Terbioaheavy kategoriari dagokiolur arraroak, Lurraren lurrazalean ugaritasun baxua 1,1 ppm baino ez duena. Terbio oxidoak lur arraro guztien % 0,01 baino gutxiago hartzen du. Terbio-eduki handiena duen itrio-ioi handiko lur arraroen mineral astunean ere, terbio-edukia lur arraro osoaren % 1,1-1,2 baino ez da hartzen, lur arraroen elementuen kategoria "noblea" dela adieraziz. 1843an terbioa aurkitu zenetik 100 urte baino gehiagotan, bere eskasiak eta balioak denbora luzez bere aplikazio praktikoa galarazi dute. Azken 30 urteotan bakarrik erakutsi du terbioak bere talentu berezia.
Historia deskubrituz
Carl Gustaf Mosander kimikari suediarrak terbioa aurkitu zuen 1843an. Bere ezpurutasunak aurkitu zituen.Itrio (III) oxidoaetaY2O3. Yttrium Suediako Ytterby herriaren omenez du izena. Ioi-truke teknologia sortu aurretik, terbioa ez zen bere forma puruan isolatzen.
Mosantek lehenengo hiru zatitan banatu zuen itrio (III) oxidoa, denak mineralen izenez: itrio (III) oxidoa,Erbio (III) oxidoaeta terbio oxidoa. Terbio oxidoa jatorriz zati arrosa batez osatuta zegoen, gaur egun erbio izenez ezagutzen den elementuagatik. "Erbio (III) oxidoa" (gaur egun terbio deitzen duguna barne) disoluzioaren funtsean kolorerik gabeko zatia zen jatorrian. Elementu honen oxido disolbaezina marroitzat hartzen da.
Geroago langileek nekez behatu ahal izan zuten kolorerik gabeko "Erbio (III) oxidoa", baina zati arrosa disolbagarria ezin izan zen alde batera utzi. Erbio(III) oxidoaren existentziari buruzko eztabaidak behin eta berriz sortu dira. Kaosean, jatorrizko izena alderantzikatu eta izen-trukea itsatsita geratu zen, beraz, zati arrosa azkenean erbioa zuen soluzio gisa aipatu zen (soluzioan, arrosa zen). Gaur egun, sodio bisulfatoa edo potasio sulfatoa erabiltzen duten langileek hartzen dutela uste daCerio (IV) oxidoaItrio (III) oxidotik atera eta nahi gabe terbioa zerioa duen sedimentu bihurtu. Jatorrizko ytrio(III) oxidoaren %1 inguru baino ez da nahikoa, gaur egun "terbio" izenez ezagutzen dena, itrio(III) oxidoari kolore horixka pasatzeko. Hori dela eta, terbioa hasieran eduki zuen bigarren osagaia da, eta bere hurbileko bizilagunek, gadolinioak eta disprosioak kontrolatzen dute.
Ondoren, nahaste horretatik beste lur arraroen elementuak bereizten ziren bakoitzean, oxidoaren proportzioa edozein izanda ere, terbio izenari eutsi zitzaion azkenean, terbioaren oxido marroia forma hutsean lortu arte. mendeko ikertzaileek ez zuten fluoreszentzia ultramorearen teknologiarik erabili nodulu hori edo berde distiratsuak behatzeko (III), eta errazagoa zen terbioa nahaste solidoetan edo disoluzioetan antzematea.
Konfigurazio elektronikoa
Konfigurazio elektronikoa:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Terbioaren konfigurazio elektronikoa [Xe] 6s24f9 da. Normalean, hiru elektroi bakarrik ken daitezke karga nuklearra handiegia izan baino lehen ionizatzeko, baina terbioaren kasuan, erdi betetako terbioak laugarren elektroia gehiago ionizatzea ahalbidetzen du oxidatzaile oso indartsuen presentzian, hala nola fluor gasa.
Terbioa labana batekin moztu daitekeen harikortasuna, gogortasuna eta leuntasuna dituen lur arraroen metal zuria da. Urtze-puntua 1360 ℃, irakite-puntua 3123 ℃, dentsitatea 8229 4kg/m3. Lanthanide hasierakoarekin alderatuta, nahiko egonkorra da airean. Lantanidoaren bederatzigarren elementua denez, terbioa elektrizitate handia duen metala da. Urarekin erreakzionatzen du hidrogenoa sortzeko.
Naturan, terbioa ez da inoiz aurkitu elementu askea denik, eta horietatik kopuru txiki bat fosfozerio torio-hondarretan eta gadolinitan dago. Terbioa lur arraroen beste elementu batzuekin batera bizi da monazita hareatan, orokorrean % 0,03ko terbio edukiarekin. Beste iturri batzuk Xenotime eta urrezko mineral arraro beltzak dira, biak oxidoen nahasketak dira eta %1eko terbioa dute.
