Terbium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Tb und Atomnummer 65. Es ist ein silberfarben-weißes seltenes Erdmetall, das verformbar, hämmerbar und weich genug ist, um mit einem Messer geschnitten zu werden. Terbium wird in der Natur als ein freies Element nie gefunden, aber es wird in vielen Mineralen, einschließlich cerite, gadolinite, monazite, xenotime und euxenite enthalten.

Terbium ist an das Schmiere-Kalzium-Fluorid, Kalzium tungstate und Strontium molybdate, Materialien gewöhnt, die in Halbleitergeräten, und als ein Kristallausgleicher von Kraftstoffzellen verwendet werden, die bei Hochtemperaturen funktionieren. Als ein Bestandteil von Terfenol-D (eine Legierung, die sich ausbreitet und sich wenn ausgestellt, zu magnetischen Feldern mehr zusammenzieht als jede andere Legierung), Terbium ist von Nutzen in Auslösern in Marineecholot-Systemen und in Sensoren.

Der größte Verbraucher der Terbium-Versorgung in der Welt ist in "grünen" Leuchtmassen (die gewöhnlich gelb sind). Terbium-Oxyd ist in Leuchtstofflampen und Fernsehtuben. Terbium "grüne" Leuchtmassen (der fluoresce ein Brillant citronengelb) wird mit divalent Europium blaue Leuchtmassen und dreiwertiges Europium rote Leuchtmassen verbunden, "um trichromatic" sich entzündende Technologie, eine hohe Leistungsfähigkeit weißes Licht zur Verfügung zu stellen, das für die Standardbeleuchtung in der Innenbeleuchtung verwendet ist.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Terbium ist ein silberfarben-weißes seltenes Erdmetall, das verformbar, hämmerbar und weich genug ist, um mit einem Messer geschnitten zu werden. Es ist in Luft verglichen mit anderem lanthanides relativ stabil. Terbium besteht in zwei Kristall allotropes mit einer Transformationstemperatur von 1289 °C zwischen ihnen.

Das Terbium (III) ist cation in einer hellen citronengelben Farbe hervorragend Leuchtstoff-, die das Ergebnis einer starken grünen Emissionslinie in der Kombination mit anderen Linien in der Orange und dem Rot ist. Die yttrofluorite Vielfalt des Minerals fluorite schuldet seine sahnig-gelbe Fluoreszenz teilweise zum Terbium. Terbium oxidiert leicht, und wird deshalb in seiner elementaren Form spezifisch für die Forschung verwendet. Einzelne Tb Atome sind durch das Einpflanzen sie in fullerene Moleküle isoliert worden.

Terbium hat eine einfache eisenmagnetische Einrichtung bei Temperaturen unter 219 K. Über 219 K verwandelt es sich in einen spiralenförmigen antimagnetischen Staat, in dem alle Atommomente in einer besonderen grundlegenden Flugzeug-Schicht parallel, und in einem festen Winkel zu den Momenten von angrenzenden Schichten orientiert sind. Dieser ungewöhnliche Antiferromagnetismus verwandelt sich zu einem unordentlichen paramagnetischen Staat an 230 K.

Chemische Eigenschaften

Der allgemeinste Wertigkeitsstaat des Terbiums ist +3, als darin. Der +4 Staat ist in TbO und TbF bekannt.

Terbium brennt sogleich, um ein Mischterbium (III, IV) Oxyd zu bilden:

:8 Tb + 7 O  2 TbO

In der Lösung bildet Terbium nur dreiwertige Ionen. Terbium ist ganz electropositive und reagiert langsam mit kaltem Wasser und ganz schnell mit heißem Wasser, um Terbium-Hydroxyd zu bilden:

:2 Tb + 6 HO  2 Tb (OH) + 3 H

Terbium-Metall reagiert mit allen Halogenen, weißen trihalides bildend:

:2 Tb + 3 X  2 TbX (X = F, Colorado, Br, ich)

Terbium löst sich sogleich in verdünnter Schwefelsäure auf, um Lösungen zu bilden, die das blaßrosa Terbium (III) Ionen enthalten, die als [Tb (OH)] Komplexe bestehen:

:2 Tb (s) + 3 HSO  2 Tb + 3 + 3 H

Zusammensetzungen

Terbium verbindet sich mit Stickstoff, Kohlenstoff, Schwefel, Phosphor, Bor, Selen, Silikon und Arsen bei Hochtemperaturen, verschiedene binäre Zusammensetzungen wie TbH, TbH, TbB, TbS, TbSe, TbTe und TbN bildend. In jenen Zusammensetzungen stellen Tb größtenteils aus Oxydation setzt +3 und manchmal +2 fest. Terbium (II) halogenides wird durch das Ausglühen von Tb (III) halogenides in die Anwesenheit metallischen Tb in Tantal-Behältern erhalten. Terbium bildet auch sesquichloride TbCl, der weiter auf TbCl durch das Ausglühen an 800 °C reduziert werden kann. Dieses Terbium (I) Chlorid bildet Thrombozyte mit der layered einem Grafit ähnlichen Struktur.

