Terbiumkalebu kategori abotbumi langka, kanthi kelimpahan kurang ing kerak bumi mung 1,1 ppm. Terbium oksida kurang saka 0,01% saka total lemah langka. Malah ing jinis ion yttrium dhuwur bijih bumi abot kanthi kandungan terbium paling dhuwur, kandungan terbium mung 1,1-1,2% saka total bumi langka, sing nuduhake yen kalebu kategori "bangsawan" unsur bumi langka. Kanggo luwih saka 100 taun wiwit panemuan terbium ing 1843, kelangkaan lan regane wis nyegah aplikasi praktis kanggo dangu. Mung ing 30 taun kepungkur, terbium wis nuduhake bakat unik.
Nggoleki Sejarah
Kimiawan Swedia Carl Gustaf Mosander nemokake terbium ing taun 1843. Dheweke nemokake impurities ingYttrium(III) oksidalanY2O3. Yttrium dijenengi miturut jeneng desa Ytterby ing Swedia. Sadurunge munculé teknologi ion exchange, terbium ora diisolasi ing wangun murni.
Mosant kapisan mbagi Yttrium(III) oksida dadi telung bagean, kabeh dijenengi bijih: Yttrium(III) oksida,Erbium(III) oksida, lan terbium oksida. Terbium oksida wiwitane kasusun saka bagéan jambon, amarga unsur sing saiki dikenal minangka erbium. "Erbium(III) oksida" (kalebu sing saiki diarani terbium) wiwitane minangka bagian sing ora ana warna ing solusi kasebut. Oksida sing ora larut saka unsur iki dianggep coklat.
Buruh mengko meh ora bisa mirsani "Erbium(III) oksida" cilik sing ora ana warna, nanging bagean jambon sing larut ora bisa diabaikan. Debat babagan anané Erbium(III) oksida wis bola-bali muncul. Ing kekacauan kasebut, jeneng asli dibalik lan ijol-ijolan jeneng macet, mula bagian jambon kasebut pungkasane diarani minangka solusi sing ngemot erbium (ing solusi kasebut, jambon). Saiki dipercaya yen buruh sing nggunakake sodium bisulfate utawa Potassium sulfate njupukCerium(IV) oksidametu saka Yttrium(III) oksida lan ora sengaja ngowahi terbium dadi sedimen sing ngandhut cerium. Mung kira-kira 1% saka Yttrium(III) oksida asli, saiki dikenal minangka "terbium", cukup kanggo ngirim werna kuning menyang Yttrium(III) oksida. Mulane, terbium minangka komponen sekunder sing wiwitane ngemot, lan dikontrol dening tetanggan langsung, gadolinium lan dysprosium.
Sawisé iku, saben unsur bumi langka liyane dipisahake saka campuran iki, preduli saka proporsi oksida, jeneng terbium ditahan nganti pungkasan, oksida coklat saka terbium dijupuk ing wangun murni. Peneliti ing abad kaping 19 ora nggunakake teknologi fluoresensi ultraviolet kanggo mirsani nodul kuning utawa ijo padhang (III), nggawe terbium luwih gampang dikenali ing campuran utawa solusi sing padhet.
Konfigurasi elektron
Konfigurasi elektron:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Konfigurasi elektron terbium yaiku [Xe] 6s24f9. Biasane, mung telung elektron sing bisa dicopot sadurunge muatan nuklir dadi gedhe banget kanggo diionisasi luwih lanjut, nanging ing kasus terbium, terbium semi-isi ngidini elektron kaping papat bisa diionisasi maneh kanthi ana oksidan sing kuwat banget kayata gas fluor.
Terbium minangka logam tanah jarang putih perak kanthi daktilitas, kateguhan, lan alus sing bisa dipotong nganggo piso. Titik lebur 1360 ℃, titik didih 3123 ℃, Kapadhetan 8229 4kg / m3. Dibandhingake karo Lanthanide awal, iku relatif stabil ing udhara. Minangka unsur kaping sanga saka Lanthanide, terbium minangka logam kanthi listrik sing kuat. Reaksi karo banyu kanggo mbentuk hidrogen.
Ing alam, terbium ora tau ditemokake minangka unsur bebas, jumlah cilik sing ana ing pasir fosfocerium thorium lan Gadolinite. Terbium urip bebarengan karo unsur bumi langka liyane ing wedhi monazite, kanthi umume 0,03% kandungan terbium. Sumber liyane yaiku Xenotime lan bijih emas langka ireng, loro-lorone minangka campuran oksida lan ngemot nganti 1% terbium.
