Terbiumyn perthyn i'r categori o ddaearoedd prin trwm, gyda digonedd isel yng nghramen y Ddaear ar 1.1 ppm yn unig.Terbium ocsidyn cyfrif am lai na 0.01% o gyfanswm y priddoedd prin. Hyd yn oed yn y math ïon yttrium uchel mwyn rare earth trwm gyda'r cynnwys uchaf o terbium, mae'r cynnwys terbium ond yn cyfrif am 1.1-1.2% o'r cyfanswmdaear prin, gan nodi ei fod yn perthyn i’r categori “bonheddig” odaear prinelfennau. Am dros 100 mlynedd ers darganfod terbium ym 1843, mae ei brinder a'i werth wedi atal ei gymhwyso'n ymarferol ers amser maith. Dim ond yn y 30 mlynedd diwethaf y mae hynnyterbiumwedi dangos ei dalent unigryw.
Darganfod Hanes
Darganfu'r cemegydd o Sweden Carl Gustaf Mosander terbium ym 1843. Darganfu ei amhureddau ynyttrium ocsidaY2O3. Yttriumwedi'i enwi ar ôl pentref Itby yn Sweden. Cyn ymddangosiad technoleg cyfnewid ïon, nid oedd terbium yn ynysig yn ei ffurf pur.
Mossander a ranodd gyntafyttrium ocsidyn dair rhan, pob un wedi'i enwi ar ôl mwynau:yttrium ocsid, erbium ocsid, aterbium ocsid. Terbium ocsidyn wreiddiol yn cynnwys rhan binc, oherwydd yr elfen a elwir yn awrerbium. Erbium ocsid(gan gynnwys yr hyn rydyn ni'n ei alw nawr yn terbium) yn rhan ddi-liw mewn datrysiad yn wreiddiol. Ystyrir bod ocsid anhydawdd yr elfen hon yn frown.
Yn ddiweddarach roedd gweithwyr yn ei chael hi’n anodd arsylwi di-liw bach “erbium ocsid“, ond ni ellir anwybyddu'r rhan binc hydawdd. Mae'r ddadl dros fodolaetherbium ocsidwedi dod i'r amlwg dro ar ôl tro. Yn yr anhrefn, cafodd yr enw gwreiddiol ei wrthdroi ac roedd cyfnewid enwau yn sownd, felly soniwyd am y rhan binc yn y pen draw fel datrysiad sy'n cynnwys erbium (yn yr ateb, roedd yn binc). Credir bellach bod gweithwyr sy'n defnyddio sodiwm disulfide neu potasiwm sylffad i dynnu cerium deuocsid oyttrium ocsidtroi yn anfwriadolterbiumi mewn i cerium sy'n cynnwys gwaddod. Gelwir ar hyn o bryd fel 'terbium', dim ond tua 1% o'r gwreiddiolyttrium ocsidyn bresennol, ond mae hyn yn ddigon i drosglwyddo lliw melyn golau iyttrium ocsid. Felly,terbiumyn gydran eilaidd a oedd yn ei chynnwys i ddechrau, ac sy'n cael ei rheoli gan ei chymdogion agos,gadoliniwmadysprosiwm.
Wedi hynny, pryd bynnag y llalldaear prinGwahanwyd elfennau o'r cymysgedd hwn, waeth beth fo'r gyfran o'r ocsid, cadwyd enw terbium tan yn olaf, roedd yr ocsid brown oterbiuma gafwyd mewn ffurf bur. Ni ddefnyddiodd ymchwilwyr yn y 19eg ganrif dechnoleg fflworoleuedd uwchfioled i arsylwi nodules melyn neu wyrdd llachar (III), gan ei gwneud hi'n haws i terbium gael ei adnabod mewn cymysgeddau solet neu atebion.
Cyfluniad electronig
Cynllun electronig:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Mae'r trefniant electronig oterbiumyw [Xe] 6s24f9. Fel arfer, dim ond tri electron y gellir eu tynnu cyn i'r tâl niwclear fynd yn rhy fawr i gael ei ïoneiddio ymhellach. Fodd bynnag, yn achosterbium, y lled llenwiterbiumyn caniatáu ar gyfer ïoneiddiad pellach o'r pedwerydd electron ym mhresenoldeb ocsidydd cryf iawn fel nwy fflworin.
