Terbiumni ya jamii ya nzitoardhi adimu, yenye wingi mdogo katika ukoko wa Dunia kwa 1.1 ppm tu. Oksidi ya Terbium inachukua chini ya 0.01% ya jumla ya dunia adimu. Hata katika aina ya ioni ya juu ya yttrium ore nzito adimu ya ardhi iliyo na kiwango cha juu zaidi cha terbium, maudhui ya terbium yanachangia tu 1.1-1.2% ya jumla ya dunia adimu, ikionyesha kuwa ni ya kategoria ya "noble" ya vipengele adimu vya dunia. Kwa zaidi ya miaka 100 tangu ugunduzi wa terbium mwaka wa 1843, uhaba wake na thamani imezuia matumizi yake ya vitendo kwa muda mrefu. Ni katika miaka 30 tu iliyopita ambapo terbium imeonyesha talanta yake ya kipekee.
Kugundua Historia
Mwanakemia wa Uswidi Carl Gustaf Mosander aligundua terbium mwaka wa 1843. Alipata uchafu wake katikaYttrium(III) oksidinaY2O3. Yttrium imepewa jina la kijiji cha Ytterby huko Uswidi. Kabla ya kuibuka kwa teknolojia ya kubadilishana ioni, terbium haikutengwa kwa fomu yake safi.
Mosant kwanza aligawanya oksidi ya Yttrium(III) katika sehemu tatu, zote zilizopewa ores: Yttrium(III) oksidi,Oksidi ya Erbium(III)., na oksidi ya terbium. Oksidi ya terbium awali iliundwa na sehemu ya waridi, kutokana na kipengele kinachojulikana sasa kama erbium. "Erbium(III) oksidi" (pamoja na kile tunachoita sasa terbium) awali ilikuwa sehemu isiyo na rangi katika suluhisho. Oksidi isiyo na rangi ya kipengele hiki inachukuliwa kuwa kahawia.
Wafanyikazi wa baadaye hawakuweza kuona oksidi ndogo ya Erbium(III) isiyo na rangi, lakini sehemu ya waridi iliyoyeyuka haikuweza kupuuzwa. Mijadala kuhusu kuwepo kwa oksidi ya Erbium(III) imeibuka mara kwa mara. Katika machafuko hayo, jina la awali lilibadilishwa na kubadilishana kwa majina kukwama, hivyo sehemu ya pink hatimaye ilitajwa kuwa suluhisho iliyo na erbium (katika suluhisho, ilikuwa pink). Sasa inaaminika kuwa wafanyakazi wanaotumia bisulfate ya sodiamu au sulfate ya Potasiamu huchukuaCerium(IV) oksidinje ya oksidi ya Yttrium(III) na kugeuza terbium bila kukusudia kuwa mashapo yenye cerium. Takriban 1% pekee ya oksidi asili ya Yttrium(III), ambayo sasa inajulikana kama "terbium", inatosha kupitisha rangi ya manjano hadi oksidi ya Yttrium(III). Kwa hiyo, terbium ni sehemu ya sekondari ambayo hapo awali ilikuwa nayo, na inadhibitiwa na majirani zake wa karibu, gadolinium na dysprosium.
Baadaye, wakati wowote vipengele vingine adimu vya dunia vilipotenganishwa na mchanganyiko huu, bila kujali uwiano wa oksidi, jina la terbium lilihifadhiwa hadi hatimaye, oksidi ya kahawia ya terbium ilipatikana katika umbo safi. Watafiti katika karne ya 19 hawakutumia teknolojia ya ultraviolet fluorescence kuchunguza vinundu vya manjano angavu au kijani kibichi (III), na kuifanya iwe rahisi kwa terbium kutambulika katika mchanganyiko au miyeyusho thabiti.
Mpangilio wa elektroni
Mpangilio wa elektroni:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Usanidi wa Elektroni wa terbium ni [Xe] 6s24f9. Kwa kawaida, ni elektroni tatu pekee zinazoweza kuondolewa kabla ya chaji ya nyuklia kuwa kubwa sana kuweza kuongezwa ioni, lakini katika kesi ya terbium, terbium iliyojaa nusu inaruhusu elektroni ya nne kuwa na ioni zaidi mbele ya vioksidishaji vikali sana kama vile gesi ya florini.
