Terbispriklauso sunkiųjų retųjų žemių kategorijai, o Žemės plutoje jo yra mažai – tik 1,1 ppm.Terbio oksidassudaro mažiau nei 0,01 % visų retųjų žemių elementų. Net ir didelio itrio jonų kiekio sunkiųjų retųjų žemių rūdoje, kurioje yra didžiausias terbio kiekis, terbio kiekis sudaro tik 1,1–1,2 % viso kiekio.retųjų žemių, nurodant, kad jis priklauso „kilnių“ kategorijairetųjų žemiųelementai. Nuo terbio atradimo 1843 m. daugiau nei 100 metų jo retumas ir vertė ilgą laiką neleido jį praktiškai pritaikyti. Tik per pastaruosius 30 metųterbisparodė savo unikalų talentą.
Istorijos atradimas
Švedų chemikas Carlas Gustafas Mosanderis atrado terbį 1843 m. Jis aptiko jo priemaišasitrio oksidasirY2O3. Itrispavadintas Švedijos Itby kaimo vardu. Prieš atsirandant jonų mainų technologijai, terbis nebuvo išskirtas gryna forma.
Mossandras pirmasis padalijoitrio oksidasį tris dalis, visas pavadintas rūdų vardais:itrio oksidas, erbio oksidasirterbio oksidas. Terbio oksidasiš pradžių buvo sudarytas iš rausvos dalies dėl elemento, dabar žinomo kaiperbis. Erbio oksidas(įskaitant tai, ką dabar vadiname terbiu) iš pradžių buvo bespalvė tirpalo dalis. Netirpus šio elemento oksidas laikomas rudu.
Vėlesniems darbuotojams buvo sunku pastebėti mažyčius bespalvius „erbio oksidas„, tačiau tirpios rausvos dalies negalima ignoruoti. Diskusijos apie egzistavimąerbio oksidasne kartą iškilo. Chaose pirminis pavadinimas buvo pakeistas ir pavadinimų keitimas įstrigo, todėl rausva dalis galiausiai buvo paminėta kaip tirpalas, kuriame yra erbio (tirpale ji buvo rausva). Dabar manoma, kad darbuotojai, kurie naudoja natrio disulfidą arba kalio sulfatą cerio dioksidui pašalinti išitrio oksidasnetyčia pasisuktiterbisį cerio turinčius nuosėdas. Šiuo metu žinomas kaip „terbis„tik apie 1 % originalo“itrio oksidasyra, bet to pakanka, kad šviesiai geltona spalva būtų perduotaitrio oksidasTodėlterbisyra antrinis komponentas, kuriame jis iš pradžių buvo, ir jį kontroliuoja artimiausi kaimynai,gadolinisirdisprozis.
Vėliau, kai tik kitaipretųjų žemiųelementai buvo atskirti iš šio mišinio, neatsižvelgiant į oksido dalį, terbio pavadinimas buvo išlaikytas, kol galiausiai buvo gautas rudasis oksidasterbisbuvo gautas gryna forma. XIX amžiaus tyrėjai nenaudojo ultravioletinės fluorescencijos technologijos ryškiai geltoniems arba žaliems mazgeliams (III) stebėti, todėl terbį lengviau atpažinti kietuose mišiniuose ar tirpaluose.
Elektronų konfigūracija
Elektroninis išdėstymas:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Elektroninis išdėstymasterbisyra [Xe] 6s24f9. Paprastai galima pašalinti tik tris elektronus, kol branduolio krūvis tampa per didelis, kad būtų galima toliau jonizuoti. Tačiau, kaiterbis, pusiau užpildytasterbisleidžia toliau jonizuoti ketvirtąjį elektroną esant labai stipriam oksidatoriui, pavyzdžiui, fluoro dujoms.
Metalas
Terbisyra sidabriškai baltas retųjų žemių metalas, pasižymintis tąsumu, tvirtumu ir minkštumu, kurį galima pjaustyti peiliu. Lydymosi temperatūra 1360 ℃, virimo temperatūra 3123 ℃, tankis 8229 4 kg/m3. Palyginti su ankstyvaisiais lantanidiniais elementais, jis yra gana stabilus ore. Devintasis lantanidinių elementų elementas terbis yra labai įkrautas metalas, kuris reaguoja su vandeniu ir sudaro vandenilio dujas.
Gamtojeterbisniekada nebuvo rasta kaip laisvas elementas, nedideliais kiekiais esantis fosforo cerio torio smėlyje ir silicio berilio itrio rūdoje.Terbismonazito smėlyje egzistuoja kartu su kitais retųjų žemių elementais, kurių terbio kiekis paprastai sudaro 0,03 %. Kiti šaltiniai yra itrio fosfatas ir retųjų žemių auksas – abu yra oksidų mišiniai, kuriuose yra iki 1 % terbio.