Aplikasi
Aplikasi terbium biasane kalebu lapangan teknologi dhuwur, yaiku proyek mutakhir sing intensif teknologi lan pengetahuan, uga proyek kanthi keuntungan ekonomi sing signifikan, kanthi prospek pembangunan sing menarik.
Wilayah aplikasi utama kalebu:
(1) Digunakake ing wangun campuran rare earths. Contone, digunakake minangka pupuk senyawa bumi langka lan aditif feed kanggo tetanèn.
(2) Activator kanggo bubuk ijo ing telung wêdakakêna fluoresensi utami. Bahan optoelektronik modern mbutuhake telung warna dhasar fosfor, yaiku abang, ijo, lan biru, sing bisa digunakake kanggo nyintesis macem-macem warna. Lan terbium minangka komponen sing penting ing pirang-pirang bubuk fluoresensi ijo sing berkualitas tinggi.
(3) Digunakake minangka bahan panyimpenan optik magneto. Film tipis logam transisi terbium logam amorf wis digunakake kanggo nggawe cakram magneto-optik kinerja dhuwur.
(4) Manufaktur kaca optik magneto. Kaca rotasi Faraday sing ngemot terbium minangka bahan utama kanggo nggawe rotator, isolator, lan sirkulasi ing teknologi laser.
(5) Pangembangan lan pangembangan terbium dysprosium ferromagnetostrictive alloy (TerFenol) wis mbukak aplikasi anyar kanggo terbium.
Kanggo tetanèn lan peternakan
Terbium bumi langka bisa ningkatake kualitas tetanen lan ningkatake laju fotosintesis ing sawetara konsentrasi tartamtu. Kompleks Terbium nduweni aktivitas biologi sing dhuwur. Kompleks ternary terbium, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3 · 3H2O, duweni efek antibakteri lan bakterisida sing apik ing Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis lan Escherichia coli. Dheweke duwe spektrum antibakteri sing amba. Sinau babagan kompleks kasebut nyedhiyakake arah riset anyar kanggo obat bakterisida modern.
Digunakake ing lapangan luminescence
Bahan optoelektronik modern mbutuhake telung warna dhasar fosfor, yaiku abang, ijo, lan biru, sing bisa digunakake kanggo nyintesis macem-macem warna. Lan terbium minangka komponen sing penting ing pirang-pirang bubuk fluoresensi ijo sing berkualitas tinggi. Yen lair saka werna bumi langka TV wêdakakêna neon abang wis stimulus dikarepake kanggo yttrium lan europium, banjur aplikasi lan pangembangan terbium wis disedhiyakake dening langka bumi telung werna utami wêdakakêna fluoresensi ijo kanggo lampu. Ing wiwitan taun 1980-an, Philips nemokke lampu neon hemat energi kompak pisanan ing donya lan kanthi cepet promosi global. Ion Tb3+ bisa ngetokake cahya ijo kanthi dawa gelombang 545nm, lan meh kabeh fosfor ijo bumi langka nggunakake terbium minangka aktivator.
Fosfor ijo kanggo tabung sinar katoda TV warna (CRT) mesthi adhedhasar Zinc sulfide, sing murah lan efisien, nanging bubuk terbium mesthi digunakake minangka fosfor ijo kanggo TV warna proyeksi, kalebu Y2SiO5 ∶ Tb3 +, Y3 ( Al, Ga) 5O12 ∶ Tb3+lan LaOBr ∶ Tb3+. Kanthi pangembangan televisi definisi dhuwur (HDTV) layar gedhe, bubuk fluoresensi ijo kanthi kinerja dhuwur kanggo CRT uga dikembangake. Contone, bubuk fluoresensi ijo hibrida wis dikembangake ing luar negeri, kalebu Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+, lan Y2SiO5: Tb3+, sing nduweni efisiensi luminescence sing apik banget ing kerapatan arus dhuwur.