Terbium ni chuma chenye rangi ya fedha cheupe adimu chenye udugu, ukakamavu na ulaini ambacho kinaweza kukatwa kwa kisu. Kiwango myeyuko 1360 ℃, kiwango mchemko 3123 ℃, msongamano 8229 4kg/m3. Ikilinganishwa na Lanthanide ya mapema, haina utulivu hewani. Kama kipengele cha tisa cha Lanthanide, terbium ni chuma chenye nguvu ya umeme. Humenyuka pamoja na maji kutengeneza hidrojeni.
Kwa asili, terbium haijawahi kupatikana kuwa kipengele cha bure, kiasi kidogo ambacho kinapatikana katika mchanga wa phosphocerium thorium na Gadolinite. Terbium huishi pamoja na vipengele vingine adimu vya dunia kwenye mchanga wa monazite, yenye maudhui ya terbium kwa ujumla 0.03%. Vyanzo vingine ni Xenotime na ore nyeusi za dhahabu adimu, zote mbili ni mchanganyiko wa oksidi na zina hadi 1% terbium.
Maombi
Utumiaji wa terbium huhusisha zaidi nyanja za teknolojia ya juu, ambazo ni teknolojia ya kina na miradi ya kisasa ya maarifa, pamoja na miradi yenye manufaa makubwa ya kiuchumi, yenye matazamio ya kuvutia ya maendeleo.
Sehemu kuu za maombi ni pamoja na:
(1) Inatumika kwa namna ya mchanganyiko wa ardhi adimu. Kwa mfano, inatumika kama mbolea ya mchanganyiko adimu na kiongeza cha chakula kwa kilimo.
(2) Kiamilisho cha poda ya kijani katika poda tatu za msingi za fluorescent. Nyenzo za kisasa za optoelectronic zinahitaji matumizi ya rangi tatu za msingi za fosforasi, ambazo ni nyekundu, kijani, na bluu, ambazo zinaweza kutumika kuunganisha rangi mbalimbali. Na terbium ni sehemu ya lazima katika poda nyingi za kijani kibichi zenye ubora wa juu.
(3) Inatumika kama nyenzo ya uhifadhi wa macho ya magneto. Filamu nyembamba za aloi ya metali ya amofasi ya terbium zimetumika kutengeneza rekodi za utendaji wa juu za magneto-optical.
(4) Kutengeneza glasi ya macho ya magneto. Kioo cha mzunguko cha Faraday kilicho na terbium ni nyenzo muhimu kwa utengenezaji wa vizunguko, vitenganishi, na vizunguzo katika teknolojia ya leza.
(5) Ukuzaji na ukuzaji wa aloi ya terbium dysprosium ferromagnetostrictive (TerFenol) kumefungua programu mpya za terbium.
Kwa kilimo na ufugaji
Terbium ya ardhi isiyo ya kawaida inaweza kuboresha ubora wa mazao na kuongeza kasi ya usanisinuru ndani ya safu fulani ya mkusanyiko. Mitindo ya Terbium ina shughuli nyingi za kibiolojia. Ternary complexes ya terbium, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3 · 3H2O, ina athari nzuri ya antibacterial na baktericidal kwenye Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis na Escherichia coli. Wana wigo mpana wa antibacterial. Utafiti wa tata kama hizo hutoa mwelekeo mpya wa utafiti kwa dawa za kisasa za kuua bakteria.
