Terbiyumog'ir toifaga kiradinoyob erlar, Yer qobig'ida atigi 1,1 ppm da kam miqdorda. Terbiyum oksidi umumiy noyob yerlarning 0,01% dan kamrog'ini tashkil qiladi. Yuqori yttriy ionli tipidagi og'ir noyob tuproq rudalarida ham terbium eng ko'p bo'lsa ham, terbiy miqdori umumiy noyob tuproqning atigi 1,1-1,2% ni tashkil qiladi, bu uning noyob yer elementlarining "olijanob" toifasiga tegishli ekanligini ko'rsatadi. 1843 yilda terbiyum kashf etilganidan beri 100 yildan ortiq vaqt davomida uning tanqisligi va qimmatligi uni amaliy qo'llashga uzoq vaqt to'sqinlik qildi. So'nggi 30 yil ichida terbium o'zining noyob iste'dodini ko'rsatdi.
Tarixni kashf qilish
Shved kimyogari Karl Gustaf Mosander 1843 yilda terbiyni kashf etgan.Ittriy (III) oksidivaY2O3. Yttrium Shvetsiyadagi Ytterbi qishlog'i sharafiga nomlangan. Ion almashinuvi texnologiyasi paydo bo'lishidan oldin, terbium sof shaklda ajratilmagan.
Mosant dastlab itriy (III) oksidini uch qismga ajratdi, barchasi rudalar nomi bilan atalgan: itriy (III) oksidi,Erbiy (III) oksidi, va terbiyum oksidi. Terbiyum oksidi dastlab erbiy deb nomlanuvchi element tufayli pushti qismdan iborat edi. "Erbium (III) oksidi" (shu jumladan, biz hozir terbiy deb ataladigan narsa) dastlab eritmaning rangsiz qismi edi. Ushbu elementning erimaydigan oksidi jigarrang hisoblanadi.
Keyinchalik ishchilar mayda rangsiz "Erbiy (III) oksidi" ni deyarli ko'ra olmadilar, ammo eruvchan pushti qismini e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi. Erbium (III) oksidining mavjudligi to'g'risida munozaralar qayta-qayta paydo bo'lgan. Xaosda asl ism teskari bo'lib, nomlar almashinuvi tiqilib qoldi, shuning uchun pushti qism oxir-oqibat erbiyni o'z ichiga olgan eritma sifatida tilga olindi (eritmada u pushti edi). Hozirgi vaqtda natriy bisulfat yoki kaliy sulfatdan foydalanadigan ishchilar olishiga ishonishadiSeriy (IV) oksidiitriy (III) oksididan chiqib, beixtiyor terbiyni seriyli cho'kindiga aylantiradi. Sarg'ish rangni itriy (III) oksidiga o'tkazish uchun hozirda "terbium" deb nomlanuvchi itriy (III) oksidining atigi 1% ga yaqini etarli. Shuning uchun, terbium dastlab uni o'z ichiga olgan ikkilamchi komponent bo'lib, uning bevosita qo'shnilari, gadoliniy va disprosium tomonidan boshqariladi.
Keyinchalik, bu aralashmadan boshqa nodir tuproq elementlari ajratilganda, oksidning nisbatidan qat'i nazar, terbiy nomi oxirigacha toza shaklda qo'ng'ir terbiy oksidi olinmaguncha saqlanib qoldi. 19-asrda tadqiqotchilar yorqin sariq yoki yashil nodullarni (III) kuzatish uchun ultrabinafsha floresan texnologiyasidan foydalanmadilar, bu esa qattiq aralashmalar yoki eritmalarda terbiumni tanib olishni osonlashtirdi.
Elektron konfiguratsiyasi
Elektron konfiguratsiyasi:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Terbiyning elektron konfiguratsiyasi [Xe] 6s24f9. Odatda, yadro zaryadi ionlash uchun juda katta bo'lgunga qadar faqat uchta elektronni olib tashlash mumkin, ammo terbium holatida yarim to'ldirilgan terbiy to'rtinchi elektronni ftor gazi kabi juda kuchli oksidlovchilar ishtirokida qo'shimcha ionlashtirishga imkon beradi.