Metel
Terbiumyn fetel arian daear prin gwyn gyda hydwythedd, caledwch, a meddalwch y gellir ei dorri â chyllell. Pwynt toddi 1360 ℃, berwbwynt 3123 ℃, dwysedd 8229 4kg/m3. O'i gymharu ag elfennau lanthanide cynnar, mae'n gymharol sefydlog yn yr awyr. Mae nawfed elfen elfennau lanthanid, terbium, yn fetel â gwefr uchel sy'n adweithio â dŵr i ffurfio nwy hydrogen.
Mewn natur,terbiumerioed wedi'i ganfod i fod yn elfen rhad ac am ddim, sy'n bresennol mewn symiau bach mewn tywod thorium cerium ffosfforws a mwyn silicon beryllium yttrium.Terbiumyn cydfodoli ag elfennau daear prin eraill mewn tywod monazite, gyda chynnwys terbium yn gyffredinol o 0.03%. Mae ffynonellau eraill yn cynnwys yttrium phosphate ac aur daear prin, y ddau ohonynt yn gymysgeddau o ocsidau sy'n cynnwys hyd at 1% terbium.
Cais
Mae cais oterbiumyn bennaf yn ymwneud â meysydd uwch-dechnoleg, sy'n dechnoleg-ddwys a phrosiectau blaengar gwybodaeth, yn ogystal â phrosiectau â buddion economaidd sylweddol, gyda rhagolygon datblygu deniadol.
Mae'r prif feysydd cais yn cynnwys:
(1) Fe'i defnyddir ar ffurf daearoedd prin cymysg. Er enghraifft, fe'i defnyddir fel gwrtaith cyfansawdd daear prin ac ychwanegyn bwyd anifeiliaid ar gyfer amaethyddiaeth.
(2) Activator ar gyfer powdr gwyrdd mewn tri powdr fflwroleuol cynradd. Mae deunyddiau optoelectroneg modern yn gofyn am ddefnyddio tri lliw sylfaenol o ffosfforiaid, sef coch, gwyrdd a glas, y gellir eu defnyddio i syntheseiddio lliwiau amrywiol. Acterbiumyn elfen anhepgor mewn llawer o bowdrau fflwroleuol gwyrdd o ansawdd uchel.
(3) Defnyddir fel deunydd storio optegol magneto. Defnyddiwyd ffilmiau tenau aloi metel trawsnewid terbium metel amorffaidd i gynhyrchu disgiau magneto optegol perfformiad uchel.
(4) Gweithgynhyrchu gwydr optegol magneto. Mae gwydr cylchdro Faraday sy'n cynnwys terbium yn ddeunydd allweddol ar gyfer gweithgynhyrchu rotators, ynysyddion a chylchredwyr mewn technoleg laser.
(5) Mae datblygu a datblygu aloi terbium dysprosium ferromagnetostrictive (TerFenol) wedi agor ceisiadau newydd ar gyfer terbium.
Ar gyfer amaethyddiaeth a hwsmonaeth anifeiliaid
Daear printerbiumyn gallu gwella ansawdd y cnydau a chynyddu cyfradd ffotosynthesis o fewn ystod crynodiad penodol. Mae gan y cyfadeiladau terbium weithgaredd biolegol uchel, ac mae gan y cyfadeiladau teiranterbium, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, yn cael effeithiau gwrthfacterol a bactericidal da ar Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, ac Escherichia coli, gydag eiddo gwrthfacterol sbectrwm eang. Mae astudiaeth o'r cyfadeiladau hyn yn darparu cyfeiriad ymchwil newydd ar gyfer cyffuriau bactericidal modern.