Aplikazioa
Terbioaren aplikazioak, batez ere, goi-teknologiako esparruak hartzen ditu barne, hau da, teknologia intentsiboa eta ezagutza intentsiboa duten punta-puntako proiektuak, baita onura ekonomiko handiak dituzten proiektuak ere, garapen-aukera erakargarriak dituztenak.
Aplikazio-eremu nagusiak honako hauek dira:
(1) Lur arraro mistoen moduan erabiltzen da. Esate baterako, lur arraroen ongarri konposatu eta pentsu gehigarri gisa erabiltzen da nekazaritzarako.
(2) Hauts berdearen aktibatzailea hiru hauts fluoreszente primarioetan. Material optoelektroniko modernoak fosforoen oinarrizko hiru kolore erabiltzea eskatzen du, hots, gorria, berdea eta urdina, hainbat kolore sintetizatzeko erabil daitezkeenak. Eta terbioa ezinbesteko osagaia da kalitate handiko hauts fluoreszente berde askotan.
(3) Biltegiratze magnetooptikoko material gisa erabiltzen da. Metal amorfo terbiozko trantsizio metal aleazio film meheak errendimendu handiko disko magnetooptikoak fabrikatzeko erabili dira.
(4) Beira magnetooptikoa fabrikatzea. Terbioa duen Faraday beira birakaria biragailuak, isolatzaileak eta zirkulatzaileak laser teknologian fabrikatzeko funtsezko materiala da.
(5) Terbio disprosio aleazio ferromagnetoestrictiboa (TerFenol) garapenak eta garapenak terbioaren aplikazio berriak ireki ditu.
Nekazaritza eta abeltzaintzarako
Lur arraroen terbioak laboreen kalitatea hobe dezake eta fotosintesi-tasa handitu dezake kontzentrazio tarte jakin batean. Terbio konplexuek jarduera biologiko handia dute. Terbium-aren ternario-konplexuek, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3 · 3H2O, efektu antibacterial eta bakterizida onak dituzte Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis eta Escherichia coli-n. Bakterioen aurkako espektro zabala dute. Horrelako konplexuen azterketak farmako bakterizida modernoentzako ikerketa norabide berri bat eskaintzen du.
Lumineszentziaren arloan erabiltzen da
Material optoelektroniko modernoak fosforoen oinarrizko hiru kolore erabiltzea eskatzen du, hots, gorria, berdea eta urdina, hainbat kolore sintetizatzeko erabil daitezkeenak. Eta terbioa ezinbesteko osagaia da kalitate handiko hauts fluoreszente berde askotan. Lur arraroen koloreko telebistako hauts fluoreszente gorriaren jaiotzak itrioaren eta europioaren eskaria bultzatu badu, terbioaren aplikazioa eta garapena lanparak egiteko hiru kolore primario berdearen hauts fluoreszenteak bultzatu ditu. 1980ko hamarkadaren hasieran, Philips-ek munduko lehen lanpara fluoreszente trinkoa asmatu zuen eta azkar sustatu zuen mundu osoan. Tb3 + ioiek argi berdea igor dezakete 545 nm-ko uhin-luzerarekin, eta ia lur arraroen fosforo berde guztiek terbioa erabiltzen dute aktibatzaile gisa.
Koloretako telebistako izpi katodoen hodietarako (CRT) fosforo berdea beti izan da Zink sulfuroan oinarrituta, hau da, merkea eta eraginkorra, baina terbio-hautsa beti erabili izan da fosforo berde gisa proiekzio koloreko telebistarako, Y2SiO5 ∶ Tb3+, Y3 barne. Al, Ga) 5O12 ∶ Tb3+ eta LaOBr ∶ Tb3+. Pantaila handiko definizio handiko telebista (HDTV) garatzearekin batera, CRTentzako errendimendu handiko hauts fluoreszente berdeak ere garatzen ari dira. Esaterako, atzerrian hauts fluoreszente berde hibrido bat garatu da, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+ eta Y2SiO5: Tb3+z osatua, korronte dentsitate handiko lumineszentzia-eraginkortasun bikaina dutenak.
