Terbiumgehéiert zu der Kategorie vun schwéierseelen Äerd, mat engem nidderegen Heefegkeet an der Äerdkrust op nëmmen 1,1 ppm. Terbiumoxid stellt manner wéi 0,01% vun den totalen seltenen Äerd aus. Och am héijen Yttrium-Iontyp schwéier selten Äerderz mat dem héchsten Inhalt vun Terbium, mécht den Terbiumgehalt nëmmen 1,1-1,2% vun der totaler seltener Äerd aus, wat beweist datt et zu der "Adel" Kategorie vu rare Äerdelementer gehéiert. Zënter iwwer 100 Joer zënter der Entdeckung vum Terbium am Joer 1843, hunn hir Knappheet a Wäert seng praktesch Uwendung fir eng laang Zäit verhënnert. Et ass nëmmen an de leschten 30 Joer datt Terbium säin eenzegaartegen Talent gewisen huet.
Entdeckt Geschicht
De schwedesche Chemiker Carl Gustaf Mosander huet Terbium am Joer 1843 entdeckt.Yttrium(III)oxidanY2O3. Yttrium ass nom Duerf Ytterby a Schweden benannt. Virun der Entstoe vun der Ionenaustauschtechnologie gouf Terbium net a senger reiner Form isoléiert.
Mosant huet fir d'éischt Yttrium(III)-Oxid an dräi Deeler opgedeelt, all nom Äerz benannt: Yttrium(III)-Oxid,Erbium(III)oxid, an Terbiumoxid. Terbiumoxid war ursprénglech aus engem rosa Deel zesummegesat, wéinst dem Element elo bekannt als Erbium. "Erbium(III)-Oxid" (och wat mir elo Terbium nennen) war ursprénglech de wesentlech faarwege Deel an der Léisung. Den onlöslechen Oxid vun dësem Element gëtt als brong ugesinn.
Spéider konnten d'Aarbechter kaum dat klengt faarwegt "Erbium(III)-Oxid" observéieren, awer de lösleche rosa Deel konnt net ignoréiert ginn. Debatten iwwer d'Existenz vun Erbium(III)-Oxid sinn ëmmer erëm entstanen. Am Chaos gouf den ursprénglechen Numm ëmgedréint an den Nummaustausch stoung fest, sou datt de rosa Deel schlussendlech als Léisung mat Erbium ernimmt gouf (an der Léisung war et rosa). Et gëtt elo ugeholl datt Aarbechter déi Natriumbisulfat oder Kaliumsulfat benotzenCerium(IV)oxidaus Yttrium(III)-Oxid an ongewollt Terbium an e Sediment dat Cerium enthält. Nëmmen ongeféier 1% vum ursprénglechen Yttrium(III)-Oxid, elo bekannt als "Terbium", ass genuch fir eng gielzeg Faarf un den Yttrium(III)-Oxid ze passéieren. Dofir ass Terbium e sekundäre Bestanddeel deen et am Ufank enthält, an et gëtt vu sengen direkten Noperen kontrolléiert, Gadolinium an Dysprosium.
Duerno, wann och ëmmer aner seelen Äerdelementer aus dëser Mëschung getrennt goufen, onofhängeg vum Undeel vum Oxid, gouf den Numm Terbium behalen, bis schlussendlech de brong Terbiumoxid a reiner Form kritt gouf. D'Fuerscher am 19. Joerhonnert hunn net ultraviolet Fluoreszenz Technologie benotzt fir hell giel oder gréng Knollen (III) ze observéieren, wat et méi einfach mécht fir Terbium a feste Mëschungen oder Léisungen ze erkennen.
Elektronen Konfiguratioun
Elektronen Konfiguratioun:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
D'Elektronkonfiguratioun vum Terbium ass [Xe] 6s24f9. Normalerweis kënnen nëmmen dräi Elektronen ewechgeholl ginn ier d'Nuklearladung ze grouss gëtt fir weider ioniséiert ze ginn, awer am Fall vun Terbium erlaabt semi-gefëllten Terbium de véierten Elektron weider ze ioniséieren an der Präsenz vu ganz staarken Oxidanten wéi Fluorgas.