Bubuk fluoresen sinar-X tradisional yaiku kalsium tungstat. Ing taun 1970-an lan 1980-an, fosfor bumi langka kanggo layar intensifikasi dikembangake, kayata terbium activated sulfur Lanthanum oxide, terbium activated bromine Lanthanum oxide (kanggo layar ijo), terbium activated sulfur Yttrium(III) oxide, etc. Dibandhingake karo calcium tungstate, bubuk neon bumi langka bisa nyuda wektu iradiasi sinar-X kanggo pasien kanthi 80%, nambah resolusi film sinar-X, ngluwihi umur tabung sinar-X, lan nyuda konsumsi energi. Terbium uga digunakake minangka aktivator bubuk neon kanggo layar peningkatan sinar-X medis, sing bisa ningkatake sensitivitas konversi sinar-X menyang gambar optik, nambah kejelasan film sinar-X, lan nyuda dosis paparan sinar X- sinar menyang awak manungsa (luwih saka 50%).
Terbium uga digunakake minangka aktivator ing fosfor LED putih bungah dening cahya biru kanggo cahya semikonduktor anyar. Bisa digunakake kanggo ngasilake fosfor kristal optik magneto aluminium terbium, nggunakake dioda cahya biru minangka sumber cahya eksitasi, lan fluoresensi sing diasilake dicampur karo cahya eksitasi kanggo ngasilake cahya putih murni.
Bahan electroluminescent sing digawe saka terbium utamane kalebu fosfor ijo seng sulfida kanthi terbium minangka aktivator. Ing iradiasi ultraviolet, kompleks organik terbium bisa ngetokake fluoresensi ijo sing kuwat lan bisa digunakake minangka bahan electroluminescent film tipis. Senajan kemajuan pinunjul wis digawe ing sinau saka film tipis electroluminescent Komplek organik bumi langka, isih ana longkangan tartamtu saka kepraktisan, lan riset ing film lan piranti lancip electroluminescent komplèks organik langka bumi isih jero.
Karakteristik fluoresensi terbium uga digunakake minangka probe fluoresensi. Contone, probe fluoresensi Ofloxacin terbium (Tb3+) digunakake kanggo nyinaoni interaksi antara kompleks Ofloxacin terbium (Tb3+) lan DNA (DNA) kanthi spektrum fluoresensi lan spektrum panyerapan, nuduhake yen probe Ofloxacin Tb3+ bisa mbentuk alur ikatan karo molekul DNA, lan DNA bisa ningkatake fluoresensi sistem Ofloxacin Tb3+. Adhedhasar owah-owahan iki, DNA bisa ditemtokake.
Kanggo bahan optik magneto
Bahan kanthi efek Faraday, uga dikenal minangka bahan magneto-optik, akeh digunakake ing laser lan piranti optik liyane. Ana rong jinis umum bahan optik magneto: kristal optik magneto lan kaca optik magneto. Antarane wong-wong mau, kristal magneto-optik (kayata Yttrium wesi garnet lan terbium gallium garnet) duwe kaluwihan saka frekuensi operasi luwes lan stabilitas termal dhuwur, nanging lagi larang lan angel kanggo Pabrik. Kajaba iku, akeh kristal magneto-optik kanthi sudut rotasi Faraday dhuwur duwe panyerepan dhuwur ing sawetara gelombang cendhak, sing mbatesi panggunaane. Dibandhingake karo kristal optik magneto, kaca optik magneto nduweni kaluwihan transmisi dhuwur lan gampang digawe dadi blok utawa serat gedhe. Saiki, kacamata magneto-optik kanthi efek Faraday sing dhuwur utamane yaiku kacamata doped ion bumi langka.
Digunakake kanggo bahan panyimpenan magneto optik
Ing taun-taun pungkasan, kanthi pangembangan multimedia lan otomatisasi kantor kanthi cepet, panjaluk cakram magnetik kapasitas dhuwur anyar saya tambah akeh. Film paduan logam transisi terbium logam amorf wis digunakake kanggo nggawe cakram magneto-optik kinerja dhuwur. Antarane wong-wong mau, film tipis alloy TbFeCo nduweni kinerja sing paling apik. Bahan magneto-optik adhedhasar Terbium wis diprodhuksi ing skala gedhe, lan cakram magneto-optik sing digawe saka bahan kasebut digunakake minangka komponen panyimpenan komputer, kanthi kapasitas panyimpenan tambah 10-15 kaping. Padha duwe kaluwihan saka kapasitas gedhe lan kacepetan akses cepet, lan bisa dibusak lan dilapisi puluhan ewu kaping nalika digunakake kanggo cakram optik Kapadhetan dhuwur. Iki minangka bahan penting ing teknologi panyimpenan informasi elektronik. Materi magneto-optik sing paling umum digunakake ing pita sing katon lan cedhak-infra merah yaiku kristal tunggal Terbium Gallium Garnet (TGG), yaiku bahan magneto-optik sing paling apik kanggo nggawe rotator lan isolator Faraday.
