Terbiumağır kateqoriyasına aiddirnadir torpaqlar, Yer qabığında yalnız 1,1 ppm-də aşağı bolluq ilə. Terbium oksidi ümumi nadir torpaqların 0,01%-dən azını təşkil edir. Tərkibində ən çox terbium olan yüksək itrium ionlu ağır nadir torpaq filizində belə, terbiumun miqdarı ümumi nadir torpaqların yalnız 1,1-1,2%-ni təşkil edir ki, bu da onun nadir torpaq elementlərinin “nəcib” kateqoriyasına aid olduğunu göstərir. 1843-cü ildə terbiumun kəşfindən bəri 100 ildən çox müddət ərzində onun qıtlığı və dəyəri uzun müddət praktik tətbiqinə mane olmuşdur. Yalnız son 30 ildə terbium öz unikal istedadını nümayiş etdirdi.
Tarixi kəşf etmək
İsveç kimyaçısı Karl Qustaf Mosander 1843-cü ildə terbiyumu kəşf etdi.İtrium (III) oksidivəY2O3. İtrium İsveçin İtterbi kəndinin adını daşıyır. İon mübadiləsi texnologiyasının yaranmasından əvvəl terbium təmiz formada təcrid olunmamışdır.
Mosant əvvəlcə İtrium (III) oksidini üç hissəyə ayırdı, hamısı filizlərin adını aldı: İtrium (III) oksidi,Erbium (III) oksidi, və terbium oksidi. Terbium oksidi indi erbium kimi tanınan elementə görə əvvəlcə çəhrayı hissədən ibarət idi. "Erbium (III) oksidi" (indi terbium dediyimiz şey də daxil olmaqla) əvvəlcə məhlulun mahiyyətcə rəngsiz hissəsi idi. Bu elementin həll olunmayan oksidi qəhvəyi hesab olunur.
Daha sonra işçilər kiçik rəngsiz "Erbium (III) oksidi" çətinliklə müşahidə edə bildilər, lakin həll olunan çəhrayı hissəyə diqqət yetirməmək olmazdı. Erbium (III) oksidinin mövcudluğu ilə bağlı mübahisələr dəfələrlə yaranmışdır. Xaosda ilkin ad dəyişdirildi və adların mübadiləsi ilişib qaldı, buna görə də çəhrayı hissə sonda erbium olan məhlul kimi qeyd edildi (məhlulda çəhrayı idi). İndi natrium bisulfat və ya kalium sulfat istifadə edən işçilərin qəbul etdiyinə inanılırSerium (IV) oksidiİtrium (III) oksidindən çıxarır və istəmədən terbiumu serium olan çöküntüyə çevirir. İtrium(III) oksidinə sarımtıl rəng ötürmək üçün indi “terbium” kimi tanınan orijinal İtrium(III) oksidinin yalnız təxminən 1%-i kifayətdir. Buna görə də, terbium əvvəlcə onu ehtiva edən ikinci dərəcəli bir komponentdir və onun bilavasitə qonşuları olan gadolinium və disprosium tərəfindən idarə olunur.
Daha sonra bu qarışıqdan digər nadir torpaq elementləri ayrıldıqda, oksidin nisbətindən asılı olmayaraq, nəhayət, terbiumun qəhvəyi oksidi təmiz formada alınana qədər terbium adı saxlanmışdır. 19-cu əsrdə tədqiqatçılar parlaq sarı və ya yaşıl nodülləri (III) müşahidə etmək üçün ultrabənövşəyi flüoresan texnologiyasından istifadə etmədilər, bu da terbiumun bərk qarışıqlarda və ya məhlullarda tanınmasını asanlaşdırdı.
Elektron konfiqurasiyası
Elektron konfiqurasiyası:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Terbiumun elektron konfiqurasiyası [Xe] 6s24f9-dur. Normalda, nüvə yükü daha çox ionlaşmaq üçün çox böyük olana qədər yalnız üç elektron çıxarıla bilər, lakin terbium vəziyyətində, yarı dolu terbium dördüncü elektronun flüor qazı kimi çox güclü oksidləşdiricilərin iştirakı ilə daha da ionlaşmasına imkan verir.