X izpien hauts fluoreszente tradizionala kaltzio-tungstatoa da. 1970eko eta 1980ko hamarkadetan, pantailak areagotzeko lur arraroen fosforoak garatu ziren, hala nola, terbioz aktibatuta dagoen sufrea Lantano oxidoa, terbioz aktibatuta bromoa Lantano oxidoa (pantaila berdeetarako), terbioz aktibatutako sufrea Itrio (III) oxidoa, etab. lur arraroen hauts fluoreszenteak pazienteentzako X izpien irradiazio-denbora murriztu dezake % 80, X izpien filmen bereizmena hobetu, X izpien hodien iraupena luzatzen du eta energia-kontsumoa murrizten du. Terbioa hauts fluoreszentearen aktibatzaile gisa ere erabiltzen da X izpien medikuntza hobetzeko pantailetarako, eta horrek X izpien bihurketa irudi optikoen sentikortasuna asko hobe dezake, X izpien filmen argitasuna hobetu eta X-en esposizio-dosia asko murrizten du. izpiak giza gorputzari (% 50 baino gehiago).
Terbioa ere erabiltzen da argi urdinak piztutako LED fosforo zurian erdieroaleen argiztapen berrirako. Terbio aluminiozko magneto optikoko fosforoak ekoizteko erabil daiteke, argi urdina igortzen duten diodoak kitzikapen argi iturri gisa erabiliz, eta sortutako fluoreszentzia kitzikapen argiarekin nahasten da argi zuri purua sortzeko.
Terbioz egindako material elektroluminiszenteek batez ere zink sulfuro berdearen fosforoa dute terbioa aktibatzaile gisa. Irradiazio ultramorearen azpian, terbioaren konplexu organikoek fluoreszentzia berde indartsua igor dezakete eta film meheko material elektroluminiszente gisa erabil daitezke. Lur arraroen konplexu organikoko film mehe elektroluminiszenteen azterketan aurrerapen esanguratsuak eman diren arren, oraindik ere hutsune bat dago praktikotasunetik, eta lur arraroen konplexu organikoko film mehe elektroluminiszente eta gailuen ikerketa sakona da oraindik.
Terbioaren fluoreszentzia-ezaugarriak fluoreszentzia-zunda gisa ere erabiltzen dira. Esate baterako, Ofloxacin terbium (Tb3+) fluoreszentzia-zunda Ofloxacin terbium (Tb3+) konplexuaren eta DNA (DNA) arteko elkarrekintza aztertzeko fluoreszentzia espektroaren eta xurgapen espektroaren bidez, Ofloxacin Tb3 + zunda ADN molekulen arteko lotura bat sor dezakeela adierazten du. eta DNAk nabarmen hobetu dezake Ofloxacin Tb3+sistemaren fluoreszentzia. Aldaketa horren arabera, DNA zehaztu daiteke.
Material magnetooptikoetarako
Faraday efektua duten materialak, material magnetooptiko gisa ere ezagunak, asko erabiltzen dira laserretan eta beste gailu optikoetan. Bi material magnetooptiko mota daude: kristal magnetooptikoak eta beira magnetooptikoa. Horien artean, kristal magnetooptikoek (esaterako, itrio burdin granatea eta terbio galio granatea) funtzionamendu-maiztasun erregulagarriaren eta egonkortasun termiko handiko abantailak dituzte, baina garestiak eta fabrikatzeko zailak dira. Gainera, Faraday biraketa-angelu handia duten kristal magneto-optiko askok xurgapen handia dute uhin laburrean, eta horrek erabilera mugatzen du. Kristal magnetooptikoekin alderatuta, beira magnetooptikoak transmisio handiko abantaila du eta bloke edo zuntz handietan erraz bihur daiteke. Gaur egun, Faraday efektu handia duten betaurreko magnetooptikoak batez ere lur arraroen dopatutako betaurrekoak dira.
Biltegiratze magnetooptikoko materialetarako erabiltzen da
Azken urteotan, multimedia eta ofimatika azkarren garapenarekin, ahalmen handiko disko magnetiko berrien eskaera areagotu egin da. Metal amorfo terbiozko trantsizio metal aleazio filmak errendimendu handiko disko magnetooptikoak fabrikatzeko erabili dira. Horien artean, TbFeCo aleaziozko film meheak du errendimendurik onena. Terbioan oinarritutako material magnetooptikoak ekoitzi dira eskala handian, eta haiekin egindako disko magnetooptikoak ordenagailuak biltegiratzeko osagai gisa erabiltzen dira, biltegiratze ahalmena 10-15 aldiz handitu delarik. Edukiera handiko eta sarbide azkarreko abiaduraren abantailak dituzte, eta dentsitate handiko disko optikoetarako erabiltzen direnean, hamarnaka mila aldiz garbitu eta estali daitezke. Material garrantzitsuak dira informazioa biltegiratzeko teknologia elektronikoan. Ikusgarri eta infragorri hurbileko bandetan gehien erabiltzen den material magnetooptikoa Terbium Gallium Garnet (TGG) kristal bakarrekoa da, hau da, Faraday errotagailuak eta isolatzaileak egiteko material magnetooptikorik onena.
