Terbioaastun kategorian sartzen da.lur arraroak, Lurraren lurrazalean ugaritasun txikia duena, 1,1 ppm-koa soilik. Terbio oxidoak lur arraro guztien % 0,01 baino gutxiago osatzen du. Terbio edukiera handiena duen itrio ioi handiko lur arraro astun motako mean ere, terbio edukia lur arraro guztien % 1,1-1,2 baino ez da, eta horrek adierazten du lur arraroen elementuen kategoria "noble"-koa dela. 1843an terbioa aurkitu zenetik 100 urte baino gehiago igaro dira, baina bere urritasunak eta balioak denbora luzez eragotzi dute bere aplikazio praktikoa. Azken 30 urteetan bakarrik erakutsi du terbioak bere talentu berezia.
Historia ezagutzen
Carl Gustaf Mosander kimikari suediarrak terbioa aurkitu zuen 1843an. Bere ezpurutasunak aurkitu zituen...Yttrium(III) oxidoaetaY2O3Ytrioaren izena Suediako Ytterby herritik dator. Ioi-trukerako teknologia agertu aurretik, terbioa ez zen bere forma puruan isolatzen.
Mosantek lehenik Yttrium(III) oxidoa hiru zatitan banatu zuen, guztiak mearen izena emanez: Yttrium(III) oxidoa,Erbio(III) oxidoa, eta terbio oxidoa. Terbio oxidoa jatorriz arrosa koloreko zati batez osatuta zegoen, gaur egun erbio izenez ezagutzen den elementuagatik. "Erbio(III) oxidoa" (gaur egun terbio deitzen duguna barne) jatorriz disoluzioan zegoen funtsean koloregabea zen zatia zen. Elementu honen oxido disolbaezina marroitzat hartzen da.
Geroagoko langileek ia ezin izan zuten ikusi koloregabeko "erbio(III) oxido" txikia, baina arrosa koloreko zati disolbagarria ezin izan zen alde batera utzi. Erbio(III) oxidoaren existentziari buruzko eztabaidak behin eta berriz sortu dira. Kaosean, jatorrizko izena alderantzikatu egin zen eta izenen trukea trabatu egin zen, beraz, arrosa koloreko zatia azkenean erbioa zuen disoluzio gisa aipatu zen (disoluzioan, arrosa zen). Orain uste da sodio bisulfatoa edo potasio sulfatoa erabiltzen duten langileek hartzen dutelaZerio(IV) oxidoaYttrium(III) oxidotik atera eta nahi gabe terbioa zerioa duen sedimentu bihurtzen dute. Jatorrizko Yttrium(III) oxidoaren % 1 inguru, gaur egun "terbio" bezala ezagutzen dena, nahikoa da Yttrium(III) oxidoari kolore horixka emateko. Beraz, terbioa hasieran hura zuen bigarren mailako osagaia da, eta bere bizilagunek, gadolinioak eta disprosioak, kontrolatzen dute.
Ondoren, beste lur arraroen elementuak nahasketa honetatik bereizten zirenean, oxidoaren proportzioa edozein zela ere, terbio izena mantentzen zen, azkenean terbioaren oxido marroia forma puruan lortu arte. XIX. mendeko ikertzaileek ez zuten fluoreszentzia ultramorearen teknologia erabili nodulu hori edo berde distiratsuak (III) behatzeko, eta horrek erraztu egiten zuen terbioa nahasketa edo disoluzio solidoetan ezagutzea.
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 kendu daitezke karga nuklearra handiegia bihurtu baino lehen, gehiago ionizatzeko, baina terbioaren kasuan, erdi betetako terbioak laugarren elektroia gehiago ionizatzea ahalbidetzen du oxidatzaile oso indartsuen, hala nola fluor gasaren, aurrean.
Terbioa zilar koloreko lur arraro zuri bat da, harikortasun, gogortasun eta biguntasun handikoa, labana batekin moztu daitekeena. Urtze-puntua 1360 ℃, irakite-puntua 3123 ℃ eta dentsitatea 8229 4kg/m3. Hasierako lantanidoekin alderatuta, nahiko egonkorra da airean. Lantanidoen bederatzigarren elementua denez, terbioa elektrizitate handia duen metala da. Urarekin erreakzionatzen du hidrogenoa sortzeko.
Naturan, terbioa ez da inoiz elementu aske gisa aurkitu, eta kopuru txiki bat dago fosfozerio, torio eta gadolinitan. Terbioa beste lur arraroetako elementu batzuekin batera agertzen da monazita hareatzean, % 0,03ko terbio edukiarekin. Beste iturri batzuk Xenotima eta urre beltz arraroaren meak dira, biak oxidoen nahasketak direnak eta % 1eko terbioa dutenak.