Terbium ass e sëlwerwäiss rare Äerdmetall mat Duktilitéit, Zähegkeet a Weichheet, déi mat engem Messer geschnidden kënne ginn. Schmelzpunkt 1360 ℃, Kachpunkt 3123 ℃, Dicht 8229 4kg/m3. Am Verglach mam fréie Lanthanide ass et relativ stabil an der Loft. Als néngten Element vu Lanthanid ass Terbium e Metall mat staarkem Stroum. Et reagéiert mat Waasser fir Waasserstoff ze bilden.
An der Natur ass Terbium ni als fräi Element fonnt ginn, e klenge Betrag vun deem existéiert am Phosphocerium Thorium Sand a Gadolinit. Terbium existéiert zesumme mat anere rare Äerdelementer am Monazitsand, mat engem allgemengen 0,03% Terbiumgehalt. Aner Quelle sinn Xenotime a schwaarz selten Gold Äerz, déi allebéid Mëschunge vun Oxide sinn a bis zu 1% Terbium enthalen.
Applikatioun
D'Applikatioun vum Terbium befaasst meeschtens High-Tech Felder, déi Technologieintensiv a Wëssenintensiv Spëtzeprojete sinn, souwéi Projete mat bedeitende wirtschaftleche Virdeeler, mat attraktiven Entwécklungsperspektiven.
D'Haaptapplikatiounsberäicher enthalen:
(1) Benotzt a Form vu gemëschte rare Äerden. Zum Beispill gëtt et als selten Äerdverbindung Dünger a Fudderadditiv fir d'Landwirtschaft benotzt.
(2) Aktivator fir gréng Pudder an dräi primär fluoreszent Pudder. Modern optoelektronesch Materialien erfuerderen d'Benotzung vun dräi Grondfaarwen vu Phosphor, nämlech rout, gréng a blo, déi benotzt kënne fir verschidde Faarwen ze synthetiséieren. An Terbium ass en onverzichtbare Bestanddeel a ville qualitativ héichwäerteg gréng Luuchtpulver.
(3) Benotzt als magneto opteschen Stockage Material. Amorph Metal Terbium Iwwergank Metal Legierung dënn Filmer goufen benotzt héich-Performance magneto-optesch discs ze Fabrikatioun.
(4) Fabrikatioun magneto opteschen Glas. Faraday Rotatiounsglas mat Terbium ass e Schlësselmaterial fir d'Fabrikatioun vun Rotatoren, Isolatoren an Zirkulatoren an der Lasertechnologie.
(5) D'Entwécklung an d'Entwécklung vun Terbium Dysprosium ferromagnetostrictive Legierung (TerFenol) huet nei Uwendungen fir Terbium opgemaach.
Fir Landwirtschaft an Déierewirtschaft
Selten Äerdterbium kann d'Qualitéit vun de Kulturen verbesseren an den Taux vun der Fotosynthese bannent engem gewësse Konzentratiounsberäich erhéijen. Terbium Komplexe hunn héich biologesch Aktivitéit. Ternär Komplexe vun Terbium, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3 · 3H2O, hunn gutt antibakteriell a bakterizid Effekter op Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis an Escherichia coli. Si hunn eng breet antibakteriell Spektrum. D'Studie vun esou Komplexe gëtt eng nei Fuerschungsrichtung fir modern bakterizid Medikamenter.