Kanggo kaca optik magneto
Kaca optik magneto Faraday nduweni transparansi lan isotropi sing apik ing wilayah sing katon lan inframerah, lan bisa mbentuk macem-macem bentuk kompleks. Iku gampang kanggo gawé produk gedhe-ukuran lan bisa digambar menyang serat optik. Mulane, nduweni prospek aplikasi sing wiyar ing piranti optik magneto kayata isolator optik magneto, modulator optik magneto, lan sensor saiki serat optik. Amarga momen magnetik sing gedhe lan koefisien panyerepan cilik ing jarak sing katon lan inframerah, ion Tb3+ wis dadi ion bumi langka sing umum digunakake ing kaca optik magneto.
Terbium dysprosium ferromagnetostrictive alloy
Ing pungkasan abad kaping 20, kanthi pendalaman revolusi ilmiah lan teknologi donya, Bahan Terapan bumi langka anyar muncul kanthi cepet. Ing taun 1984, Iowa State University of the United States, Ames Laboratory of the United States Department of Energy of the United States and the US Navy Surface Weapons Research Center (personel utama saka American Edge Technology Company (ET REMA) sing didegake mengko teka saka. tengah) bebarengan ngembangaken materi Smart bumi langka anyar, yaiku terbium dysprosium wesi buta magnetostrictive materi. Materi Smart anyar iki nduweni ciri sing apik banget kanggo ngowahi energi listrik dadi energi mekanik kanthi cepet. Transduser ing jero banyu lan elektro-akustik sing digawe saka bahan magnetostrictive raksasa iki wis kasil dikonfigurasi ing peralatan angkatan laut, speaker deteksi sumur minyak, sistem kontrol swara lan geter, lan eksplorasi segara lan sistem komunikasi lemah. Mulane, sanalika bahan magnetostrictive raksasa wesi terbium dysprosium lair, entuk perhatian sing nyebar saka negara-negara industri ing saindenging jagad. Edge Technologies ing Amerika Serikat wiwit mrodhuksi bahan magnetostrictive raksasa wesi terbium dysprosium ing taun 1989 lan dijenengi Terfenol D. Sabanjure, Swedia, Jepang, Rusia, Inggris, lan Australia uga ngembangake bahan magnetostrictive raksasa wesi terbium dysprosium.
Saka sajarah pangembangan materi iki ing Amerika Serikat, loro panemuan materi lan aplikasi monopoli awal langsung ana hubungane karo industri militer (kayata angkatan laut). Senajan departemen militèr lan pertahanan China mboko sithik ngiyataken pangerten materi iki. Nanging, sawise Kekuwatan Nasional Komprehensif China saya tambah akeh, syarat kanggo nyadari strategi kompetitif militer ing abad kaping 21 lan ningkatake tingkat peralatan mesthi bakal penting banget. Mula, panggunaan bahan magnetostrictive raksasa wesi terbium dysprosium dening departemen pertahanan militer lan nasional bakal dadi kabutuhan sejarah.
Singkatipun, akeh sifat terbium sing apik banget ndadekake dadi anggota sing ora bisa diganti saka akeh bahan fungsional lan posisi sing ora bisa diganti ing sawetara lapangan aplikasi. Nanging, amarga rega terbium sing dhuwur, wong-wong wis sinau babagan cara nyegah lan nyuda panggunaan terbium supaya bisa nyuda biaya produksi. Contone, bahan magneto-optik bumi langka uga kudu nggunakake kobalt wesi dysprosium murah utawa gadolinium terbium kobalt sabisa; Coba kurangi kandungan terbium ing bubuk fluoresensi ijo sing kudu digunakake. Rega wis dadi faktor penting sing mbatesi panggunaan terbium sing nyebar. Nanging akeh bahan fungsional sing ora bisa ditindakake tanpa, mula kita kudu netepi prinsip "nggunakake baja sing apik ing bilah" lan nyoba ngirit panggunaan terbium sabisa.
Wektu kirim: Jul-05-2023