Terbiyumog'ir noyob erlar toifasiga kiradi, Yer qobig'ida atigi 1,1 ppm ni tashkil qiladi.Terbiy oksidiumumiy noyob yerlarning 0,01% dan kamrog'ini tashkil qiladi. Yuqori yttriy ionli tipidagi og'ir noyob tuproq rudalarida ham terbium eng yuqori bo'lsa ham, terbium miqdori umumiy miqdorining atigi 1,1-1,2% ni tashkil qiladi.noyob tuproqning "olijanob" toifasiga tegishli ekanligini ko'rsatadinoyob tuproqelementlar. 1843 yilda terbiyum kashf etilganidan beri 100 yildan ortiq vaqt davomida uning tanqisligi va qimmatligi uni amaliy qo'llashga uzoq vaqt to'sqinlik qildi. Bu faqat so'nggi 30 yil ichidaterbiyumo‘zining noyob iste’dodini namoyon etdi.
Tarixni kashf qilish
Shved kimyogari Karl Gustaf Mosander 1843 yilda terbiyni kashf etdi.itriy oksidivaY2O3. itriyShvetsiyadagi Itbi qishlog'i sharafiga nomlangan. Ion almashinuvi texnologiyasi paydo bo'lishidan oldin, terbium sof shaklda ajratilmagan.
Mossander birinchi bo'lib bo'lindiitriy oksidiuch qismga bo'lingan, hammasi rudalar nomi bilan atalgan:itriy oksidi, erbiy oksidi, vaterbium oksidi. Terbiy oksididastlab pushti qismdan tashkil topgan bo'lib, hozirda deb nomlanuvchi element tufaylierbiy. Erbiy oksidi(shu jumladan, biz hozir terbiy deb ataladigan narsa) dastlab eritmaning rangsiz qismi edi. Ushbu elementning erimaydigan oksidi jigarrang hisoblanadi.
Keyinchalik ishchilar rangsiz mayda narsalarni kuzatish qiyin bo'ldi.erbiy oksidi", lekin eruvchan pushti qismini e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi. mavjudligi haqidagi munozaraerbiy oksidiqayta-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 disulfid yoki kaliy sulfatdan seriy dioksidini olib tashlash uchun ishlatadigan ishchilar ishoniladi.itriy oksidibeixtiyor burilingterbiyumseriy o'z ichiga olgan cho'kmalarga aylanadi. Hozirda 'terbiyum', asl nusxaning atigi 1%itriy oksidimavjud, ammo bu ochiq sariq rangni o'tkazish uchun etarliitriy oksidi. Shuning uchun,terbiyumdastlab uni o'z ichiga olgan ikkinchi darajali komponent bo'lib, uni bevosita qo'shnilari boshqaradi,gadoliniyvadisprosium.
Keyinchalik, boshqa qachonnoyob tuproqUshbu aralashmadan elementlar ajratilgan, oksidning ulushidan qat'i nazar, terbiy nomi oxirigacha jigarrang oksidi saqlanib qolgan.terbiyumsof shaklda olingan. 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 tartib:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Elektron tartibga solishterbiyum[Xe] 6s24f9. Odatda, yadro zaryadi ionlash uchun juda katta bo'lgunga qadar faqat uchta elektronni olib tashlash mumkin. Biroq, vaziyatdaterbiyum, yarim to'ldirilganterbiyumftor gazi kabi juda kuchli oksidlovchi ishtirokida to'rtinchi elektronning keyingi ionlanishiga imkon beradi.
Metall
Terbiyumpichoq bilan kesilishi mumkin bo'lgan egiluvchanlik, qattiqlik va yumshoqlikka ega bo'lgan kumush rangli oq noyob tuproqli metalldir. Erish nuqtasi 1360 ℃, qaynash nuqtasi 3123 ℃, zichligi 8229 4kg/m3. Erta lantanid elementlari bilan solishtirganda, u havoda nisbatan barqaror. Lantanid elementlarining toʻqqizinchi elementi terbiy yuqori zaryadli metall boʻlib, suv bilan reaksiyaga kirishib, vodorod gazini hosil qiladi.
Tabiatda,terbiyumfosforli seriy toriy qumi va kremniy berilliy ittriy rudalarida oz miqdorda mavjud bo'lgan erkin element hech qachon topilmagan.Terbiyummonazit qumida boshqa noyob tuproq elementlari bilan birga mavjud bo'lib, odatda 0,03% terbiyumni tashkil qiladi. Boshqa manbalarga itriy fosfat va noyob tuproq oltinlari kiradi, ularning ikkalasi ham 1% terbiyumni o'z ichiga olgan oksidlar aralashmasidir.
Ilova
ning qo'llanilishiterbiyumasosan yuqori texnologiyali sohalarni, ya'ni texnologik va bilim talab qiladigan ilg'or loyihalarni, shuningdek, katta iqtisodiy foyda keltiradigan, jozibador rivojlanish istiqboliga ega bo'lgan loyihalarni o'z ichiga oladi.