Defnyddir ym maes goleuedd
Mae deunyddiau optoelectroneg modern yn gofyn am ddefnyddio tri lliw sylfaenol o ffosfforiaid, sef coch, gwyrdd a glas, y gellir eu defnyddio i syntheseiddio lliwiau amrywiol. Ac mae terbium yn elfen anhepgor mewn llawer o bowdrau fflwroleuol gwyrdd o ansawdd uchel. Os yw genedigaeth lliw daear prin TV powdr fflwroleuol coch wedi ysgogi'r galw amyttriumaewrop, yna mae cymhwyso a datblygu terbium wedi'u hyrwyddo gan bowdr fflwroleuol gwyrdd lliw cynradd prin tri lliw ar gyfer lampau. Yn gynnar yn yr 1980au, dyfeisiodd Philips lamp fflwroleuol gryno arbed ynni cyntaf y byd a'i hyrwyddo'n gyflym yn fyd-eang. Gall ïonau Tb3+ allyrru golau gwyrdd gyda thonfedd o 545nm, ac mae bron pob powdr fflwroleuol gwyrdd daear prin yn defnyddioterbium, fel ysgogydd.
Mae'r powdr fflwroleuol gwyrdd a ddefnyddir ar gyfer tiwbiau pelydr cathod teledu lliw (CRTs) bob amser wedi bod yn seiliedig yn bennaf ar sylffid sinc rhad ac effeithlon, ond mae powdr terbium bob amser wedi'i ddefnyddio fel powdr gwyrdd teledu lliw taflunio, megis Y2SiO5: Tb3 +, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, a LaOBr: Tb3+. Gyda datblygiad teledu manylder uwch sgrin fawr (HDTV), mae powdrau fflwroleuol gwyrdd perfformiad uchel ar gyfer CRTs hefyd yn cael eu datblygu. Er enghraifft, mae powdr fflwroleuol gwyrdd hybrid wedi'i ddatblygu dramor, sy'n cynnwys Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+, ac Y2SiO5: Tb3+, sydd ag effeithlonrwydd goleuedd rhagorol ar ddwysedd cyfredol uchel.
Y powdr fflwroleuol pelydr-X traddodiadol yw tungstate calsiwm. Yn y 1970au a'r 1980au, datblygwyd powdrau fflwroleuol daear prin ar gyfer sgriniau sensiteiddio, megisterbium, lanthanum sylffid ocsid wedi'i actifadu, terbium bromid ocsid lanthanum wedi'i actifadu (ar gyfer sgriniau gwyrdd), a terbium activated yttrium sulfide ocsid. O'i gymharu â tungstate calsiwm, gall powdr fflwroleuol daear prin leihau amser arbelydru pelydr-X i gleifion 80%, gwella datrysiad ffilmiau pelydr-X, ymestyn oes tiwbiau pelydr-X, a lleihau'r defnydd o ynni. Mae terbium hefyd yn cael ei ddefnyddio fel actifydd powdr fflwroleuol ar gyfer sgriniau gwella pelydr-X meddygol, a all wella sensitifrwydd trosi pelydr-X yn ddelweddau optegol yn fawr, gwella eglurder ffilmiau pelydr-X, a lleihau'r dos amlygiad o X- yn fawr. pelydrau i'r corff dynol (gan fwy na 50%).
Terbiumhefyd yn cael ei ddefnyddio fel activator yn y ffosffor LED gwyn cyffroi gan olau glas ar gyfer goleuadau lled-ddargludyddion newydd. Gellir ei ddefnyddio i gynhyrchu ffosfforau grisial optegol magneto terbium alwminiwm, gan ddefnyddio deuodau allyrru golau glas fel ffynonellau golau cyffro, ac mae'r fflworoleuedd a gynhyrchir yn cael ei gymysgu â'r golau cyffro i gynhyrchu golau gwyn pur.
Mae'r deunyddiau electroluminescent a wneir o terbium yn bennaf yn cynnwys powdr fflwroleuol gwyrdd sinc sulfide gydaterbiumfel yr ysgogydd. O dan arbelydru uwchfioled, gall cyfadeiladau organig terbium allyrru fflworoleuedd gwyrdd cryf a gellir eu defnyddio fel deunyddiau electroluminescent ffilm tenau. Er bod cynnydd sylweddol wedi'i wneud yn yr astudiaeth odaear prinffilmiau tenau electroluminescent cymhleth organig, mae bwlch penodol o ymarferoldeb o hyd, ac mae ymchwil ar ffilmiau a dyfeisiau tenau electroluminescent cymhleth organig y ddaear yn dal i fod yn fanwl.