Beira magneto optikorako
Faraday magneto-beira optikoak gardentasun eta isotropia onak ditu ikusgai eta infragorrien eskualdeetan, eta hainbat forma konplexu sor ditzake. Tamaina handiko produktuak ekoiztea erraza da eta zuntz optikoetara sar daiteke. Hori dela eta, aplikazio aukera zabalak ditu magnetooptikoko gailuetan, hala nola isolatzaile magnetooptikoetan, modulatzaile magnetooptikoetan eta zuntz optikoko korronte sentsoreetan. Momentu magnetiko handia eta ikusgarri eta infragorrien barrutian duen xurgapen koefiziente txikia dela eta, Tb3 + ioiak lur arraroen ioiak bihurtu dira betaurreko magnetooptikoetan.
Terbio disprosio aleazio ferromagnetoestrictiboa
mendearen amaieran, munduko iraultza zientifiko eta teknologikoan sakontzearekin batera, lur arraroen material aplikatu berriak azkar sortzen ari dira. 1984an, Estatu Batuetako Iowa State University, Ameriketako Estatu Batuetako Energia Saileko Ames Laborategia eta AEBetako Armadaren Gainazaleko Armen Ikerketa Zentroa (gero sortu zen American Edge Technology Company (ET REMA) enpresaren langile nagusia izan zen. zentroa) elkarrekin garatu zuten lur arraroen material adimendun berri bat, hots, terbio-disprosio-burdinazko material magnetoestrictibo erraldoia. Smart material berri honek energia elektrikoa energia mekaniko bihurtzeko ezaugarri bikainak ditu. Material magnetoestrictibo erraldoi honekin egindako urpeko eta elektro-akustiko transduktoreak arrakastaz konfiguratu dira itsas ekipoetan, petrolio-putzuen detektatzeko bozgorailuetan, zarata eta bibrazioen kontrol-sistemetan eta ozeanoen esplorazio eta lurpeko komunikazio-sistemetan. Hori dela eta, terbio-disprosio-burdinazko material magnetoestrictibo erraldoia jaio bezain laster, mundu osoko herrialde industrializatuen arreta zabala jaso zuen. AEBetako Edge Technologies 1989an hasi zen terbio disprosio burdinazko material magnetoestrictibo erraldoiak ekoizten eta Terfenol D izena jarri zieten. Ondoren, Suediak, Japoniak, Errusiak, Erresuma Batuak eta Australiak ere garatu zituzten terbio disprosioko burdinazko material magnetostriktiboak.
Estatu Batuetan material honen garapenaren historiatik, bai materialaren asmakuntzak bai bere lehen aplikazio monopolistikoak industria militarrarekin (esaterako, itsas armadarekin) lotura zuzena dute. Txinako armada eta defentsa sailak pixkanaka material honen ulermena indartzen ari diren arren. Hala ere, Txinako Potentzia Nazional Integrala nabarmen handitu ondoren, 21. mendean estrategia militar lehiakorra gauzatzeko eta ekipamendu maila hobetzeko baldintzak oso premiazkoak izango dira, zalantzarik gabe. Hori dela eta, militar eta defentsa nazionaleko departamentuek terbio-disprosio-burdinazko material magnetoestrictibo erraldoien erabilera zabala behar historikoa izango da.
Laburbilduz, terbioaren propietate bikainek material funtzional askoren ezinbesteko kide bihurtzen dute eta posizio ordezkaezina da aplikazio-eremu batzuetan. Hala ere, terbioaren prezio altua dela eta, jendea aztertzen aritu da nola saihestu eta gutxitu terbioaren erabilera ekoizpen kostuak murrizteko. Adibidez, lur arraroen material magnetooptikoek kostu baxuko disprosio burdin kobaltoa edo gadolinio terbio kobaltoa ere erabili beharko lukete ahal den neurrian; Saiatu erabili behar den hauts fluoreszente berdean terbio edukia murrizten. Prezioa faktore garrantzitsu bat bihurtu da terbioaren erabilera hedatua mugatzen duena. Baina material funtzional askok ezin dute hutsik egin, beraz, "palan altzairu ona erabiltzea" printzipioari eutsi behar diogu eta terbioaren erabilera ahalik eta gehien aurrezten saiatu behar dugu.
Argitalpenaren ordua: 2023-05-07