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. Vaterbiyumko'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 magneto-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 yerterbiyumekinlarning sifatini yaxshilash va ma'lum bir konsentratsiya oralig'ida fotosintez tezligini oshirishi mumkin. Terbium komplekslari yuqori biologik faollikka ega, va uchlamchi komplekslariterbiyum, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis va Escherichia coli ga yaxshi antibakterial va bakteritsid ta'sir ko'rsatadi, keng spektrli antibakterial xususiyatlarga ega. Ushbu 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 televizorning tug'ilishi qizil lyuminestsent kukunga bo'lgan talabni rag'batlantirgan bo'lsaitriyvaevropiy, keyin terbiumning qo'llanilishi va rivojlanishi lampalar uchun noyob tuproq uchta asosiy rangli yashil lyuminestsent 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 floresan kukunlari ishlatiladi.terbiyum, faollashtiruvchi sifatida.
Rangli televidenie katod nurlari naychalari (CRT) uchun ishlatiladigan yashil lyuminestsent kukun har doim asosan arzon va samarali sink sulfidga asoslangan, ammo terbium kukuni har doim 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 sensibilizatsiya ekranlari uchun noyob tuproqli floresan kukunlari ishlab chiqildi, masalanterbiyum,faollashtirilgan lantan sulfid oksidi, terbiy faollashtirilgan lantan bromid oksidi (yashil ekranlar uchun) va terbium faollashtirilgan itriy sulfid oksidi. Kaltsiy volfram bilan solishtirganda, noyob tuproqli floresan kukuni bemorlar uchun rentgen nurlanishining vaqtini 80% ga qisqartirishi, rentgen plyonkalarining o'lchamlarini yaxshilashi, rentgen naychalarining ishlash muddatini uzaytirishi va energiya sarfini kamaytirishi mumkin. 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).
Terbiyumyangi yarimo'tkazgichli yoritish uchun ko'k yorug'lik bilan hayajonlangan oq LED fosforida faollashtiruvchi sifatida ham 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 floresans sof oq yorug'lik hosil qilish uchun qo'zg'atuvchi nur bilan aralashtiriladi.
Terbiumdan tayyorlangan elektrolyuminestsent materiallar asosan sink sulfidli yashil floresan kukunni o'z ichiga oladi.terbiyumfaollashtiruvchi sifatida. Ultraviyole nurlanish ostida terbiumning organik komplekslari kuchli yashil floresansni chiqarishi mumkin va ular nozik plyonkali elektroluminesans materiallari sifatida ishlatilishi mumkin. ni o'rganishda sezilarli yutuqlarga erishilgan bo'lsa-danoyob tuproqorganik murakkab elektroluminesans yupqa plyonkalar, amaliylikdan hali ham ma'lum bir bo'shliq mavjud va noyob tuproqli organik kompleks elektroluminesans nozik plyonkalar va qurilmalar bo'yicha tadqiqotlar hali ham chuqurdir.
Terbiumning floresans xususiyatlari ham floresan zondlar sifatida ishlatiladi. Ofloksatsin terbium (Tb3+) kompleksi va deoksiribonuklein kislotasi (DNK) o'rtasidagi o'zaro ta'sir floresans va yutilish spektrlari, masalan, ofloksatsin terbium (Tb3+) floresan zondlari yordamida o'rganildi. Natijalar shuni ko'rsatdiki, ofloksatsin Tb3 + probi DNK molekulalari bilan bog'langan truba hosil qilishi mumkin va deoksiribonuklein kislotasi ofloksatsin Tb3 + tizimining floresansini sezilarli darajada oshirishi mumkin. Ushbu o'zgarish asosida dezoksiribonuklein kislotani 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 magneto-optik kristallar (masalan, yttrium 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 burilish burchagi yuqori bo'lgan ko'plab magnit-optik kristallar qisqa to'lqin diapazonida yuqori yutilishga 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. Amorf metall terbium o'tish metall qotishma yupqa plyonkalar yuqori samarali magneto-optik disklarni ishlab chiqarish uchun 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 texnologik inqilobining uzluksiz chuqurlashishi bilan, noyob tuproqni qo'llash uchun yangi materiallar tez sur'atlar bilan paydo bo'ldi. 1984 yilda Ayova shtati universiteti, AQSh Energetika vazirligining Eyms laboratoriyasi va AQSh harbiy-dengiz kuchlarining yer usti qurollarini tadqiq qilish markazi (keyinchalik tashkil etilgan Edge Technology Corporation (ET REMA) asosiy xodimlari shu markazdan kelgan) yangi noyob qurilmani yaratish uchun hamkorlik qildilar. yerning aqlli materiali, ya'ni terbium disprosiy ferromagnit magnitostriktiv material. Ushbu yangi aqlli 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 kuchini sezilarli darajada oshirish bilan, 21-asrning harbiy raqobatbardosh strategiyasiga erishish va jihozlar darajasini yaxshilash talabi, 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, ko'plab ajoyib xususiyatlarterbiyumuni ko'plab funktsional materiallarning ajralmas qismiga va ba'zi qo'llash sohalarida almashtirib bo'lmaydigan o'ringa aylantiring. 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 ham arzon narxlarda ishlatilishi kerakdisprosium temiriloji boricha kobalt yoki gadoliniy terbium kobalt; Foydalanish kerak bo'lgan yashil floresan kukunida terbium tarkibini kamaytirishga harakat qiling. Narx keng qo'llanilishini cheklovchi muhim omilga aylanditerbiyum. Ammo ko'plab funktsional materiallar bu holda amalga oshirilmaydi, shuning uchun biz "pichoqda yaxshi po'latdan foydalanish" tamoyiliga amal qilishimiz va foydalanishni tejashga harakat qilishimiz kerak.terbiyumiloji boricha.
Xabar vaqti: 25-oktabr-2023