Terbijspieder pie smago retzemju elementu kategorijas, ar zemu koncentrāciju Zemes garozā — tikai 1,1 ppm.Terbija oksīdsveido mazāk nekā 0,01 % no kopējā retzemju elementu daudzuma. Pat augsta itrija jonu satura smago retzemju rūdā ar visaugstāko terbija saturu terbija saturs veido tikai 1,1–1,2 % no kopējā daudzuma.retzemju, norādot, ka tas pieder pie “cēlās” kategorijasretzemjuelementi. Vairāk nekā 100 gadus kopš terbija atklāšanas 1843. gadā tā retums un vērtība uz ilgu laiku ir kavējuši tā praktisku pielietojumu. Tikai pēdējo 30 gadu laikāterbijsir parādījis savu unikālo talantu.
Vēstures atklāšana
Zviedru ķīmiķis Karls Gustafs Mosanders atklāja terbiju 1843. gadā. Viņš atklāja tā piemaisījumusitrija oksīdsunY2O3. Itrijsir nosaukts Zviedrijas Itbijas ciema vārdā. Pirms jonu apmaiņas tehnoloģijas parādīšanās terbijs netika izolēts tīrā veidā.
Mosandrs pirmais sadalījaitrija oksīdstrīs daļās, visas nosauktas rūdu vārdos:itrija oksīds, erbija oksīdsunterbija oksīds. Terbija oksīdssākotnēji sastāvēja no rozā daļas elementa dēļ, kas tagad pazīstams kāerbijs. Erbija oksīds(ieskaitot to, ko mēs tagad saucam par terbiju) sākotnēji bija bezkrāsaina šķīduma sastāvdaļa. Šī elementa nešķīstošo oksīdu uzskata par brūnu.
Vēlākiem darbiniekiem bija grūti novērot sīkus, bezkrāsainus “erbija oksīds", bet šķīstošo rozā daļu nevar ignorēt. Debates par esamībuerbija oksīdsir atkārtoti parādījies. Haosā sākotnējais nosaukums tika mainīts, un nosaukumu apmaiņa iestrēga, tāpēc rozā daļa galu galā tika minēta kā šķīdums, kas satur erbiju (šķīdumā tā bija rozā). Tagad tiek uzskatīts, ka strādnieki, kuri izmanto nātrija disulfīdu vai kālija sulfātu, lai atdalītu cērija dioksīdu noitrija oksīdsnetīšām pagrieztiesterbijscērija saturošās nogulsnēs. Pašlaik pazīstams kā "terbijs", tikai aptuveni 1% no oriģinālaitrija oksīdsir klāt, bet ar to pietiek, lai pārnestu gaiši dzeltenu krāsu uzitrija oksīdsTāpēcterbijsir sekundāra sastāvdaļa, kas to sākotnēji ietvēra, un to kontrolē tās tiešie kaimiņi,gadolīnijsundisprozijs.
Pēc tam, kad vien citādiretzemjuelementi tika atdalīti no šī maisījuma neatkarīgi no oksīda proporcijas, terbija nosaukums tika saglabāts, līdz beidzot tika iegūts brūnais oksīdsterbijstika iegūts tīrā veidā. 19. gadsimta pētnieki neizmantoja ultravioletās fluorescences tehnoloģiju, lai novērotu spilgti dzeltenus vai zaļus mezgliņus (III), tādējādi terbiju ir vieglāk atpazīt cietos maisījumos vai šķīdumos.
Elektronu konfigurācija
Elektroniskais izkārtojums:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Elektroniskais izkārtojumsterbijsir [Xe] 6s24f9. Parasti var atdalīt tikai trīs elektronus, pirms kodola lādiņš kļūst pārāk liels, lai to varētu tālāk jonizēt. Tomēr, jaterbijs, daļēji piepildītsterbijsļauj ceturtajam elektronam turpināt jonizēties ļoti spēcīga oksidētāja, piemēram, fluora gāzes, klātbūtnē.
Metāls
Terbijsir sudrabaini balts retzemju metāls ar plastiskumu, izturību un maigumu, ko var griezt ar nazi. Kušanas temperatūra 1360 ℃, viršanas temperatūra 3123 ℃, blīvums 8229 4 kg/m3. Salīdzinot ar agrīnajiem lantanīdu elementiem, tas ir relatīvi stabils gaisā. Devītais lantanīdu elements, terbijs, ir ļoti lādēts metāls, kas reaģē ar ūdeni, veidojot ūdeņraža gāzi.
Dabāterbijsnekad nav atrasts kā brīvs elements, kas nelielā daudzumā atrodas fosfora cērija-torija smiltīs un silīcija berilija itrija rūdā.Terbijspastāv līdzās citiem retzemju elementiem monazīta smiltīs, un terbija saturs parasti ir 0,03 %. Citi avoti ir itrija fosfāts un retzemju zelts, kas abi ir oksīdu maisījumi, kas satur līdz 1 % terbija.