Am Beräich vun der Lumineszenz benotzt
Modern optoelektronesch Materialien erfuerderen d'Benotzung vun dräi Grondfaarwen vu Phosphor, nämlech rout, gréng a blo, déi benotzt kënne fir verschidde Faarwen ze synthetiséieren. An Terbium ass en onverzichtbare Bestanddeel a ville qualitativ héichwäerteg gréng Luuchtpulver. Wann d'Gebuert vu rare Äerdfaarf TV roude Leuchtstoffpulver d'Demande fir Yttrium an Europium stimuléiert huet, dann ass d'Applikatioun an d'Entwécklung vum Terbium gefördert ginn duerch selten Äerd dräi primär Faarf gréng Leuchtstoffpulver fir Luuchten. Am fréien 1980er huet de Philips déi éischt kompakt energiespuerend Luuchtlampe vun der Welt erfonnt a séier weltwäit gefördert. Tb3+ Ionen kënne gréng Luucht mat enger Wellelängt vu 545nm emittéieren, a bal all déi selten Äerdgréng Phosphore benotzen Terbium als Aktivator.
De grénge Phosphor fir Faarf Fernseh-Kathodestrahlröhre (CRT) war ëmmer op Zinksulfid baséiert, wat bëlleg an effizient ass, awer den Terbiumpulver gouf ëmmer als grénge Phosphor fir Projektiounsfaarf Fernseh benotzt, dorënner Y2SiO5 ∶ Tb3+, Y3 ( Al, Ga) 5O12 ∶ Tb3+ a LaOBr ∶ Tb3+. Mat der Entwécklung vu groussen Ecran High-Definition Fernseh (HDTV) ginn och héich performant gréng Leuchtstoffpulver fir CRTs entwéckelt. Zum Beispill gouf en Hybrid gréng Leuchtstoffpulver am Ausland entwéckelt, besteet aus Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+, an Y2SiO5: Tb3+, déi eng exzellente Lumineszenzeffizienz bei héijer Stroumdicht hunn.
Den traditionelle Röntgenfluoreszentpulver ass Kalziumwolframat. An den 1970er an 1980er goufen seelen Äerdphosphor fir d'Verstäerkung vun Schiirme entwéckelt, wéi Terbium aktivéiert Schwefel Lanthanumoxid, Terbium aktivéiert Brom Lanthanumoxid (fir gréng Schiirme), Terbium aktivéiert Schwefel Yttrium(III)oxid, etc.. Am Verglach mat Kalzium, Wolfram selten Äerd Leuchtstoffpulver kann d'Zäit vum Röntgenstrahl reduzéieren Bestralung fir Patienten ëm 80%, verbessert d'Resolutioun vun Röntgenfilmer, verlängert d'Liewensdauer vun Röntgenröhren, an d'Energieverbrauch reduzéieren. Terbium gëtt och als fluoreszent Pulveraktivator fir medizinesch Röntgenverbesserungsbildschirmer benotzt, wat d'Sensibilitéit vun der Röntgenkonversioun an optesch Biller staark verbesseren kann, d'Klarheet vun Röntgenfilmer verbesseren an d'Beliichtungsdosis vun Röntgen- Strahlen zum mënschleche Kierper (méi wéi 50%).
Terbium gëtt och als Aktivator am wäisse LED-Phosphor benotzt, dee vu bloe Liicht fir nei Hallefleitbeliichtung opgereegt gëtt. Et kann benotzt ginn fir Terbium-Aluminiummagneto-optesch Kristallphosphor ze produzéieren, andeems blo Liichtdioden als Excitatiounslichtquellen benotzt ginn, an déi generéiert Fluoreszenz gëtt mat der Excitatiounsliicht gemëscht fir reng wäiss Liicht ze produzéieren.
D'elektrolumineszent Materialien aus Terbium enthalen haaptsächlech Zinksulfidgrénge Phosphor mat Terbium als Aktivator. Ënner ultraviolet Bestrahlung kënnen organesch Komplexe vum Terbium staark gréng Fluoreszenz emittéieren a kënnen als dënn Film elektrolumineszent Materialien benotzt ginn. Obwuel bedeitend Fortschrëtter an der Etude vun selten Äerd organesch komplex electroluminescent dënn Filmer gemaach ginn, ass et nach eng gewëssen Spalt aus Praktikitéit, a Fuerschung op seelen Äerd organesch komplex electroluminescent dënn Filmer an Apparater ass nach an Déift.