Andere Zusammensetzungen schließen ein

• Chloride: TbCl
• Bromide: TbBr
• Iodides: TbI
• Fluoride: TbF, TbF

Terbium (IV) Fluorid ist ein starker fluorinating Agent, relativ reines Atomfluor, wenn geheizt, aber nicht die Mischung von Fluorid-Dämpfen ausstrahlend, die von CoF oder CeF ausgestrahlt sind.

Isotope

Natürlich vorkommendes Terbium wird aus seinem einzigen stabilen Isotop, Terbium 159 zusammengesetzt; das Element wird so mononuclidic und monoisotopic genannt. 36 Radioisotope sind mit dem schwersten charakterisiert worden, das Terbium 171 ist (mit der Atommasse 170.95330 (86) u) und am leichtesten, Terbium 135 (genaue Masse unbekannt) seiend. Das stabilste synthetische Radioisotop des Terbiums ist Terbium 158, mit einer Halbwertzeit von 180 Jahren und Terbium 157, mit einer Halbwertzeit von 71 Jahren. Alle restlichen radioaktiven Isotope haben Halbwertzeiten, die gut weniger sind als Viertel ein Jahr, und die Mehrheit von diesen Halbwertzeiten hat, die weniger sind als eine halbe Minute. Die primäre Zerfall-Weise vor dem reichlichsten stabilen Isotop, Tb, ist Elektronfestnahme, die auf Produktion von Gadolinium-Isotopen und die primäre Weise hinausläuft, nachdem Beta minus der Zerfall ist, auf Dysprosium-Isotope hinauslaufend.

Das Element hat auch 27 Kernisomers, mit Massen 141 — 154, 156, und 158 (nicht jede Massenzahl entspricht nur einem isomer). Die stabilsten von ihnen sind Terbium-156m, mit der Halbwertzeit von 24.4 Stunden und Terbium-156m2 mit der Halbwertzeit von 22.7 Stunden; das ist länger als Halbwertzeiten von den meisten Boden-Staaten von radioaktiven Terbium-Isotopen, außer nur denjenigen mit Massenzahlen 155 — 161.

Geschichte

Terbium wurde 1843 vom schwedischen Chemiker Carl Gustaf Mosander, entdeckt

wer es als eine Unreinheit in Yttrium-Oxyd, YO entdeckt hat, und nach Dorf Ytterby in Schweden genannt hat. Es wurde in der reinen Form bis zum neuen Advent von Ion-Austauschtechniken nicht isoliert.

Als Mosander zuerst "yttria" in drei Bruchteile verteilt hat, war "terbia" der Bruchteil, der die rosa Farbe enthalten hat (wegen, was jetzt als Erbium bekannt ist), und "erbia" der Bruchteil war, der in der Lösung im Wesentlichen farblos war, aber ein braun-gefärbtes Oxyd gegeben hat. Spätere Arbeiter hatten Schwierigkeit, die Letzteren zu beobachten, aber der rosa Bruchteil war unmöglich zu fehlen. Argumente sind hin und her betreffs gegangen, ob "erbia" sogar bestanden hat. In der Verwirrung wurden die eigentlichen Namen, und der Austausch von durchstochenen Namen umgekehrt. Es wird jetzt gedacht, dass jene Arbeiter, die das doppelte Natrium oder die Kalium-Sulfate verwendet haben, "um ceria" von "yttria" unachtsam zu entfernen, den Terbium-Inhalt des Systems in verloren haben, jäh hinabstürzend ceria-enthaltend. Jedenfalls, was jetzt bekannt ist, weil Terbium nur ungefähr 1 % des ursprünglichen yttria war, aber das war genügend, um eine gelbliche Farbe dem Oxyd zu geben. So war Terbium ein geringer Bestandteil im ursprünglichen Terbium-Bruchteil, der von seinen unmittelbaren Nachbarn, Gadolinium und Dysprosium beherrscht ist. Danach, wann auch immer andere seltene Erden abgesondert von dieser Mischung aufgezogen wurden, welch auch immer Bruchteil das braune Oxyd gegeben hat, hat den Terbium-Namen behalten, bis schließlich es rein war. Die Ermittlungsbeamten des 19. Jahrhunderts hatten den Vorteil der Fluoreszenz-Technologie nicht, womit man die hervorragende Fluoreszenz beobachtet, die dieses Element viel leichter gemacht hätte, in Mischungen zu verfolgen.

Ereignis

Terbium wird in der Natur allein nie gefunden, aber wird zusammen mit anderen seltenen Erdelementen in vielen Mineralen, einschließlich monazite ((Ce, Louisiana, Th, North Dakota, Y) PO mit bis zu 0.03 % Terbium), xenotime (YPO) und euxenite ((Y, Kalifornien, Er, Louisiana, Ce, U, Th) (Nb, Ta, Ti) O mit 1 % oder mehr Terbium) enthalten. Der Kruste-Überfluss am Terbium wird als 1.2 Mg/Kg geschätzt.