Aplikazioa
Terbioaren aplikazioak batez ere goi-mailako teknologiako arloak hartzen ditu barne, hau da, teknologia eta ezagutza intentsiboko punta-puntako proiektuak, baita onura ekonomiko esanguratsuak dituzten eta garapen-perspektiba erakargarriak dituzten proiektuak ere.
Aplikazio-eremu nagusien artean hauek daude:
(1) Lur arraroen nahasketa moduan erabiltzen da. Adibidez, lur arraroen ongarri konposatu eta nekazaritzarako pentsu-gehigarri gisa erabiltzen da.
(2) Hiru hauts fluoreszente primariotan hauts berdearen aktibatzailea. Material optoelektroniko modernoek hiru fosforo-kolore oinarrizko erabiltzea eskatzen dute, hots, gorria, berdea eta urdina, hainbat kolore sintetizatzeko erabil daitezkeenak. Eta terbioa ezinbesteko osagaia da kalitate handiko hauts fluoreszente berde askotan.
(3) Magneto optiko biltegiratze material gisa erabilia. Terbio trantsizio-metal aleaziozko film mehe metaliko amorfoak erabili dira errendimendu handiko disko magneto-optikoak fabrikatzeko.
(4) Magneto-optiko beira fabrikatzea. Terbioa duen Faraday beira birakariak funtsezko materiala da laser teknologian birakariak, isolatzaileak eta zirkulatzaileak fabrikatzeko.
(5) Terbio disprosio ferromagnetostriktibo aleazioaren (TerFenol) garapenak eta garapenak aplikazio berriak ireki dizkio terbioari.
Nekazaritzarako eta abeltzaintzarako
Terbio arraroek laboreen kalitatea hobetu eta fotosintesiaren tasa handitu dezakete kontzentrazio-tarte jakin batean. Terbio konplexuek jarduera biologiko handia dute. Terbioaren konplexu ternarioak, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3 · 3H2O, efektu antibakteriano eta bakterizida onak dituzte Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis eta Escherichia coli-ren aurka. Espektro antibakteriano zabala dute. Konplexu horien azterketak ikerketa-norabide berri bat eskaintzen die sendagai bakterizida modernoei.
Lumineszentziaren arloan erabilia
Material optoelektroniko modernoek hiru fosforo-kolore oinarrizko erabiltzea behar dute, hots, gorria, berdea eta urdina, hainbat kolore sintetizatzeko erabil daitezkeenak. Eta terbioa ezinbesteko osagaia da kalitate handiko hauts fluoreszente berde askotan. Lur arraroen telebistako koloretako hauts fluoreszente gorriaren sorrerak itrio eta europioaren eskaria piztu badu, orduan terbioaren aplikazioa eta garapena sustatu ditu lanpetarako hiru kolore primarioko hauts fluoreszente berdeak. 1980ko hamarkadaren hasieran, Philipsek munduko lehen lanpara fluoreszente trinkoa asmatu zuen energia aurrezteko eta azkar sustatu zuen mundu osoan. Tb3+ ioiek 545nm-ko uhin-luzera duen argi berdea igor dezakete, eta ia lur arraroen fosforo berde guztiek terbioa erabiltzen dute aktibatzaile gisa.
Koloretako telebistarako katodo-izpien hodirako (CRT) fosforo berdea betidanik zink sulfuroan oinarritu izan da, merkea eta eraginkorra dena, baina terbio-hautsa beti erabili izan da koloretako telebista proiektatzeko fosforo berde gisa, besteak beste, Y2SiO5 ∶ Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12 ∶ Tb3+ eta LaOBr ∶ Tb3+. Pantaila handiko definizio handiko telebistaren (HDTV) garapenarekin batera, CRTetarako errendimendu handiko hauts fluoreszente berdeak ere garatzen ari dira. Adibidez, hauts fluoreszente berde hibrido bat garatu da atzerrian, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+ eta Y2SiO5: Tb3+-z osatua, eta hauek lumineszentzia-eraginkortasun bikaina dute korronte-dentsitate handian.