Terbium, bıçaqla kəsilə bilən çeviklik, möhkəmlik və yumşaqlığa malik gümüşü ağ nadir torpaq metalıdır. Ərimə temperaturu 1360 ℃, qaynama nöqtəsi 3123 ℃, sıxlıq 8229 4kg/m3. Erkən Lantanidlə müqayisədə, havada nisbətən sabitdir. Lantanidlərin doqquzuncu elementi olan terbium güclü elektrikə malik bir metaldır. Hidrogen əmələ gətirmək üçün su ilə reaksiya verir.
Təbiətdə terbiumun heç vaxt sərbəst element olduğu aşkar edilməmişdir, onun kiçik bir hissəsi fosforserium torium qumunda və Qadolinitdə mövcuddur. Terbium monazit qumunda digər nadir torpaq elementləri ilə birlikdə mövcuddur və ümumiyyətlə 0,03% terbium ehtiva edir. Digər mənbələr Ksenotime və qara nadir qızıl filizləridir, hər ikisi oksidlərin qarışığıdır və 1%-ə qədər terbium ehtiva edir.
Ərizə
Terbiumun tətbiqi daha çox texnologiya və bilik tələb edən qabaqcıl layihələr olan yüksək texnoloji sahələri, eləcə də əhəmiyyətli iqtisadi faydaları olan, cəlbedici inkişaf perspektivləri olan layihələri əhatə edir.
Əsas tətbiq sahələrinə aşağıdakılar daxildir:
(1) Qarışıq nadir torpaqlar şəklində istifadə olunur. Məsələn, kənd təsərrüfatı üçün nadir torpaq gübrəsi və yem əlavəsi kimi istifadə olunur.
(2) Üç əsas flüoresan tozda yaşıl toz üçün aktivator. Müasir optoelektronik materiallar müxtəlif rəngləri sintez etmək üçün istifadə oluna bilən üç əsas fosfor rənginin, yəni qırmızı, yaşıl və mavinin istifadəsini tələb edir. Və terbium bir çox yüksək keyfiyyətli yaşıl floresan tozların əvəzsiz komponentidir.
(3) Magneto optik saxlama materialı kimi istifadə olunur. Amorf metal terbium keçid metal xəlitəli nazik filmlər yüksək performanslı maqnito-optik disklərin istehsalı üçün istifadə edilmişdir.
(4) Magneto optik şüşə istehsalı. Tərkibində terbium olan Faraday fırlanan şüşə lazer texnologiyasında rotatorların, izolyatorların və sirkulyatorların istehsalı üçün əsas materialdır.
(5) Terbium disprosium ferromaqnitostriktiv ərintinin (TerFenol) inkişafı və inkişafı terbium üçün yeni tətbiqlər açdı.
Əkinçilik və heyvandarlıq üçün
Nadir torpaq terbiumu müəyyən konsentrasiya aralığında bitkilərin keyfiyyətini yaxşılaşdıra və fotosintez sürətini artıra bilər. Terbium kompleksləri yüksək bioloji aktivliyə malikdir. Terbiumun üçlü kompleksləri, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3 · 3H2O, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis və Escherichia coli-yə yaxşı antibakterial və bakterisid təsir göstərir. Onların geniş antibakterial spektri var. Belə komplekslərin tədqiqi müasir bakterisid preparatların yeni tədqiqat istiqamətini təmin edir.