D'Fluoreszenzcharakteristike vum Terbium ginn och als Fluoreszenzsonde benotzt. Zum Beispill, Ofloxacin Terbium (Tb3+) Fluoreszenzsonde gouf benotzt fir d'Interaktioun tëscht Ofloxacin Terbium (Tb3+) Komplex an DNA (DNA) duerch Fluoreszenz Spektrum an Absorptiounsspektrum ze studéieren, wat beweist datt Ofloxacin Tb3 + Sonde eng Groove bindend mat DNA Moleküle bilden kann. an DNA kann d'Fluoreszenz vun Ofloxacin wesentlech verbesseren Tb3+ System. Baséierend op dëser Ännerung kann DNA bestëmmt ginn.
Fir magneto optesch Materialien
Materialer mat Faraday Effekt, och bekannt als magneto-optesch Materialien, gi wäit an Laser an aner optesch Apparater benotzt. Et ginn zwou allgemeng Aarte vu magnetoopteschen Materialien: magnetooptesch Kristalle a magnetooptesch Glas. Ënnert hinnen hunn magneto-optesch Kristalle (wéi Yttrium Eisen Granat an Terbium Gallium Granat) d'Virdeeler vun enger justierbarer Operatiounsfrequenz an enger héijer thermescher Stabilitéit, awer si sinn deier a schwéier ze fabrizéieren. Zousätzlech hu vill magneto-optesch Kristalle mat héije Faraday-Rotatiounswénkel eng héich Absorptioun am Kuerzwelleberäich, wat hir Notzung limitéiert. Am Verglach mat magneto-opteschen Kristalle, huet magneto-optesch Glas de Virdeel vun enger héijer Iwwerdroung an ass einfach a grouss Blocken oder Faseren ze maachen. Am Moment sinn magneto-optesch Brëller mat héijer Faraday-Effekt haaptsächlech selten Äerd-Ion-dotéiert Brëller.
Benotzt fir magneto optesch Späichermaterialien
An de leschte Joeren, mat der rapider Entwécklung vu Multimedia a Büroautomatioun, ass d'Demande fir nei héich-Kapazitéit magnetesch Discs eropgaang. Amorph Metal Terbium Iwwergank Metal Legierung Filmer goufen benotzt héich-Performance magneto-optesch discs ze Fabrikatioun. Ënnert hinnen huet d'TbFeCo Legierung dënnem Film déi bescht Leeschtung. Terbium-baséiert magneto-optesch Materialien goufen op enger grousser Skala produzéiert, a magneto-optesch Discs aus hinnen gemaach ginn als Computerlagerungskomponenten benotzt, mat Späicherkapazitéit ëm 10-15 Mol eropgaang. Si hunn d'Virdeeler vu grousser Kapazitéit a séier Zougangsgeschwindegkeet, a kënnen zéngdausende Mol geläscht a beschichtet ginn wann se fir optesch Discs mat héijer Dicht benotzt ginn. Si si wichteg Materialien an der elektronescher Informatiounsspeichertechnologie. Dat meescht benotzt magneto-optesch Material an de siichtbaren an no-Infraroutbänner ass Terbium Gallium Garnet (TGG) Eenkristall, dat ass dat bescht magneto-optesch Material fir Faraday Rotatoren an Isolatoren ze maachen.
Fir magneto optesch Glas
Faraday magneto optesch Glas huet gutt Transparenz an Isotropie an de siichtbaren an Infraroutregiounen, a ka verschidde komplex Formen bilden. Et ass einfach grouss Produkter ze produzéieren a kënnen an optesch Faseren gezunn ginn. Dofir huet et breet Uwendungsperspektiven a magnetoopteschen Apparater wéi magnetooptesch Isolatoren, magnetooptesch Modulatoren, a Glasfaser-Stroumsensoren. Wéinst sengem grousse magnetesche Moment a klenge Absorptiounskoeffizient am siichtbaren an Infraroutberäich sinn Tb3 + Ionen allgemeng benotzt rar Äerdionen a magnetooptesch Brëller.