Inatumika katika uwanja wa luminescence
Nyenzo za kisasa za optoelectronic zinahitaji matumizi ya rangi tatu za msingi za fosforasi, ambazo ni nyekundu, kijani, na bluu, ambazo zinaweza kutumika kuunganisha rangi mbalimbali. Na terbium ni sehemu ya lazima katika poda nyingi za kijani kibichi zenye ubora wa juu. Ikiwa kuzaliwa kwa poda nyekundu ya fluorescent ya rangi ya nadra ya dunia kumechochea mahitaji ya yttrium na europium, basi utumiaji na ukuzaji wa terbium umekuzwa na poda ya msingi ya rangi tatu ya kijani kibichi kwa taa. Mapema miaka ya 1980, Philips alivumbua taa ya kwanza ya umeme ya kuokoa nishati ya kwanza ulimwenguni na kuitangaza haraka ulimwenguni. Tb3+ions zinaweza kutoa mwanga wa kijani wenye urefu wa mawimbi wa 545nm, na karibu fosforasi zote za kijani kibichi adimu hutumia terbium kama kiamsha.
Phosphor ya kijani kwa ajili ya tube ya rangi ya cathode ray tube (CRT) daima imekuwa msingi wa sulfidi ya Zinki, ambayo ni ya bei nafuu na yenye ufanisi, lakini poda ya terbium imekuwa ikitumika siku zote kama fosforasi ya kijani ya makadirio ya TV, ikiwa ni pamoja na Y2SiO5 ∶ Tb3+, Y3 ( Al, Ga) 5O12 ∶ Tb3+na LaOBr ∶ Tb3+. Pamoja na maendeleo ya televisheni kubwa ya ubora wa juu (HDTV), poda za kijani za fluorescent za utendaji wa juu kwa CRTs pia zinatengenezwa. Kwa mfano, poda ya mseto ya kijani ya fluorescent imetengenezwa nje ya nchi, inayojumuisha Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+, na Y2SiO5: Tb3+, ambayo ina ufanisi bora wa luminescence katika msongamano wa juu wa sasa.
Poda ya jadi ya X-ray ya fluorescent ni tungstate ya kalsiamu. Katika miaka ya 1970 na 1980, fosforasi adimu za ardhini kwa ajili ya kuimarisha skrini zilitengenezwa, kama vile terbium iliyowashwa na oksidi ya sulfuri Lanthanum, bromini iliyoamilishwa ya Lanthanum oksidi (kwa skrini za kijani), terbium iliyowashwa na salfa Yttrium(III) oksidi ya kalsiamu, Ikilinganishwa na kalsiamu, na kadhalika. nadra duniani poda ya umeme inaweza kupunguza muda wa Mionzi ya X-ray kwa wagonjwa kwa 80%, kuboresha utatuzi wa filamu za X-ray, kupanua maisha ya mirija ya X-ray, na kupunguza matumizi ya nishati. Terbium pia hutumika kama kiwezesha poda ya umeme kwa skrini za matibabu za uboreshaji wa X-ray, ambayo inaweza kuboresha kwa kiasi kikubwa usikivu wa ubadilishaji wa X-ray kuwa picha za macho, kuboresha uwazi wa filamu za X-ray, na kupunguza kwa kiasi kikubwa kipimo cha X-ray. mionzi kwa mwili wa binadamu (zaidi ya 50%).
Terbium pia hutumika kama kiamsha katika fosforasi nyeupe ya LED iliyosisimuliwa na mwanga wa bluu kwa mwanga mpya wa semiconductor. Inaweza kutumika kutengeneza terbium aluminium magneto optical crystal phosphors, kwa kutumia diodi zinazotoa mwanga wa buluu kama vyanzo vya mwanga vya msisimko, na fluorescence inayozalishwa huchanganywa na mwanga wa msisimko ili kutoa mwanga mweupe safi.
Nyenzo za elektroluminiki zilizotengenezwa kwa terbium hasa ni pamoja na Zinki salfidi ya fosphor ya kijani na terbium kama kiamsha. Chini ya mnururisho wa urujuanimno, chale za kikaboni za terbium zinaweza kutoa umeme wa kijani kibichi na zinaweza kutumika kama nyenzo nyembamba za elektroluminiki za filamu. Ijapokuwa maendeleo makubwa yamepatikana katika utafiti wa filamu adimu za kikaboni cha elektroluminescent, bado kuna pengo fulani kutoka kwa vitendo, na utafiti juu ya filamu na vifaa adimu vya kikaboni cha elektroluminiki bado uko katika kina.