Lüminesans sahəsində istifadə olunur
Müasir optoelektronik materiallar müxtəlif rəngləri sintez etmək üçün istifadə oluna bilən üç əsas fosfor rənginin, yəni qırmızı, yaşıl və mavinin istifadəsini tələb edir. Və terbium bir çox yüksək keyfiyyətli yaşıl floresan tozların əvəzsiz komponentidir. Nadir torpaq rəngli televizor qırmızı flüoresan tozunun doğulması itrium və europium tələbini stimullaşdırdısa, terbiumun tətbiqi və inkişafı lampalar üçün nadir torpaq üç əsas rəngli yaşıl flüoresan toz tərəfindən təşviq edilmişdir. 1980-ci illərin əvvəllərində Philips dünyanın ilk yığcam enerjiyə qənaət edən flüoresan lampasını icad etdi və onu tez bir zamanda qlobal miqyasda tanıtdı. Tb3+ionları 545nm dalğa uzunluğunda yaşıl işıq yaya bilər və demək olar ki, bütün nadir torpaq yaşıl fosforları aktivator kimi terbiumdan istifadə edir.
Rəngli TV katod şüa borusu (CRT) üçün yaşıl fosfor həmişə ucuz və səmərəli olan sink sulfid əsasında hazırlanmışdır, lakin terbium tozu həmişə Y2SiO5 ∶ Tb3+, Y3 (o cümlədən proyeksiya rəngli TV üçün yaşıl fosfor kimi istifadə edilmişdir. Al, Ga) 5O12 ∶ Tb3+və LaOBr ∶ Tb3+. Böyük ekranlı yüksək dəqiqlikli televiziyanın (HDTV) inkişafı ilə CRT-lər üçün yüksək performanslı yaşıl flüoresan tozları da hazırlanır. Məsələn, yüksək cərəyan sıxlığında əla lüminesans səmərəliliyinə malik olan Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+ və Y2SiO5: Tb3+ tərkibli hibrid yaşıl flüoresan toz xaricdə hazırlanmışdır.
Ənənəvi rentgen floresan tozu kalsium volframdır. 1970 və 1980-ci illərdə intensivləşdirici ekranlar üçün nadir torpaq fosforları hazırlanmışdır, məsələn, terbiumla aktivləşdirilmiş kükürd Lantan oksidi, terbiumla aktivləşdirilmiş brom Lantan oksidi (yaşıl ekranlar üçün), terbiumla aktivləşdirilmiş kükürd İtrium (III) oksidi və s. nadir torpaq floresan tozu azalda bilər xəstələr üçün rentgen şüalanma müddətini 80%, rentgen filmlərinin ayırdetmə qabiliyyətini yaxşılaşdırmaq, rentgen borularının ömrünü uzatmaq və enerji istehlakını azaltmaq. Terbium, həmçinin tibbi rentgen gücləndirici ekranlar üçün flüoresan toz aktivatoru kimi istifadə olunur ki, bu da rentgen şüalarının optik təsvirlərə çevrilməsinin həssaslığını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra, rentgen filmlərinin aydınlığını yaxşılaşdıra və rentgen şüalarının məruz qalma dozasını əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər. insan bədəninə şüalar (50% -dən çox).
Terbium həmçinin yeni yarımkeçirici işıqlandırma üçün mavi işıqla həyəcanlanan ağ LED fosforda aktivator kimi istifadə olunur. O, həyəcan verici işıq mənbələri kimi mavi işıq yayan diodlardan istifadə edərək, terbium alüminium maqnito-optik kristal fosforlar istehsal etmək üçün istifadə edilə bilər və yaradılan flüoresan təmiz ağ işıq yaratmaq üçün həyəcan işığı ilə qarışdırılır.
Terbiumdan hazırlanan elektrolüminessent materiallara əsasən aktivator kimi terbium olan sink sulfid yaşıl fosfor daxildir. Ultrabənövşəyi şüalanma altında, terbiumun üzvi kompleksləri güclü yaşıl flüoresan buraxa bilər və nazik təbəqə elektroluminesans materialları kimi istifadə edilə bilər. Nadir torpaq üzvi kompleksinin elektrolüminessent nazik təbəqələrinin tədqiqində əhəmiyyətli irəliləyiş əldə olunsa da, praktiklik baxımından hələ də müəyyən bir boşluq var və nadir torpaq üzvi kompleksi elektrolüminessent nazik təbəqələr və qurğular üzərində tədqiqatlar hələ də dərindədir.