Terbiy - kumush rangli oq noyob tuproq metalli, pichoq bilan kesilishi mumkin bo'lgan egiluvchanlik, qattiqlik va yumshoqlik. Erish nuqtasi 1360 ℃, qaynash nuqtasi 3123 ℃, zichligi 8229 4kg/m3. Erta lantanid bilan solishtirganda, u havoda nisbatan barqaror. Lantanidning to'qqizinchi elementi sifatida terbiy kuchli elektr quvvatiga ega metalldir. U suv bilan reaksiyaga kirishib, vodorod hosil qiladi.
Tabiatda terbiy hech qachon erkin element sifatida topilmagan, uning oz miqdori fosfoserium toriy qumi va gadolinitda mavjud. Terbiy monazit qumida boshqa noyob tuproq elementlari bilan birga mavjud bo'lib, odatda 0,03% terbiyumni tashkil qiladi. Boshqa manbalar Ksenotime va qora nodir oltin rudalari bo'lib, ularning ikkalasi ham oksidlar aralashmasi bo'lib, 1% gacha terbiyumni o'z ichiga oladi.
Ilova
Terbiumni qo'llash asosan yuqori texnologiyali sohalarni o'z ichiga oladi, ular texnologiya va bilim talab qiladigan ilg'or loyihalar, shuningdek, jozibador rivojlanish istiqboliga ega bo'lgan muhim iqtisodiy foyda keltiradigan loyihalar.
Asosiy qo'llash sohalariga quyidagilar kiradi:
(1) Aralashtirilgan noyob erlar shaklida qo'llaniladi. Misol uchun, u qishloq xo'jaligi uchun noyob tuproqli aralash o'g'it va ozuqa qo'shimchasi sifatida ishlatiladi.
(2) uchta asosiy floresan kukunlaridagi yashil kukun uchun faollashtiruvchi. Zamonaviy optoelektronik materiallar turli xil ranglarni sintez qilish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan uchta asosiy fosfor rangidan, ya'ni qizil, yashil va ko'kdan foydalanishni talab qiladi. Va terbium ko'plab yuqori sifatli yashil floresan kukunlarning ajralmas qismidir.
(3) Magnit optik saqlash materiali sifatida ishlatiladi. Amorf metall terbium o'tish metall qotishma yupqa plyonkalar yuqori samarali magnit-optik disklarni ishlab chiqarish uchun ishlatilgan.
(4) Magnit-optik shisha ishlab chiqarish. Terbiumni o'z ichiga olgan Faraday aylanadigan oynasi lazer texnologiyasida rotatorlar, izolyatorlar va sirkulyatorlarni ishlab chiqarish uchun asosiy materialdir.
(5) Terbium disprosium ferromagnitostriktiv qotishmasi (TerFenol) rivojlanishi va rivojlanishi terbium uchun yangi ilovalarni ochdi.
Dehqonchilik va chorvachilik uchun
Noyob tuproq terbiumi ekinlarning sifatini yaxshilashi va ma'lum bir konsentratsiya oralig'ida fotosintez tezligini oshirishi mumkin. Terbiy komplekslari yuqori biologik faollikka ega. Terbiumning uchlamchi komplekslari, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3 · 3H2O, oltin stafilokokk, Bacillus subtilis va Escherichia coli ga yaxshi antibakterial va bakteritsid ta'sir ko'rsatadi. Ular keng antibakterial ta'sirga ega. Bunday komplekslarni o'rganish zamonaviy bakteritsid preparatlari uchun yangi tadqiqot yo'nalishini ta'minlaydi.