Paraiška
Taikymasterbisdaugiausia apima aukštųjų technologijų sritis, kurios yra technologiškai ir žiniomis imlūs pažangiausi projektai, taip pat projektai, teikiantys didelę ekonominę naudą ir patrauklias plėtros perspektyvas.
Pagrindinės taikymo sritys apima:
(1) Naudojamas retųjų žemių mišinių pavidalu. Pavyzdžiui, jis naudojamas kaip retųjų žemių sudėtinės trąšos ir pašarų priedas žemės ūkyje.
(2) Žaliųjų miltelių aktyvatorius trijuose pagrindiniuose fluorescenciniuose milteliuose. Šiuolaikinėms optoelektroninėms medžiagoms reikalingos trys pagrindinės fosforo spalvos: raudona, žalia ir mėlyna, kurios gali būti naudojamos įvairioms spalvoms sintetinti. Irterbisyra nepakeičiamas daugelio aukštos kokybės žalių fluorescencinių miltelių komponentas.
(3) Naudojama kaip magnetooptinio saugojimo medžiaga. Amorfinio metalo terbio pereinamojo metalo lydinio plonosios plėvelės buvo naudojamos gaminant didelio našumo magnetooptinius diskus.
(4) Magnetooptinio stiklo gamyba. Faradėjaus rotacinis stiklas, kurio sudėtyje yra terbio, yra pagrindinė medžiaga lazerinių technologijų rotatorių, izoliatorių ir cirkuliatorių gamybai.
(5) Terbio disprozio feromagnetostrikcinio lydinio (TerFenol) kūrimas ir tobulinimas atvėrė naujas terbio taikymo sritis.
Žemės ūkiui ir gyvulininkystei
Retųjų žemiųterbisgali pagerinti pasėlių kokybę ir padidinti fotosintezės greitį tam tikrame koncentracijos diapazone. Terbio kompleksai pasižymi dideliu biologiniu aktyvumu, o trinariai kompleksaiterbis, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, pasižymi geru antibakteriniu ir baktericidiniu poveikiu Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis ir Escherichia coli, pasižymėdami plataus spektro antibakterinėmis savybėmis. Šių kompleksų tyrimas atveria naują šiuolaikinių baktericidinių vaistų tyrimų kryptį.
Naudojamas liuminescencijos srityje
Šiuolaikinėms optoelektroninėms medžiagoms reikalingos trys pagrindinės fosforo spalvos: raudona, žalia ir mėlyna, kurios gali būti naudojamos įvairioms spalvoms sintetinti. Terbis yra nepakeičiamas daugelio aukštos kokybės žalių fluorescencinių miltelių komponentas. Jei retųjų žemių spalvotų televizorių raudonų fluorescencinių miltelių atsiradimas paskatino paklausąitrioireuropiumas, tada terbio taikymą ir plėtrą paskatino retųjų žemių trijų pagrindinių spalvų žali fluorescenciniai milteliai lempoms. Devintojo dešimtmečio pradžioje „Philips“ išrado pirmąją pasaulyje kompaktišką energiją taupančią fluorescencinę lempą ir greitai ją išpopuliarino visame pasaulyje. Tb3+ jonai gali skleisti žalią šviesą, kurios bangos ilgis yra 545 nm, ir beveik visi retųjų žemių žali fluorescenciniai milteliai naudojaterbis, kaip aktyvatorius.
Spalvotų televizorių katodinių spindulių kineskopams (CRT) naudojami žali fluorescenciniai milteliai visada buvo daugiausia pagaminti iš pigaus ir efektyvaus cinko sulfido, tačiau terbio milteliai visada buvo naudojami kaip projekcinių spalvotų televizorių žali milteliai, tokie kaip Y2SiO5: Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+ ir LaOBr: Tb3+. Tobulėjant didelio ekrano didelės raiškos televizoriams (HDTV), taip pat kuriami ir didelio našumo žali fluorescenciniai milteliai CRT. Pavyzdžiui, užsienyje buvo sukurti hibridiniai žali fluorescenciniai milteliai, sudaryti iš Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+ ir Y2SiO5: Tb3+, kurie pasižymi puikiu liuminescencijos efektyvumu esant dideliam srovės tankiui.