Terbiumun flüoresan xüsusiyyətləri də flüoresan zondlar kimi istifadə olunur. Məsələn, Ofloksasin terbium (Tb3+) flüoresan zondu Ofloksasin terbium (Tb3+) kompleksi ilə DNT (DNT) arasındakı qarşılıqlı əlaqəni flüoresan spektri və udma spektri ilə öyrənmək üçün istifadə edilmişdir ki, bu da Ofloksasin Tb3+zondunun DNT ilə bir yiv bağlaya biləcəyini göstərir, və DNT floresansını əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər Ofloksasin Tb3+sistemi. Bu dəyişikliyə əsasən DNT müəyyən edilə bilər.
Maqnit optik materiallar üçün
Maqnito-optik materiallar kimi tanınan Faraday effektli materiallar lazerlərdə və digər optik cihazlarda geniş istifadə olunur. Maqnitooptik materialların iki ümumi növü var: maqnitooptik kristallar və maqnitooptik şüşə. Onların arasında maqnito-optik kristallar (məsələn, İtrium dəmir qranatı və terbium qallium qranatı) tənzimlənən iş tezliyi və yüksək istilik sabitliyi üstünlüklərinə malikdir, lakin onlar bahalı və istehsalı çətindir. Bundan əlavə, yüksək Faraday fırlanma bucağı olan bir çox maqnito-optik kristallar qısa dalğa diapazonunda yüksək udma qabiliyyətinə malikdir, bu da onların istifadəsini məhdudlaşdırır. Magneto optik kristallarla müqayisədə, maqnito optik şüşə yüksək keçiricilik üstünlüyünə malikdir və böyük bloklara və ya liflərə çevrilmək asandır. Hazırda yüksək Faraday effektinə malik maqnito-optik eynəklər əsasən nadir torpaq ionları qatqılı eynəklərdir.
Magneto optik saxlama materialları üçün istifadə olunur
Son illərdə multimedia və ofis avtomatlaşdırmasının sürətli inkişafı ilə yeni yüksək tutumlu maqnit disklərinə tələbat artır. Amorf metal terbium keçid metal ərintisi filmləri yüksək performanslı maqnito-optik disklərin istehsalı üçün istifadə edilmişdir. Onların arasında TbFeCo alaşımlı nazik film ən yaxşı performansa malikdir. Geniş miqyasda terbium əsaslı maqnito-optik materiallar istehsal edilmiş və onlardan hazırlanmış maqnito-optik disklər kompüter yaddaşının komponentləri kimi istifadə olunur, saxlama qabiliyyəti 10-15 dəfə artır. Onlar böyük tutumlu və sürətli çıxış sürətinin üstünlüklərinə malikdir və yüksək sıxlıqlı optik disklər üçün istifadə edildikdə on minlərlə dəfə silinə və örtülə bilər. Onlar elektron informasiya saxlama texnologiyasında mühüm materiallardır. Görünən və yaxın infraqırmızı zolaqlarda ən çox istifadə edilən maqnito-optik material Faraday rotatorları və izolyatorlarının istehsalı üçün ən yaxşı maqnito-optik material olan Terbium Gallium Garnet (TGG) monokristaldır.
Maqnit optik şüşə üçün
Faraday maqnit optik şüşəsi görünən və infraqırmızı bölgələrdə yaxşı şəffaflığa və izotropiyaya malikdir və müxtəlif mürəkkəb formalar yarada bilər. Böyük ölçülü məhsullar istehsal etmək asandır və optik liflərə çəkilə bilər. Buna görə də, maqnito-optik izolyatorlar, maqnito-optik modulyatorlar və fiber optik cərəyan sensorları kimi maqnito-optik cihazlarda geniş tətbiq perspektivlərinə malikdir. Böyük maqnit momenti və görünən və infraqırmızı diapazonda kiçik udma əmsalı sayəsində Tb3+ionları maqnit optik eynəklərdə çox istifadə edilən nadir torpaq ionlarına çevrilmişdir.