Luminesans sohasida qo'llaniladi
Zamonaviy optoelektronik materiallar turli xil ranglarni sintez qilish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan uchta asosiy fosfor rangidan, ya'ni qizil, yashil va ko'kdan foydalanishni talab qiladi. Va terbium ko'plab yuqori sifatli yashil floresan kukunlarning ajralmas qismidir. Agar noyob tuproq rangli televizor qizil lyuminestsent kukunining tug'ilishi yttrium va evropiumga bo'lgan talabni rag'batlantirgan bo'lsa, u holda terbiumning qo'llanilishi va rivojlanishi lampalar uchun noyob tuproq uchta asosiy rangli yashil floresan kukuni tomonidan rag'batlantirildi. 1980-yillarning boshida Philips dunyodagi birinchi ixcham energiya tejovchi lyuminestsent chiroqni ixtiro qildi va uni tezda butun dunyo bo'ylab targ'ib qildi. Tb3 + ionlari 545 nm to'lqin uzunligi bilan yashil yorug'lik chiqarishi mumkin va deyarli barcha noyob tuproq yashil fosforlari faollashtiruvchi sifatida terbiydan foydalanadi.
Rangli televidenie katod nurlari trubkasi (CRT) uchun yashil fosfor har doim arzon va samarali bo'lgan rux sulfidiga asoslangan, ammo terbiyum kukuni har doim rangli rangli televizor uchun yashil fosfor sifatida ishlatilgan, shu jumladan Y2SiO5 ∶ Tb3+, Y3 ( Al, Ga) 5O12 ∶ Tb3+ va LaOBr ∶ Tb3+. Katta ekranli yuqori aniqlikdagi televizor (HDTV) rivojlanishi bilan CRT uchun yuqori samarali yashil floresan kukunlari ham ishlab chiqilmoqda. Misol uchun, chet elda yuqori oqim zichligida mukammal luminesans samaradorligiga ega bo'lgan Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+ va Y2SiO5: Tb3+ dan iborat gibrid yashil floresan kukuni ishlab chiqilgan.
An'anaviy rentgen floresan kukuni kaltsiy volframdir. 1970 va 1980-yillarda faollashtirilgan ekranlar uchun noyob tuproqli fosforlar ishlab chiqildi, masalan, terbium faollashtirilgan oltingugurt lantan oksidi, terbium faollashtirilgan brom lantan oksidi (yashil ekranlar uchun), terbiyum faollashtirilgan oltingugurt itriy (III) oksidi va boshqalar. noyob tuproq floresan kukuni kamaytirishi mumkin bemorlar uchun rentgen nurlanishining vaqtini 80% ga oshirish, rentgen plyonkalarining o'lchamlarini yaxshilash, rentgen naychalarining ishlash muddatini uzaytirish va energiya sarfini kamaytirish. Terbium, shuningdek, tibbiy rentgen nurlarini yaxshilash ekranlari uchun lyuminestsent kukun faollashtiruvchisi sifatida ishlatiladi, bu rentgen nurlarini optik tasvirlarga aylantirishning sezgirligini sezilarli darajada yaxshilaydi, rentgen plyonkalarining ravshanligini oshiradi va rentgen nurlarining ta'sir qilish dozasini sezilarli darajada kamaytiradi. inson tanasiga nurlar (50% dan ortiq).
Terbium, shuningdek, yangi yarimo'tkazgichli yoritish uchun ko'k yorug'lik bilan qo'zg'atilgan oq LED fosforida faollashtiruvchi sifatida ishlatiladi. U qo'zg'atuvchi yorug'lik manbalari sifatida ko'k yorug'lik chiqaradigan diodlardan foydalangan holda terbium alyuminiy magnit-optik kristalli fosforlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin va hosil bo'lgan floresan sof oq yorug'lik hosil qilish uchun qo'zg'atuvchi yorug'lik bilan aralashtiriladi.
Terbiydan tayyorlangan elektrolyuminestsent materiallar, asosan, faollashtiruvchi sifatida terbiyum bilan sink sulfid yashil fosforni o'z ichiga oladi. Ultraviyole nurlanish ostida terbiumning organik komplekslari kuchli yashil floresansni chiqarishi mumkin va ular nozik plyonkali elektroluminesans materiallari sifatida ishlatilishi mumkin. Noyob tuproqli organik kompleks elektroluminesans yupqa plyonkalarni o'rganishda sezilarli yutuqlarga erishilgan bo'lsa-da, amaliylikdan hali ham ma'lum bir bo'shliq mavjud va noyob tuproqli organik kompleks elektroluminesans yupqa plyonkalar va qurilmalar bo'yicha tadqiqotlar hali ham chuqurdir.