X izpien fluoreszentzia-hauts tradizionala kaltzio tungstatoa da. 1970eko eta 1980ko hamarkadetan, pantailak intentsifikatzeko lur arraroen fosforoak garatu ziren, hala nola terbioz aktibatutako sufrea lantano oxidoa, terbioz aktibatutako bromoa lantano oxidoa (pantaila berdeetarako), terbioz aktibatutako sufrea yttrium(III) oxidoa, etab. Kaltzio tungstatoarekin alderatuta, lur arraroen fluoreszentzia-hautsak % 80 murriztu dezake pazienteen X izpien irradiazio-denbora, X izpien filmen bereizmena hobetu, X izpien hodien iraupena luzatu eta energia-kontsumoa murriztu. Terbioa X izpien hobekuntza-pantaila medikoetarako fluoreszentzia-hauts aktibatzaile gisa ere erabiltzen da, eta horrek asko hobetu dezake X izpiak irudi optiko bihurtzeko sentsibilitatea, X izpien filmen argitasuna hobetu eta giza gorputzari X izpien esposizio-dosia asko murriztu (% 50 baino gehiago).
Terbioa aktibatzaile gisa ere erabiltzen da argi urdinak kitzikatzen duen LED zuri fosforoan, erdieroaleen argiztapen berrirako. Terbio aluminiozko magneto kristal optikoak ekoizteko erabil daiteke, diodo urdinak kitzikapen-argi iturri gisa erabiliz, eta sortutako fluoreszentzia kitzikapen-argiarekin nahasten da argi zuri purua sortzeko.
Terbioz egindako material elektrolumineszenteak batez ere zink sulfuro fosforo berdea dute, terbioa aktibatzaile gisa dutela. Erradiazio ultramorearen pean, terbio konplexu organikoek fluoreszentzia berde sendoa igor dezakete eta film meheko material elektrolumineszente gisa erabil daitezke. Lur arraroen konplexu organikoko film elektrolumineszente meheen ikerketan aurrerapen handiak egin diren arren, oraindik badago praktikotasunetik aldea, eta lur arraroen konplexu organikoko film elektrolumineszente meheen eta gailuen ikerketa sakona da oraindik.
Terbioaren fluoreszentzia-ezaugarriak fluoreszentzia-zunda gisa ere erabiltzen dira. Adibidez, Ofloxacin terbio (Tb3+) fluoreszentzia-zunda erabili zen Ofloxacin terbio (Tb3+) konplexuaren eta DNAren (DNA) arteko elkarrekintza aztertzeko, fluoreszentzia-espektroaren eta xurgapen-espektroaren bidez, eta horrek adierazten du Ofloxacin Tb3+ zundak DNA molekulekin lotura-ildo bat sor dezakeela, eta DNAk Ofloxacin Tb3+ sistemaren fluoreszentzia nabarmen hobetu dezakeela. Aldaketa honetan oinarrituta, DNA zehaztu daiteke.
Material magneto-optikoetarako
Faraday efektua duten materialak, material magneto-optiko gisa ere ezagunak, oso erabiliak dira laserretan eta beste gailu optiko batzuetan. Bi material magneto-optiko mota ohikoenak daude: kristal magneto-optikoak eta beira magneto-optikoa. Horien artean, kristal magneto-optikoek (adibidez, itrio burdin granatea eta terbio galio granatea) funtzionamendu-maiztasun erregulagarriaren eta egonkortasun termiko handiaren abantailak dituzte, baina garestiak eta zailak dira fabrikatzen. Horrez gain, Faraday errotazio-angelu handiko kristal magneto-optiko askok xurgapen handia dute uhin-tarte laburrean, eta horrek haien erabilera mugatzen du. Kristal magneto-optikoekin alderatuta, beira magneto-optikoak transmitantzia handiaren abantaila du eta erraz egiten da bloke edo zuntz handietan. Gaur egun, Faraday efektu handiko beira magneto-optikoak batez ere lur arraroen ioi dopatutako beirak dira.
Magneto optiko biltegiratze materialetarako erabiltzen da
Azken urteotan, multimedia eta bulegoko automatizazioaren garapen azkarrarekin, edukiera handiko disko magnetiko berrien eskaria handitu egin da. Terbio trantsizio-metalezko aleaziozko film amorfoak erabili dira errendimendu handiko disko magneto-optikoak fabrikatzeko. Horien artean, TbFeCo aleaziozko film meheak du errendimendu onena. Terbioan oinarritutako material magneto-optikoak eskala handian ekoitzi dira, eta horietatik egindako disko magneto-optikoak ordenagailuen biltegiratze osagai gisa erabiltzen dira, biltegiratze ahalmena 10-15 aldiz handituz. Edukiera handia eta sarbide-abiadura azkarraren abantailak dituzte, eta dentsitate handiko disko optikoetarako erabiltzen direnean hamar milaka aldiz garbitu eta estali daitezke. Informazio elektronikoaren biltegiratze teknologian material garrantzitsuak dira. Banda ikusgai eta infragorri hurbilean gehien erabiltzen den material magneto-optikoa Terbio Galio Granatea (TGG) kristal bakarrekoa da, hau da, Faraday errotagailuak eta isolatzaileak egiteko material magneto-optiko onena.