Sifa za fluorescence za terbium pia hutumiwa kama vichunguzi vya fluorescence. Kwa mfano, uchunguzi wa fluorescence wa Ofloxacin terbium (Tb3+) ulitumika kuchunguza mwingiliano kati ya changamano ya Ofloxacin terbium (Tb3+) na DNA (DNA) kwa wigo wa fluorescence na wigo wa kunyonya, ikionyesha kwamba uchunguzi wa Ofloxacin Tb3+ unaweza kuunda molekuli yenye kuunganisha DNA, na DNA inaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa fluorescence ya Mfumo wa Ofloxacin Tb3+. Kulingana na mabadiliko haya, DNA inaweza kuamua.
Kwa vifaa vya macho vya magneto
Nyenzo zenye athari ya Faraday, pia hujulikana kama nyenzo za magneto-optical, hutumiwa sana katika leza na vifaa vingine vya macho. Kuna aina mbili za kawaida za vifaa vya macho vya magneto: fuwele za macho za magneto na kioo cha macho cha magneto. Miongoni mwao, fuwele za magneto-optical (kama vile Yttrium iron garnet na terbium gallium garnet) zina faida za mzunguko wa uendeshaji unaoweza kubadilishwa na utulivu wa juu wa mafuta, lakini ni ghali na ni vigumu kutengeneza. Kwa kuongeza, fuwele nyingi za magneto-macho zilizo na pembe ya juu ya mzunguko wa Faraday zina unyonyaji wa juu katika safu fupi ya mawimbi, ambayo hupunguza matumizi yao. Ikilinganishwa na fuwele za macho za magneto, glasi ya macho ya magneto ina faida ya upitishaji wa juu na ni rahisi kufanywa kuwa vitalu vikubwa au nyuzi. Kwa sasa, glasi za magneto-macho zenye athari ya juu ya Faraday ni glasi adimu za ioni za ardhini.
Inatumika kwa vifaa vya uhifadhi wa macho ya magneto
Katika miaka ya hivi karibuni, pamoja na maendeleo ya haraka ya multimedia na otomatiki ya ofisi, mahitaji ya diski mpya zenye uwezo wa juu yamekuwa yakiongezeka. Filamu za aloi ya metali ya amofasi ya terbium ya mpito zimetumika kutengeneza rekodi za utendaji wa juu za magneto-optical. Miongoni mwao, filamu nyembamba ya TbFeCo ina utendaji bora zaidi. Nyenzo za magneto-optical za Terbium zimezalishwa kwa kiwango kikubwa, na diski za magneto-optical zilizofanywa kutoka kwao hutumiwa kama vipengele vya kuhifadhi kompyuta, na uwezo wa kuhifadhi umeongezeka kwa mara 10-15. Zina faida za uwezo mkubwa na kasi ya ufikiaji wa haraka, na zinaweza kufutwa na kupakwa makumi ya maelfu ya nyakati zinapotumika kwa diski za macho zenye msongamano mkubwa. Ni nyenzo muhimu katika teknolojia ya kuhifadhi habari za elektroniki. Nyenzo ya magneto-optical inayotumika zaidi katika bendi zinazoonekana na karibu na infrared ni fuwele moja ya Terbium Gallium Garnet (TGG), ambayo ni nyenzo bora zaidi ya magneto-optical kwa ajili ya kutengeneza vizunguzo na vitenga vya Faraday.
Kwa kioo cha macho cha magneto
Kioo cha macho cha Faraday magneto kina uwazi mzuri na isotropy katika maeneo yanayoonekana na ya infrared, na inaweza kuunda maumbo mbalimbali changamano. Ni rahisi kuzalisha bidhaa za ukubwa mkubwa na inaweza kuvutwa kwenye nyuzi za macho. Kwa hivyo, ina matarajio mapana ya matumizi katika vifaa vya macho vya magneto kama vile vitenganishi vya macho vya magneto, vidhibiti vya macho vya magneto, na vitambuzi vya sasa vya nyuzi macho. Kwa sababu ya muda wake mkubwa wa sumaku na mgawo wake mdogo wa kufyonzwa katika masafa yanayoonekana na ya infrared, ioni za Tb3+ zimekuwa ani za nadra za dunia zinazotumika katika miwani ya macho ya magneto.