Terbiumning floresans xususiyatlari ham floresan zondlar sifatida ishlatiladi. Masalan, Ofloksatsin terbium (Tb3+) floresan probi Ofloksatsin terbium (Tb3+) kompleksi va DNK (DNK) o'rtasidagi o'zaro ta'sirini floresans spektri va yutilish spektri bo'yicha o'rganish uchun ishlatilgan, bu Ofloksatsin Tb3 + probi DNK bilan truba bilan bog'lanish hosil qilishi mumkinligini ko'rsatadi, va DNK floresansini sezilarli darajada oshirishi mumkin Ofloksatsin Tb3 + tizimi. Ushbu o'zgarish asosida DNKni aniqlash mumkin.
Magnit optik materiallar uchun
Faraday effektiga ega bo'lgan materiallar, shuningdek, magnit-optik materiallar sifatida ham tanilgan, lazerlar va boshqa optik qurilmalarda keng qo'llaniladi. Magnit optik materiallarning ikkita keng tarqalgan turi mavjud: magnit optik kristallar va magnit optik shisha. Ular orasida magnit-optik kristallar (masalan, ytrium temir granatasi va terbium gallium granatasi) sozlanishi ish chastotasi va yuqori termal barqarorlikning afzalliklariga ega, ammo ular qimmat va ishlab chiqarish qiyin. Bundan tashqari, Faraday aylanish burchagi yuqori bo'lgan ko'plab magnit-optik kristallar qisqa to'lqin diapazonida yuqori emilimga ega, bu esa ulardan foydalanishni cheklaydi. Magneto-optik kristallar bilan solishtirganda, magnit-optik shisha yuqori o'tkazuvchanlikning afzalliklariga ega va uni katta bloklar yoki tolalarga aylantirish oson. Hozirgi vaqtda yuqori Faraday effektiga ega magnit-optik ko'zoynaklar, asosan, noyob tuproq ionlari bilan qoplangan ko'zoynaklardir.
Magnit optik saqlash materiallari uchun ishlatiladi
So'nggi yillarda multimedia va ofis avtomatizatsiyasining jadal rivojlanishi bilan yangi yuqori sig'imli magnit disklarga bo'lgan talab ortib bormoqda. Yuqori samarali magnit-optik disklarni ishlab chiqarish uchun amorf metall terbium o'tish metall qotishma plyonkalari ishlatilgan. Ular orasida TbFeCo qotishma yupqa plyonka eng yaxshi ko'rsatkichga ega. Terbiy asosidagi magnit-optik materiallar keng miqyosda ishlab chiqarildi va ulardan tayyorlangan magnit-optik disklar kompyuterni saqlash komponentlari sifatida ishlatiladi, saqlash hajmi 10-15 barobarga oshadi. Ular katta hajmli va tezkor kirish tezligining afzalliklariga ega va yuqori zichlikdagi optik disklar uchun foydalanilganda o'n minglab marta o'chirilishi va qoplanishi mumkin. Ular elektron axborotni saqlash texnologiyasida muhim materiallardir. Ko'rinadigan va yaqin infraqizil diapazonlarda eng ko'p ishlatiladigan magnit-optik material bu Faraday rotatorlari va izolyatorlarini ishlab chiqarish uchun eng yaxshi magnit-optik material bo'lgan Terbium Gallium Garnet (TGG) monokristalidir.
Magnit optik shisha uchun
Faraday magneto optik oynasi ko'rinadigan va infraqizil hududlarda yaxshi shaffoflik va izotropiyaga ega va turli xil murakkab shakllarni hosil qilishi mumkin. Katta o'lchamdagi mahsulotlarni ishlab chiqarish oson va optik tolalarga tortilishi mumkin. Shu sababli, u magnit-optik izolyatorlar, magneto-optik modulyatorlar va optik tolali oqim sensorlari kabi magnit-optik qurilmalarda keng qo'llash istiqbollariga ega. Ko'rinadigan va infraqizil diapazonda katta magnit moment va kichik yutilish koeffitsienti tufayli Tb3 + ionlari magnit-optik ko'zoynaklarda keng tarqalgan ishlatiladigan noyob tuproq ionlariga aylandi.