Pieteikums
Piemērošanaterbijsgalvenokārt ietver augsto tehnoloģiju jomas, kas ir tehnoloģiju un zināšanu ietilpīgi progresīvi projekti, kā arī projektus ar ievērojamu ekonomisko labumu un pievilcīgām attīstības perspektīvām.
Galvenās pielietojuma jomas ietver:
(1) Izmanto jauktu retzemju elementu veidā. Piemēram, to izmanto kā retzemju elementu kombinēto mēslojumu un barības piedevu lauksaimniecībā.
(2) Zaļā pulvera aktivators trīs primārajos fluorescējošajos pulveros. Mūsdienu optoelektroniskajiem materiāliem ir nepieciešamas trīs fosforu pamatkrāsas, proti, sarkana, zaļa un zila, kuras var izmantot dažādu krāsu sintezēšanai. Unterbijsir neaizstājama sastāvdaļa daudzos augstas kvalitātes zaļos fluorescējošos pulveros.
(3) Izmanto kā magnetooptisko atmiņas materiālu. Amorfā metāla terbija pārejas metāla sakausējuma plānās plēves ir izmantotas augstas veiktspējas magnetooptisko disku ražošanā.
(4) Magnetooptiskā stikla ražošana. Faradeja rotējošais stikls, kas satur terbiju, ir galvenais materiāls rotatoru, izolatoru un cirkulatoru ražošanai lāzertehnoloģijās.
(5) Terbija disprosija feromagnetostriktīva sakausējuma (TerFenol) izstrāde un attīstība ir pavērusi jaunus terbija pielietojumus.
Lauksaimniecībai un lopkopībai
Retzemjuterbijsvar uzlabot kultūraugu kvalitāti un palielināt fotosintēzes ātrumu noteiktā koncentrācijas diapazonā. Terbija kompleksiem ir augsta bioloģiskā aktivitāte, un trīskāršajiem kompleksiemterbijs, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, ir laba antibakteriāla un baktericīda iedarbība uz Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis un Escherichia coli, ar plaša spektra antibakteriālām īpašībām. Šo kompleksu izpēte sniedz jaunu pētniecības virzienu mūsdienu baktericīdām zālēm.
Izmanto luminiscences jomā
Mūsdienu optoelektroniskajiem materiāliem ir nepieciešamas trīs fosforu pamatkrāsas, proti, sarkana, zaļa un zila, kuras var izmantot dažādu krāsu sintezēšanai. Terbijs ir neaizstājama sastāvdaļa daudzos augstas kvalitātes zaļajos fluorescējošos pulveros. Ja retzemju krāsu televizoru sarkanā fluorescējošā pulvera rašanās ir veicinājusi pieprasījumu pēcitrijsuneiropija, tad terbija pielietojumu un attīstību ir veicinājis retzemju trīs pamatkrāsu zaļš dienasgaismas pulveris lampām. 20. gs. astoņdesmito gadu sākumā Philips izgudroja pasaulē pirmo kompakto enerģiju taupošo dienasgaismas lampu un ātri to reklamēja visā pasaulē. Tb3+ joni var izstarot zaļu gaismu ar viļņa garumu 545 nm, un gandrīz visi retzemju zaļie dienasgaismas pulveri izmantoterbijs, kā aktivators.
Zaļais fluorescējošais pulveris, ko izmanto krāsu televizoru katodstaru lampās (CRT), vienmēr galvenokārt ir bijis balstīts uz lētu un efektīvu cinka sulfīdu, bet terbija pulveris vienmēr ir izmantots kā projekcijas krāsu televizoru zaļais pulveris, piemēram, Y2SiO5:Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12:Tb3+ un LaOBr:Tb3+. Attīstoties liela ekrāna augstas izšķirtspējas televīzijai (HDTV), tiek izstrādāti arī augstas veiktspējas zaļie fluorescējošie pulveri CRT. Piemēram, ārzemēs ir izstrādāts hibrīds zaļš fluorescējošais pulveris, kas sastāv no Y3 (Al, Ga) 5O12:Tb3+, LaOCl:Tb3+ un Y2SiO5:Tb3+, kam ir lieliska luminiscences efektivitāte pie augsta strāvas blīvuma.