Tradiciniai rentgeno spindulių fluorescenciniai milteliai yra kalcio volframatas. Aštuntajame ir devintajame dešimtmečiuose buvo sukurti retųjų žemių fluorescenciniai milteliai jautrinimo ekranams, tokie kaipterbis,aktyvuotas lantano sulfido oksidas, terbiu aktyvuotas lantano bromido oksidas (žaliems ekranams) ir terbiu aktyvuotas itrio sulfido oksidas. Palyginti su kalcio volframatu, retųjų žemių fluorescenciniai milteliai gali 80 % sutrumpinti pacientų rentgeno spindulių apšvitinimo laiką, pagerinti rentgeno juostų skiriamąją gebą, pailginti rentgeno spindulių vamzdelių tarnavimo laiką ir sumažinti energijos suvartojimą. Terbis taip pat naudojamas kaip fluorescencinių miltelių aktyvatorius medicininiuose rentgeno spindulių stiprinimo ekranuose, o tai gali gerokai pagerinti rentgeno spindulių konvertavimo į optinius vaizdus jautrumą, pagerinti rentgeno juostų aiškumą ir gerokai sumažinti rentgeno spindulių apšvitos dozę žmogaus organizmui (daugiau nei 50 %).
TerbisTaip pat naudojamas kaip aktyvatorius balto LED fosforo, sužadinamo mėlyna šviesa, skirtoje naujam puslaidininkiniam apšvietimui. Jis gali būti naudojamas terbio aliuminio magnetooptinių kristalų fosforams gaminti, naudojant mėlynus šviesos diodus kaip sužadinimo šviesos šaltinius, o susidariusi fluorescencija sumaišoma su sužadinimo šviesa, kad būtų gauta gryna balta šviesa.
Iš terbio pagamintos elektroliuminescencinės medžiagos daugiausia sudarytos iš cinko sulfido žaliųjų fluorescencinių miltelių.terbiskaip aktyvatorius. Veikiami ultravioletinių spindulių, organiniai terbio kompleksai gali skleisti stiprią žalią fluorescenciją ir gali būti naudojami kaip plonasluoksnės elektroliuminescencinės medžiagos. Nors tyrimuose padaryta didelė pažangaretųjų žemiųNors organinių kompleksinių elektroliuminescencinių plonųjų plėvelių atveju vis dar yra tam tikras atotrūkis nuo praktiškumo, retųjų žemių organinių kompleksinių elektroliuminescencinių plonųjų plėvelių ir įtaisų tyrimai vis dar yra nuodugnūs.
Terbio fluorescencijos charakteristikos taip pat naudojamos kaip fluorescencijos zondai. Ofloksacino terbio (Tb3+) komplekso ir deoksiribonukleino rūgšties (DNR) sąveika buvo tirta naudojant fluorescencijos ir absorbcijos spektrus, tokius kaip ofloksacino terbio (Tb3+) fluorescencijos zondas. Rezultatai parodė, kad ofloksacino Tb3+ zondas gali sudaryti griovelį, jungiantį DNR molekules, o deoksiribonukleino rūgštis gali žymiai sustiprinti ofloksacino Tb3+ sistemos fluorescenciją. Remiantis šiuo pokyčiu, galima nustatyti deoksiribonukleino rūgštį.
Magnetooptinėms medžiagoms
Medžiagos su Faradėjaus efektu, dar vadinamos magnetooptinėmis medžiagomis, yra plačiai naudojamos lazeriuose ir kituose optiniuose įrenginiuose. Yra du įprasti magnetooptinių medžiagų tipai: magnetooptiniai kristalai ir magnetooptinis stiklas. Tarp jų magnetooptiniai kristalai (pvz., itrio geležies granatas ir terbio galio granatas) turi reguliuojamo veikimo dažnio ir didelio terminio stabilumo privalumus, tačiau jie yra brangūs ir sunkiai gaminami. Be to, daugelis magnetooptinių kristalų su dideliais Faradėjaus sukimosi kampais pasižymi didele sugertimi trumpųjų bangų diapazone, o tai riboja jų naudojimą. Palyginti su magnetooptiniais kristalais, magnetooptinis stiklas turi didelį pralaidumą ir jį lengva pagaminti į didelius blokus arba pluoštus. Šiuo metu magnetooptiniai stiklai su dideliu Faradėjaus efektu daugiausia yra retųjų žemių jonų legiruoti stiklai.
Naudojamas magnetooptinėms saugojimo medžiagoms
Pastaraisiais metais, sparčiai vystantis multimedijos ir biuro automatizavimui, didėja naujų didelės talpos magnetinių diskų paklausa. Amorfinio metalo terbio pereinamųjų metalų lydinio plonosios plėvelės buvo naudojamos didelio našumo magnetooptiniams diskams gaminti. Iš jų geriausias savybes turi TbFeCo lydinio plonoji plėvelė. Terbio pagrindu pagamintos magnetooptinės medžiagos buvo gaminamos dideliu mastu, o iš jų pagaminti magnetooptiniai diskai naudojami kaip kompiuterių atminties komponentai, kurių atminties talpa padidėjo 10–15 kartų. Jie pasižymi didele talpa ir greitu prieigos greičiu, o naudojant didelio tankio optinius diskus, juos galima valyti ir dengti dešimtis tūkstančių kartų. Jie yra svarbios medžiagos elektroninės informacijos saugojimo technologijose. Dažniausiai naudojama magnetooptinė medžiaga matomoje ir artimojoje infraraudonojoje spektro juostoje yra terbio galio granato (TGG) monokristalas, kuris yra geriausia magnetooptinė medžiaga Faradėjaus rotatoriams ir izoliatoriams gaminti.