Terbium dysprosium aloi ya ferromagnetostrictive
Mwishoni mwa karne ya 20, pamoja na kuongezeka kwa mapinduzi ya kisayansi na kiteknolojia ya ulimwengu, Nyenzo mpya za Adimu Zilizotumika zinaibuka haraka. Mnamo 1984, Chuo Kikuu cha Jimbo la Iowa cha Merika, Maabara ya Ames ya Idara ya Nishati ya Merika ya Merika na Kituo cha Utafiti cha Silaha za Juu za Jeshi la Merika (wafanyakazi wakuu wa Kampuni iliyoanzishwa baadaye ya American Edge Technology (ET REMA) walitoka. the center) kwa pamoja walitengeneza nyenzo mpya adimu ya Earth Smart, yaani terbium dysprosium iron giant magnetostrictive material. Nyenzo hii mpya ya Smart ina sifa bora za kubadilisha haraka nishati ya umeme kuwa nishati ya mitambo. Transducers za chini ya maji na za kielektroniki zilizotengenezwa kwa nyenzo hii kubwa ya sumaku zimesanidiwa kwa ufanisi katika vifaa vya majini, spika za kutambua kisima cha mafuta, mifumo ya kudhibiti kelele na mtetemo, na uchunguzi wa bahari na mifumo ya mawasiliano ya chini ya ardhi. Kwa hivyo, mara tu nyenzo kubwa ya magnetostrictive ya chuma ya terbium dysprosium ilipozaliwa, ilipokea umakini mkubwa kutoka kwa nchi zilizoendelea kiviwanda kote ulimwenguni. Edge Technologies nchini Marekani ilianza kuzalisha terbium dysprosium iron giant magnetostrictive materials mwaka 1989 na kuvipa jina la Terfenol D. Baadaye, Sweden, Japan, Russia, Uingereza, na Australia pia zilitengeneza terbium dysprosium iron giant magnetostrictive materials.
Kutoka kwa historia ya maendeleo ya nyenzo hii nchini Marekani, uvumbuzi wa nyenzo na matumizi yake ya awali ya ukiritimba yanahusiana moja kwa moja na sekta ya kijeshi (kama vile navy). Ingawa idara za kijeshi na ulinzi za China zinaimarisha hatua kwa hatua uelewa wao wa nyenzo hii. Hata hivyo, baada ya Nguvu Kamili ya Kitaifa ya China kuongezeka kwa kiasi kikubwa, mahitaji ya kutambua mkakati wa ushindani wa kijeshi katika karne ya 21 na kuboresha kiwango cha vifaa bila shaka yatakuwa ya haraka sana. Kwa hiyo, matumizi makubwa ya vifaa vya magnetostrictive vya chuma vya terbium dysprosium na idara za ulinzi wa kijeshi na kitaifa itakuwa hitaji la kihistoria.
Kwa kifupi, sifa nyingi bora za terbium huifanya kuwa mwanachama wa lazima wa nyenzo nyingi za utendaji na nafasi isiyoweza kubadilishwa katika baadhi ya sehemu za programu. Hata hivyo, kutokana na bei ya juu ya terbium, watu wamekuwa wakijifunza jinsi ya kuepuka na kupunguza matumizi ya terbium ili kupunguza gharama za uzalishaji. Kwa mfano, vifaa vya nadra vya magneto-optical duniani vinapaswa pia kutumia cobalt ya chuma ya dysprosium ya gharama nafuu au gadolinium terbium cobalt iwezekanavyo; Jaribu kupunguza maudhui ya terbium katika poda ya kijani ya fluorescent ambayo lazima itumike. Bei imekuwa sababu muhimu inayozuia matumizi mengi ya terbium. Lakini vifaa vingi vya kazi haviwezi kufanya bila hiyo, kwa hiyo tunapaswa kuzingatia kanuni ya "kutumia chuma nzuri kwenye blade" na jaribu kuokoa matumizi ya terbium iwezekanavyo.
Muda wa kutuma: Jul-05-2023