Magneto optiko beirarako
Faraday magneto-beira optikoak gardentasun eta isotropia ona du ikusgai eta infragorri eremuetan, eta hainbat forma konplexu sor ditzake. Erraza da tamaina handiko produktuak ekoiztea eta zuntz optikoetan sartu daiteke. Hori dela eta, aplikazio-aukera zabalak ditu magneto-gailu optikoetan, hala nola magneto-isolatzaile optikoetan, magneto-modulatzaile optikoetan eta zuntz optikoko korronte-sentsoreetan. Bere momentu magnetiko handia eta ikusgai eta infragorri eremuan xurgapen-koefiziente txikia direla eta, Tb3+ ioiak lur arraroen ioi erabilienak bihurtu dira magneto-beiretan.
Terbio disprosio ferromagnetostriktibo aleazioa
XX. mendearen amaieran, munduko zientzia eta teknologia iraultzaren sakontzearekin batera, lur arraroen material aplikatu berriak azkar agertzen ari dira. 1984an, Estatu Batuetako Iowa State Unibertsitateak, Estatu Batuetako Energia Sailaren Ames Laborategiak eta AEBetako Itsas Armadaren Gainazaleko Arma Ikerketa Zentroak (geroago sortutako American Edge Technology Company (ET REMA) erakundeko langile nagusiak zentrotik etorri ziren) lur arraroen material adimendun berri bat garatu zuten elkarrekin, hots, terbio disprosio burdin magnetostriktibo erraldoi materiala. Material adimendun berri honek energia elektrikoa energia mekaniko bihurtzeko ezaugarri bikainak ditu. Material magnetostriktibo erraldoi honekin egindako urpeko eta elektroakustiko transduktoreak arrakastaz konfiguratu dira itsas ekipamenduetan, petrolio putzuen detekzio bozgorailuetan, zarata eta bibrazioen kontrol sistemetan eta ozeano esplorazio eta lurpeko komunikazio sistemetan. Hori dela eta, terbio disprosio burdin magnetostriktibo erraldoi materiala jaio bezain laster, mundu osoko herrialde industrializatuen arreta zabala jaso zuen. Edge Technologies enpresak, Estatu Batuetan, terbio disprosio burdin magnetostriktibo erraldoiak ekoizten hasi zen 1989an, eta Terfenol D izena eman zien. Ondoren, Suediak, Japoniak, Errusiak, Erresuma Batuak eta Australiak ere terbio disprosio burdin magnetostriktibo erraldoiak garatu zituzten.
Estatu Batuetan material honen garapenaren historiatik, bai materialaren asmakuntza bai bere hasierako aplikazio monopolistikoak zuzenean lotuta daude industria militarrarekin (esaterako, itsas armadarekin). Txinako armada eta defentsa sailak pixkanaka material honen ulermena indartzen ari diren arren. Hala ere, Txinako Botere Nazional Integrala nabarmen handitu ondoren, XXI. mendeko estrategia militar lehiakorra gauzatzeko eta ekipamendu maila hobetzeko eskakizunak oso premiazkoak izango dira zalantzarik gabe. Beraz, terbio disprosio burdinazko magnetostriktibo erraldoien materialak zabaltzea behar historikoa izango da armada eta defentsa nazionaleko sailetan.
Laburbilduz, terbioaren propietate bikain askok ezinbesteko elementu bihurtzen dute hainbat material funtzionalen artean, eta ordezkaezina den posizioa zenbait aplikazio-eremutan. Hala ere, terbioaren prezio altua dela eta, jendea aztertzen ari da nola saihestu eta minimizatu terbioaren erabilera, ekoizpen-kostuak murrizteko. Adibidez, lur arraroetako magneto-optiko materialetan ere kostu baxuko disprosio burdina kobaltoa edo gadolinio terbio kobaltoa erabili beharko lirateke ahalik eta gehien; Saiatu erabili behar den hauts fluoreszente berdean terbioaren edukia murrizten. Prezioa terbioaren erabilera zabala mugatzen duen faktore garrantzitsu bihurtu da. Baina material funtzional askok ezin dute hori gabe egin, beraz, "altzairu ona erabiltzea xaflan" printzipioari eutsi behar diogu eta terbioaren erabilera ahalik eta gehien aurrezten saiatu.
Argitaratze data: 2023ko uztailak 5