Magneto optiniam stiklui
Faradėjaus magnetooptinis stiklas pasižymi geru skaidrumu ir izotropija matomoje ir infraraudonojoje srityse, gali formuoti įvairias sudėtingas formas. Iš jo lengva gaminti didelius gaminius ir jis gali būti ištrauktas į optinius pluoštus. Todėl jis turi plačias taikymo galimybes magnetooptiniuose įrenginiuose, tokiuose kaip magnetooptiniai izoliatoriai, magnetooptiniai moduliatoriai ir šviesolaidiniai srovės jutikliai. Dėl didelio magnetinio momento ir mažo sugerties koeficiento matomoje ir infraraudonojoje srityse Tb3+ jonai tapo dažniausiai naudojamais retųjų žemių jonais magnetooptiniuose stikluose.
Terbio disprozio feromagnetostrikcinis lydinys
XX amžiaus pabaigoje, nuolat gilėjant pasaulinei technologinei revoliucijai, sparčiai atsirado naujų retųjų žemių pritaikymo medžiagų. 1984 m. Ajovos valstijos universitetas, JAV Energetikos departamento Ames laboratorija ir JAV karinio jūrų laivyno paviršinių ginklų tyrimų centras (iš kurio atvyko pagrindiniai vėliau įkurtos „Edge Technology Corporation“ (ET REMA) darbuotojai) bendradarbiavo kurdami naują retųjų žemių išmaniąją medžiagą – terbio disprozio feromagnetinę magnetostrikcinę medžiagą. Ši nauja išmanioji medžiaga pasižymi puikiomis savybėmis greitai paversti elektros energiją mechanine energija. Iš šios milžiniškos magnetostrikcinės medžiagos pagaminti povandeniniai ir elektroakustiniai keitikliai buvo sėkmingai sukonfigūruoti karinio jūrų laivyno įrangoje, naftos gręžinių aptikimo garsiakalbiuose, triukšmo ir vibracijos kontrolės sistemose, vandenynų žvalgybos ir požeminių ryšių sistemose. Todėl vos atsiradusi terbio disprozio geležies milžiniška magnetostrikcinė medžiaga sulaukė didelio dėmesio iš išsivysčiusių šalių visame pasaulyje. Jungtinėse Valstijose įsikūrusi bendrovė „Edge Technologies“ 1989 m. pradėjo gaminti terbio disprozio geležies milžinų magnetostrikcines medžiagas ir pavadino jas terfenoliu D. Vėliau Švedija, Japonija, Rusija, Jungtinė Karalystė ir Australija taip pat sukūrė terbio disprozio geležies milžinų magnetostrikcines medžiagas.
Remiantis šios medžiagos kūrimo istorija Jungtinėse Valstijose, tiek medžiagos išradimas, tiek ankstyvas monopolinis jos pritaikymas yra tiesiogiai susiję su karine pramone (pvz., kariniu jūrų laivynu). Nors Kinijos kariuomenės ir gynybos departamentai palaipsniui stiprina savo supratimą apie šią medžiagą. Tačiau, gerokai išaugus Kinijos visapusiškai nacionalinei galiai, XXI amžiaus karinės konkurencingumo strategijos įgyvendinimas ir įrangos lygio gerinimas neabejotinai bus labai svarbus. Todėl plačiai paplitęs terbio disprozio geležies milžinų magnetostrikcinių medžiagų naudojimas kariuomenės ir nacionalinės gynybos departamentuose bus istorinė būtinybė.
Trumpai tariant, daugybė puikių savybiųterbispadaryti jį nepakeičiamu daugelio funkcinių medžiagų elementu ir nepakeičiama pozicija kai kuriose taikymo srityse. Tačiau dėl didelės terbio kainos žmonės tyrinėjo, kaip išvengti ir sumažinti terbio naudojimą, siekiant sumažinti gamybos sąnaudas. Pavyzdžiui, retųjų žemių magnetooptinės medžiagos taip pat turėtų būti pigios.disprozio geležiskobalto arba gadolinio terbio kobalto kiek įmanoma daugiau; Stenkitės sumažinti terbio kiekį žaliai fluorescenciniuose milteliuose, kuriuos reikia naudoti. Kaina tapo svarbiu veiksniu, ribojančiu platų jų naudojimą.terbisTačiau daugelis funkcinių medžiagų negali apsieiti be jo, todėl turime laikytis principo „naudoti gerą plieną ašmenims“ ir stengtis taupyti naudojimą.terbiskiek įmanoma.
Įrašo laikas: 2023 m. spalio 25 d.