat artırılmaktadır. Büyük kapasite ve hızlı erişim hızı gibi avantajlara sahiptirler ve yüksek yoğunluklu optik diskler için kullanıldığında on binlerce kez silinip kaplanabilirler. Elektronik bilgi depolama teknolojisinde önemli materyallerdir. Görünür ve yakın kızılötesi bantlarda en yaygın olarak kullanılan manyeto-optik malzeme, Faraday döndürücüleri ve izolatörleri yapmak için en iyi manyeto-optik malzeme olan Terbiyum Galyum Garnet (TGG) tek kristalidir.
Manyeto optik cam için
Faraday manyeto optik camı görünür ve kızılötesi bölgelerde iyi şeffaflığa ve izotropiye sahiptir ve çeşitli karmaşık şekiller oluşturabilmektedir. Büyük boyutlu ürünler üretmek kolaydır ve optik fiberlere çekilebilir. Bu nedenle manyeto optik izolatörler, manyeto optik modülatörler ve fiber optik akım sensörleri gibi manyeto optik cihazlarda geniş uygulama beklentileri vardır. Görünür ve kızılötesi aralıktaki büyük manyetik momenti ve küçük soğurma katsayısı nedeniyle, Tb3+ iyonları manyeto optik camlarda yaygın olarak kullanılan nadir toprak iyonları haline geldi.
Terbiyum disprosyum ferromanyetostriktif alaşım
20. yüzyılın sonlarında dünya teknolojik devriminin sürekli derinleşmesiyle birlikte yeni nadir toprak uygulama malzemeleri hızla ortaya çıkıyordu. 1984 yılında, Iowa Eyalet Üniversitesi, ABD Enerji Bakanlığı'nın Ames Laboratuvarı ve ABD Donanması Yüzey Silahları Araştırma Merkezi (daha sonra kurulan Edge Technology Corporation'ın (ET REMA) ana personelinin geldiği) yeni bir nadir silah geliştirmek için işbirliği yaptı. toprak akıllı malzemesi, yani terbiyum disprosyum ferromanyetik manyetostriktif malzeme. Bu yeni akıllı malzeme, elektrik enerjisini hızlı bir şekilde mekanik enerjiye dönüştürme konusunda mükemmel özelliklere sahiptir. Bu dev manyetostriktif malzemeden yapılan su altı ve elektro-akustik dönüştürücüler, denizcilik ekipmanlarında, petrol kuyusu tespit hoparlörlerinde, gürültü ve titreşim kontrol sistemlerinde ve okyanus keşif ve yer altı iletişim sistemlerinde başarıyla yapılandırılmıştır. Bu nedenle, terbiyum disprosyum demir dev manyetostriktif malzeme doğar doğmaz, dünya çapında sanayileşmiş ülkelerden yaygın ilgi gördü. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Edge Technologies, 1989 yılında terbiyum disprosyum demir dev manyetostriktif malzemeler üretmeye başladı ve bunlara Terfenol D adını verdi. Daha sonra İsveç, Japonya, Rusya, Birleşik Krallık ve Avustralya da terbiyum disprosyum demir dev manyetostriktif malzemeler geliştirdi.
Bu malzemenin Amerika Birleşik Devletleri'ndeki gelişim tarihinden itibaren, hem malzemenin icadı hem de ilk tekelci uygulamaları doğrudan askeri endüstriyle (donanma gibi) ilişkilidir. Her ne kadar Çin'in askeri ve savunma departmanları bu materyale ilişkin anlayışlarını giderek güçlendiriyor. Ancak Çin'in kapsamlı ulusal gücünün önemli ölçüde artmasıyla birlikte, 21. yüzyıl askeri rekabet stratejisine ulaşma ve teçhizat seviyelerini iyileştirme talebi kesinlikle çok acil olacaktır. Bu nedenle terbiyum disprosyum demir devi manyetostriktif malzemelerin askeri ve ulusal savunma birimleri tarafından yaygın şekilde kullanılması tarihi bir zorunluluk olacaktır.
Kısacası, birçok mükemmel özelliğiterbiyumonu birçok fonksiyonel malzemenin vazgeçilmez bir üyesi ve bazı uygulama alanlarında yeri doldurulamaz bir konuma getiriyor. Bununla birlikte, terbiyumun yüksek fiyatı nedeniyle insanlar, üretim maliyetlerini azaltmak için terbiyumun kullanımını nasıl önleyecekleri ve en aza indirecekleri üzerinde çalışıyorlar. Örneğin, nadir toprak manyeto-optik malzemeleri de düşük maliyetli olmalıdır.disprosiyum demirmümkün olduğu kadar kobalt veya gadolinyum terbiyum kobalt; Kullanılması gereken yeşil floresan tozundaki terbiyum içeriğini azaltmaya çalışın. Fiyat, yaygın kullanımı kısıtlayan önemli bir faktör haline gelmiştir.terbiyum. Ancak birçok işlevsel malzeme onsuz yapamaz, bu nedenle "bıçakta iyi çelik kullanma" ilkesine bağlı kalmalı ve kullanımdan tasarruf etmeye çalışmalıyız.terbiyummümkün olduğu kadar.
Gönderim zamanı: 25 Ekim 2023