Tradicionālais rentgenstaru fluorescējošais pulveris ir kalcija volframāts. 20. gs. 70. un 80. gados tika izstrādāti retzemju fluorescējošie pulveri sensibilizācijas ekrāniem, piemēram,terbijs,aktivēts lantāna sulfīda oksīds, terbija aktivēts lantāna bromīda oksīds (zaļajiem ekrāniem) un terbija aktivēts itrija sulfīda oksīds. Salīdzinot ar kalcija volframātu, retzemju fluorescējošs pulveris var samazināt pacientu rentgena apstarošanas laiku par 80%, uzlabot rentgena filmu izšķirtspēju, pagarināt rentgena lampu kalpošanas laiku un samazināt enerģijas patēriņu. Terbijs tiek izmantots arī kā fluorescējošs pulvera aktivators medicīniskiem rentgena pastiprināšanas ekrāniem, kas var ievērojami uzlabot rentgena pārveidošanas jutību optiskos attēlos, uzlabot rentgena filmu skaidrību un ievērojami samazināt rentgena staru iedarbību uz cilvēka ķermeni (par vairāk nekā 50%).
Terbijstiek izmantots arī kā aktivators baltajā LED fosforā, ko ierosina zilā gaisma jaunā pusvadītāju apgaismojumā. To var izmantot terbija alumīnija magneto optiskā kristāla fosfora ražošanai, izmantojot zilās gaismas diodes kā ierosmes gaismas avotus, un ģenerētā fluorescence tiek sajaukta ar ierosmes gaismu, lai iegūtu tīru baltu gaismu.
No terbija izgatavotie elektroluminiscējošie materiāli galvenokārt ietver cinka sulfīda zaļu fluorescējošu pulveri arterbijskā aktivators. Ultravioletā starojuma ietekmē terbija organiskie kompleksi var izstarot spēcīgu zaļu fluorescenci un tos var izmantot kā plānas plēves elektroluminiscējošus materiālus. Lai gan ir panākts ievērojams progress pētījumosretzemjuorganisko kompleksu elektroluminiscējošo plāno plēvju jomā joprojām pastāv zināma plaisa no praktiskā pielietojuma, un pētījumi par retzemju organisko kompleksu elektroluminiscējošajām plānajām plēvēm un ierīcēm joprojām ir padziļināti.
Terbija fluorescences raksturlielumi tiek izmantoti arī kā fluorescences zondes. Ofloksacīna terbija (Tb3+) kompleksa un dezoksiribonukleīnskābes (DNS) mijiedarbība tika pētīta, izmantojot fluorescences un absorbcijas spektrus, piemēram, ofloksacīna terbija (Tb3+) fluorescences zondi. Rezultāti parādīja, ka ofloksacīna Tb3+ zonde var veidot rievas saistīšanos ar DNS molekulām, un dezoksiribonukleīnskābe var ievērojami pastiprināt ofloksacīna Tb3+ sistēmas fluorescenci. Pamatojoties uz šo izmaiņu, var noteikt dezoksiribonukleīnskābi.
Magnetooptiskajiem materiāliem
Materiāli ar Faraday efektu, kas pazīstami arī kā magnetooptiskie materiāli, tiek plaši izmantoti lāzeros un citās optiskās ierīcēs. Ir divi izplatīti magnetooptisko materiālu veidi: magnetooptiskie kristāli un magnetooptiskais stikls. Starp tiem magnetooptiskajiem kristāliem (piemēram, itrija dzelzs granātam un terbija gallija granātam) ir regulējamas darbības frekvences un augstas termiskās stabilitātes priekšrocības, taču tie ir dārgi un grūti izgatavojami. Turklāt daudziem magnetooptiskajiem kristāliem ar augstiem Faraday rotācijas leņķiem ir augsta absorbcija īsviļņu diapazonā, kas ierobežo to izmantošanu. Salīdzinot ar magnetooptiskajiem kristāliem, magnetooptiskajam stiklam ir augsta caurlaidība un to ir viegli izgatavot lielos blokos vai šķiedrās. Pašlaik magnetooptiskie stikli ar augstu Faraday efektu galvenokārt ir ar retzemju joniem leģēti stikli.
Izmanto magnetooptiskajiem atmiņas materiāliem
Pēdējos gados, strauji attīstoties multimediju un biroja automatizācijai, pieaug pieprasījums pēc jauniem lielas ietilpības magnētiskiem diskiem. Amorfā metāla terbija pārejas metālu sakausējuma plānās plēves tiek izmantotas augstas veiktspējas magneto optisko disku ražošanā. Starp tiem vislabākā veiktspēja ir TbFeCo sakausējuma plānajai plēvei. Terbija bāzes magnetooptiskie materiāli ir ražoti plašā mērogā, un no tiem izgatavotie magnetooptiskie diski tiek izmantoti kā datoru atmiņas komponenti, un atmiņas ietilpība ir palielināta 10–15 reizes. To priekšrocības ir liela ietilpība un ātrs piekļuves ātrums, un, izmantojot augsta blīvuma optiskajos diskos, tos var noslaucīt un pārklāt desmitiem tūkstošu reižu. Tie ir svarīgi materiāli elektroniskās informācijas glabāšanas tehnoloģijā. Visbiežāk izmantotais magnetooptiskais materiāls redzamajā un tuvajā infrasarkanajā diapazonā ir terbija gallija granāta (TGG) monokristāls, kas ir labākais magnetooptiskais materiāls Faraday rotatoru un izolatoru izgatavošanai.