Terbium disprosium ferromaqnitostriktiv ərintisi
20-ci əsrin sonunda dünya elmi və texnoloji inqilabının dərinləşməsi ilə yeni nadir torpaq Tətbiqi Materialları sürətlə ortaya çıxır. 1984-cü ildə Amerika Birləşmiş Ştatlarının Ayova Dövlət Universiteti, Amerika Birləşmiş Ştatlarının Energetika Departamentinin Ames Laboratoriyası və ABŞ Hərbi Dəniz Qüvvələrinin Yerüstü Silahları Araşdırma Mərkəzi (sonradan yaradılmış American Edge Technology Company (ET REMA) şirkətinin əsas heyəti mərkəz) birgə yeni nadir torpaq Ağıllı materialı, yəni terbium disprosium dəmir nəhəng maqnitostriktiv material hazırladı. Bu yeni Smart material elektrik enerjisini tez mexaniki enerjiyə çevirmək üçün əla xüsusiyyətlərə malikdir. Bu nəhəng maqnitostriktiv materialdan hazırlanmış sualtı və elektroakustik çeviricilər dəniz avadanlıqlarında, neft quyularını aşkar edən dinamiklərdə, səs-küyə və vibrasiyaya nəzarət sistemlərində, okean kəşfiyyatı və yeraltı rabitə sistemlərində uğurla konfiqurasiya edilmişdir. Buna görə də, terbium disprosium dəmir nəhəngi maqnitostriktiv material yaranan kimi, dünyanın sənayeləşmiş ölkələrindən geniş diqqət aldı. Birləşmiş Ştatlarda Edge Technologies 1989-cu ildə terbium disprosium dəmir nəhəng maqnitostriktiv materialların istehsalına başladı və onları Terfenol D adlandırdı. Sonradan İsveç, Yaponiya, Rusiya, Böyük Britaniya və Avstraliya da terbium disprosium dəmir nəhəngi maqnitostriktiv materiallar hazırladılar.
Birləşmiş Ştatlarda bu materialın inkişaf tarixindən həm materialın ixtirası, həm də ilkin inhisarçı tətbiqləri birbaşa hərbi sənaye ilə (məsələn, dəniz donanması) bağlıdır. Baxmayaraq ki, Çinin hərbi və müdafiə nazirlikləri bu materialla bağlı anlayışlarını tədricən gücləndirirlər. Bununla belə, Çinin Hərtərəfli Milli Gücü əhəmiyyətli dərəcədə artdıqdan sonra, 21-ci əsrdə hərbi rəqabət strategiyasının həyata keçirilməsi və texnikanın səviyyəsinin yaxşılaşdırılması üçün tələblər, şübhəsiz ki, çox aktual olacaqdır. Buna görə də, hərbi və milli müdafiə idarələri tərəfindən terbium disprosium dəmir nəhəngi maqnitostriktiv materialların geniş tətbiqi tarixi zərurət olacaqdır.
Bir sözlə, terbiumun bir çox əla xüsusiyyətləri onu bir çox funksional materialın əvəzsiz üzvü və bəzi tətbiq sahələrində əvəzolunmaz bir mövqeyə çevirir. Bununla belə, terbiumun yüksək qiymətinə görə, insanlar istehsal xərclərini azaltmaq üçün terbiumdan istifadənin qarşısını almaq və minimuma endirmək yollarını öyrənirlər. Məsələn, nadir torpaq maqnito-optik materiallarda mümkün qədər aşağı qiymətli disprosium dəmir kobalt və ya gadolinium terbium kobalt da istifadə edilməlidir; İstifadə edilməli olan yaşıl floresan tozda terbiumun tərkibini azaltmağa çalışın. Qiymət terbiumun geniş istifadəsini məhdudlaşdıran mühüm amilə çevrilmişdir. Ancaq bir çox funksional materiallar onsuz edə bilməz, buna görə də "bıçaqda yaxşı poladdan istifadə etmək" prinsipinə əməl etməliyik və terbiumun istifadəsinə mümkün qədər qənaət etməyə çalışmalıyıq.
Göndərmə vaxtı: 05 iyul 2023-cü il