Terbium Dysprosium ferromagnetostriktive Legierung
Um Enn vum 20. Joerhonnert, mat der Verdéifung vun der Weltwëssenschaftlecher an technologescher Revolutioun, entstinn nei selten Äerdmaterialien séier. Am Joer 1984, Iowa State University vun den USA, Ames Laboratory vum US Department of Energy vun den USA an der US Navy Surface Weapons Research Center (d'Haaptpersonal vun der spéider etabléierter American Edge Technology Company (ET REMA) koumen aus den Zentrum) zesummen eng nei rare Äerd Smart Material entwéckelt, nämlech terbium dysprosium Eisen Ris magnetostrictive Material. Dëst neit Smart Material huet déi exzellent Charakteristiken fir séier elektresch Energie a mechanesch Energie ëmzewandelen. D'Underwater an elektroakustesch Transducer aus dësem riesegen magnetostriktive Material sinn erfollegräich a Marineausrüstung konfiguréiert, Uelegbrunnen Detektiounslauter, Kaméidi a Schwéngungskontrollsystemer, an Ozean Exploratioun an ënnerierdesch Kommunikatiounssystemer. Dofir, soubal d'Terbium Dysprosium Eisen Ris magnetostrictive Material gebuer gouf, krut et verbreet Opmierksamkeet vun industrialiséierte Länner ronderëm d'Welt. Edge Technologies an den USA ugefaang Terbium Dysprosium Eisen Ris magnetostrictive Materialien an 1989 an genannt hinnen Terfenol D. Duerno, Schweden, Japan, Russland, Groussbritannien, an Australien entwéckelt och Terbium Dysprosium Eisen Ris magnetostrictive Materialien.
Aus der Geschicht vun der Entwécklung vun dësem Material an den USA, souwuel d'Erfindung vum Material an hir fréi monopolistic Uwendungen sinn direkt un der militäresch Industrie (wéi der Marine) Zesummenhang. Obwuel d'chinesesch militäresch a verteidegungsdepartementer stäerken hir Verständnis vun dësem Material lues a lues. Wéi och ëmmer, nodeems d'chinesesch Comprehensive National Power däitlech eropgeet, sinn d'Ufuerderunge fir d'militäresch Konkurrenzstrategie am 21. Joerhonnert ze realiséieren an den Niveau vun der Ausrüstung ze verbesseren sécherlech ganz dréngend. Dofir ass déi verbreet Notzung vun Terbium Dysprosium Eisen Riesemagnetostrictive Materialien vu militäreschen an nationale Verteidegungsdepartementer eng historesch Noutwennegkeet.
Kuerz gesot, déi vill exzellent Eegeschafte vum Terbium maachen et zu engem onverzichtbare Member vu ville funktionnelle Materialien an eng irreplaceable Positioun an e puer Applikatiounsfelder. Wéi och ëmmer, wéinst dem héije Präis vum Terbium, hunn d'Leit studéiert wéi d'Benotzung vun Terbium ze vermeiden an ze minimiséieren fir d'Produktiounskäschte ze reduzéieren. Zum Beispill, seelen Äerd magneto-optesch Materialien soll och niddereg-Käschten Dysprosium Eisen Kobalt oder Gadolinium Terbium Kobalt sou vill wéi méiglech benotzen; Probéiert den Inhalt vum Terbium am grénge Leuchtstoffpulver ze reduzéieren, dee benotzt muss ginn. Präis ass e wichtege Faktor ginn, deen déi verbreet Notzung vun Terbium beschränkt. Awer vill funktionell Materialien kënnen net ouni et maachen, also musse mir un de Prinzip vun "benotzen gutt Stol op der viischt" halen a probéieren d'Benotzung vun Terbium esou vill wéi méiglech ze retten.
Post Zäit: Jul-05-2023