Zurzeit sind die reichsten kommerziellen Quellen des Terbiums die Töne der Ion-Adsorption des südlichen Chinas; die Konzentrate mit ungefähr zwei Drittel-Yttrium-Oxyd durch das Gewicht haben ungefähr 1 % terbia. Kleine Beträge des Terbiums kommen in bastnäsite und monazite vor; wenn diese durch die lösende Förderung bearbeitet werden, um den wertvollen schweren lanthanides wieder zu erlangen, weil sich Europium-Gadolinium des Samariums konzentriert, wird Terbium darin wieder erlangt. Wegen der großen Volumina von hinsichtlich der Töne der Ion-Adsorption bearbeitetem bastnäsite kommt ein bedeutendes Verhältnis der Terbium-Versorgung in der Welt aus bastnäsite.

Produktion

Zerquetschte Terbium enthaltende Minerale werden mit heißer konzentrierter Schwefelsäure behandelt, um wasserlösliche Sulfate von seltenen Erden zu erzeugen. Die acidic filtrates werden mit Ätznatron zum pH 3-4 teilweise für neutral erklärt. Thorium schlägt sich aus der Lösung als Hydroxyd nieder und wird entfernt. Danach wird die Lösung mit dem Ammonium-Oxalat behandelt, um seltene Erden in ihre unlöslichen Oxalate umzuwandeln. Die Oxalate werden zu Oxyden durch das Ausglühen umgewandelt. Die Oxyde werden in Stickstoffsäure aufgelöst, die einen der Hauptbestandteile, des Ceriums ausschließt, dessen Oxyd in HNO unlöslich ist. Terbium wird als ein doppeltes Salz mit dem Ammonium-Nitrat durch die Kristallisierung getrennt.

Die effizienteste Trennungsroutine für Terbium-Salz von der Selten-Erdsalz-Lösung ist Ion-Austausch. In diesem Prozess sind Selten-Erdionen sorbed auf passendes mit dem Ionaustauschharz durch den Austausch mit Wasserstoff, Ammonium oder Kupferion-Gegenwart im Harz. Die seltenen Erdionen werden dann durch den passenden Komplexbildner auswählend gewaschen. Als mit anderen seltenen Erden wird Terbium-Metall durch das Reduzieren des wasserfreien Chlorids oder Fluorids mit Kalzium-Metall erzeugt. Kalzium und Tantal-Unreinheiten können durch das Vakuumwiederschmelzen, die Destillation, die Amalgam-Bildung oder das Zonenschmelzen entfernt werden.

Anwendungen

Terbium wird als Dopant im Kalzium-Fluorid, Kalzium tungstate und Strontium molybdate, Materialien verwendet, die in Halbleitergeräten, und als ein Kristallausgleicher von Kraftstoffzellen verwendet werden, die bei Hochtemperaturen zusammen mit ZrO funktionieren.

Terbium wird auch in der Legierung und in der Produktion von elektronischen Geräten verwendet. Als ein Bestandteil von Terfenol-D ist Terbium von Nutzen in Auslösern, in Marineecholot-Systemen, Sensoren, im Gerät von SoundBug (seine erste kommerzielle Anwendung) und den anderen magnetomechanical Geräten. Terfenol-D ist eine Legierung, die sich ausbreitet oder sich in Gegenwart von einem magnetischen Feld zusammenzieht. Es hat die höchste Magnetostriktion jeder Legierung.

Terbium-Oxyd wird in grünen Leuchtmassen in Leuchtstofflampen und Farbfernsehen-Tuben verwendet. Natriumsterbium borate wird in Geräten des festen Zustands verwendet. Die hervorragende Fluoreszenz erlaubt Terbium, als eine Untersuchung in der Biochemie verwendet zu werden, wo es etwas Kalzium in seinem Verhalten ähnelt. Terbium "grüne" Leuchtmassen (der fluoresce ein Brillant citronengelb) wird mit divalent Europium blaue Leuchtmassen und dreiwertiges Europium rote Leuchtmassen verbunden, um dem "trichromatic" sich entzündende Technologie zur Verfügung zu stellen, die bei weitem der größte Verbraucher der Terbium-Versorgung in der Welt ist. Beleuchtung von Trichromatic stellt viel höhere leichte Produktion für einen gegebenen Betrag der elektrischen Energie zur Verfügung, als Glühbeleuchtung tut.

Vorsichtsmaßnahmen

Als mit dem anderen lanthanides sind Terbium-Zusammensetzungen von niedrig, um Giftigkeit zu mäßigen, obwohl ihre Giftigkeit im Detail nicht untersucht worden ist. Terbium hat keine bekannte biologische Rolle.

Außenverbindungen

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