Terbium disprosiy ferromagnitostriktiv qotishma
20-asrning oxirida, jahon ilmiy va texnologik inqilobining chuqurlashishi bilan yangi noyob tuproq amaliy materiallari tez sur'atlar bilan paydo bo'lmoqda. 1984 yilda Amerika Qo'shma Shtatlarining Ayova shtati universiteti, Amerika Qo'shma Shtatlari Energetika Departamentining Eyms laboratoriyasi va AQSh dengiz flotining sirt qurollarini o'rganish markazi (keyinchalik tashkil etilgan American Edge Technology Company (ET REMA) ning asosiy xodimlari) markaz) birgalikda yangi noyob tuproqli Smart materialni, ya'ni terbium disprosium temir giganti magnitostriktiv materialni ishlab chiqdi. Ushbu yangi Smart material elektr energiyasini tezda mexanik energiyaga aylantirishning ajoyib xususiyatlariga ega. Ushbu ulkan magnitostriktiv materialdan tayyorlangan suv osti va elektro-akustik transduserlar dengiz uskunalari, neft quduqlarini aniqlash dinamiklari, shovqin va tebranishlarni boshqarish tizimlari, okeanlarni qidirish va er osti aloqa tizimlarida muvaffaqiyatli konfiguratsiya qilingan. Shuning uchun, terbium disprosium temir gigant magnitostriktiv material tug'ilishi bilanoq, u butun dunyo bo'ylab sanoati rivojlangan mamlakatlardan keng e'tiborga sazovor bo'ldi. Qo'shma Shtatlardagi Edge Technologies kompaniyasi 1989 yilda terbium disprosium temir giganti magnitostriktiv materiallarni ishlab chiqarishni boshladi va ularni Terfenol D deb nomladi. Keyinchalik, Shvetsiya, Yaponiya, Rossiya, Buyuk Britaniya va Avstraliyada ham terbium disprosium temir giganti magnitostriktiv materiallar ishlab chiqildi.
Qo'shma Shtatlarda ushbu materialning rivojlanish tarixidan materialning ixtirosi ham, uning dastlabki monopolistik qo'llanilishi ham harbiy sanoat (masalan, dengiz floti) bilan bevosita bog'liq. Garchi Xitoyning harbiy va mudofaa departamentlari ushbu materialni tushunishni asta-sekin kuchaytirmoqda. Biroq, Xitoyning keng qamrovli milliy qudrati sezilarli darajada oshganidan so'ng, 21-asrda harbiy raqobat strategiyasini amalga oshirish va jihozlar darajasini oshirish talablari, albatta, juda dolzarb bo'ladi. Shu sababli, harbiy va milliy mudofaa bo'limlari tomonidan terbium disprosium temir gigant magnitostriktiv materiallardan keng foydalanish tarixiy zarurat bo'ladi.
Muxtasar qilib aytganda, terbiumning ko'plab ajoyib xususiyatlari uni ko'plab funktsional materiallarning ajralmas qismiga aylantiradi va ba'zi qo'llash sohalarida almashtirib bo'lmaydigan o'rinni egallaydi. Biroq, terbiyumning yuqori narxi tufayli odamlar ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytirish uchun terbiumdan qanday foydalanishni oldini olish va minimallashtirishni o'rganishmoqda. Misol uchun, noyob tuproqli magnit-optik materiallar, shuningdek, arzon narxlardagi disprosium temir kobalt yoki gadolinium terbium kobaltdan imkon qadar ko'proq foydalanishi kerak; Foydalanish kerak bo'lgan yashil floresan kukunida terbium tarkibini kamaytirishga harakat qiling. Narx terbiumning keng qo'llanilishini cheklovchi muhim omilga aylandi. Ammo ko'plab funktsional materiallar bu holda qilolmaydi, shuning uchun biz "pichoqda yaxshi po'latdan foydalanish" tamoyiliga rioya qilishimiz va terbiumdan foydalanishni iloji boricha tejashga harakat qilishimiz kerak.
Yuborilgan vaqt: 2023 yil 05-iyul