Magneto optiskajam stiklam
Faraday magneto optiskajam stiklam ir laba caurspīdība un izotropija redzamajā un infrasarkanajā diapazonā, un tas var veidot dažādas sarežģītas formas. No tā ir viegli izgatavot liela izmēra izstrādājumus, un to var ievilkt optiskajās šķiedrās. Tāpēc tam ir plašas pielietojuma iespējas magneto optiskajās ierīcēs, piemēram, magneto optiskajos izolatoros, magneto optiskajos modulatoros un optiskās šķiedras strāvas sensoros. Pateicoties lielajam magnētiskajam momentam un mazajam absorbcijas koeficientam redzamajā un infrasarkanajā diapazonā, Tb3+ joni ir kļuvuši par plaši izmantotiem retzemju joniem magneto optiskajos stiklos.
Terbija disprosija feromagnetostriktīvais sakausējums
20. gadsimta beigās, nepārtraukti padziļinoties pasaules tehnoloģiskajai revolūcijai, strauji parādījās jauni retzemju materiālu pielietojumi. 1984. gadā Aiovas štata universitāte, ASV Enerģētikas departamenta Eimsa laboratorija un ASV Jūras spēku virszemes ieroču pētniecības centrs (no kura nāca vēlāk izveidotās Edge Technology Corporation (ET REMA) galvenais personāls) sadarbojās, lai izstrādātu jaunu retzemju viedo materiālu, proti, terbija disprozija feromagnētisko magnetostriktīvo materiālu. Šim jaunajam viedajam materiālam piemīt izcilas īpašības, kas ļauj ātri pārveidot elektrisko enerģiju mehāniskajā enerģijā. No šī milzīgā magnetostriktīvā materiāla izgatavotie zemūdens un elektroakustiskie pārveidotāji ir veiksmīgi konfigurēti jūras aprīkojumā, naftas urbumu noteikšanas skaļruņos, trokšņu un vibrācijas kontroles sistēmās, kā arī okeāna izpētes un pazemes sakaru sistēmās. Tāpēc, tiklīdz radās terbija disprozija dzelzs milzu magnetostriktīvais materiāls, tas saņēma plašu uzmanību industrializētajās valstīs visā pasaulē. ASV uzņēmums Edge Technologies sāka ražot terbija disprosija dzelzs giganta magnetostriktīvos materiālus 1989. gadā un nosauca tos par Terfenol D. Pēc tam arī Zviedrija, Japāna, Krievija, Apvienotā Karaliste un Austrālija izstrādāja terbija disprosija dzelzs giganta magnetostriktīvos materiālus.
No šī materiāla attīstības vēstures Amerikas Savienotajās Valstīs gan materiāla izgudrošana, gan tā agrīnie monopolistiskie pielietojumi ir tieši saistīti ar militāro rūpniecību (piemēram, jūras spēkiem). Lai gan Ķīnas militārie un aizsardzības departamenti pakāpeniski nostiprina savu izpratni par šo materiālu. Tomēr, ievērojami palielinoties Ķīnas visaptverošajam nacionālajam spēkam, pieprasījums pēc 21. gadsimta militārās konkurētspējas stratēģijas un aprīkojuma līmeņa uzlabošanas noteikti būs ļoti steidzams. Tāpēc terbija disprozija dzelzs giganta magnetostriktīvo materiālu plaša izmantošana militārajos un valsts aizsardzības departamentos būs vēsturiska nepieciešamība.
Īsāk sakot, daudzas lieliskās īpašībasterbijspadarīt to par neaizstājamu daudzu funkcionālu materiālu sastāvdaļu un neaizstājamu pozīciju dažās pielietojuma jomās. Tomēr terbija augstās cenas dēļ cilvēki ir pētījuši, kā izvairīties no terbija lietošanas un samazināt to, lai samazinātu ražošanas izmaksas. Piemēram, retzemju magnetooptiskajiem materiāliem vajadzētu izmantot arī zemas izmaksas.disprozija dzelzskobalta vai gadolīnija terbija kobalta, cik vien iespējams; Centieties samazināt terbija saturu zaļajā fluorescējošajā pulverī, kas jāizmanto. Cena ir kļuvusi par svarīgu faktoru, kas ierobežo plašu izmantošanu.terbijsBet daudzi funkcionāli materiāli nevar iztikt bez tā, tāpēc mums jāievēro princips "izmantot labu tēraudu uz asmens" un jācenšas ietaupīt tā izmantošanu.terbijscik vien iespējams.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 25. oktobris