Mae nodweddion fflworoleuedd terbium hefyd yn cael eu defnyddio fel chwilwyr fflworoleuedd. Astudiwyd y rhyngweithio rhwng cymhlyg ofloxacin terbium (Tb3+) ac asid deocsiriboniwcleig (DNA) gan ddefnyddio fflworoleuedd ac sbectra amsugno, megis chwiliwr fflworoleuedd ofloxacin terbium (Tb3+). Dangosodd y canlyniadau y gall y stiliwr ofloxacin Tb3+ ffurfio rhigol sy'n rhwymo â moleciwlau DNA, a gall asid deocsiriboniwcleig wella fflworoleuedd y system ofloxacin Tb3+ yn sylweddol. Yn seiliedig ar y newid hwn, gellir pennu asid deoxyribonnucleic.
Ar gyfer deunyddiau magneto optegol
Defnyddir deunyddiau ag effaith Faraday, a elwir hefyd yn ddeunyddiau magneto-optegol, yn eang mewn laserau a dyfeisiau optegol eraill. Mae dau fath cyffredin o ddeunyddiau optegol magneto: crisialau optegol magneto a gwydr magneto optegol. Yn eu plith, mae gan grisialau magneto-optegol (fel garnet haearn yttrium a garnet terbium gallium) fanteision amlder gweithredu addasadwy a sefydlogrwydd thermol uchel, ond maent yn ddrud ac yn anodd eu cynhyrchu. Yn ogystal, mae gan lawer o grisialau magneto-optegol ag onglau cylchdro Faraday uchel amsugno uchel yn yr ystod tonnau byr, sy'n cyfyngu ar eu defnydd. O'i gymharu â chrisialau optegol magneto, mae gan wydr magneto optegol y fantais o drosglwyddiad uchel ac mae'n hawdd ei wneud yn flociau neu'n ffibrau mawr. Ar hyn o bryd, mae sbectol magneto-optegol ag effaith Faraday uchel yn sbectol doped ïon daear prin yn bennaf.
Defnyddir ar gyfer deunyddiau storio optegol magneto
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, gyda datblygiad cyflym amlgyfrwng ac awtomeiddio swyddfa, mae'r galw am ddisgiau magnetig gallu uchel newydd wedi bod yn cynyddu. Defnyddiwyd ffilmiau tenau aloi metel trawsnewid terbium metel amorffaidd i gynhyrchu disgiau magneto optegol perfformiad uchel. Yn eu plith, mae gan ffilm denau aloi TbFeCo y perfformiad gorau. Mae deunyddiau magneto-optegol terbium wedi'u cynhyrchu ar raddfa fawr, a defnyddir disgiau magneto-optegol a wneir ohonynt fel cydrannau storio cyfrifiadurol, gyda chynhwysedd storio wedi cynyddu 10-15 gwaith. Mae ganddynt fanteision gallu mawr a chyflymder mynediad cyflym, a gellir eu sychu a'u gorchuddio ddegau o filoedd o weithiau pan gânt eu defnyddio ar gyfer disgiau optegol dwysedd uchel. Maent yn ddeunyddiau pwysig mewn technoleg storio gwybodaeth electronig. Y deunydd magneto-optegol a ddefnyddir amlaf yn y bandiau gweladwy a bron-goch yw grisial sengl Terbium Gallium Garnet (TGG), sef y deunydd magneto-optegol gorau ar gyfer gwneud cylchdroyddion ac ynysyddion Faraday.
Ar gyfer gwydr optegol magneto
Mae gan wydr optegol magneto Faraday dryloywder ac isotropi da yn y rhanbarthau gweladwy ac isgoch, a gall ffurfio siapiau cymhleth amrywiol. Mae'n hawdd cynhyrchu cynhyrchion maint mawr a gellir eu tynnu i mewn i ffibrau optegol. Felly, mae ganddo ragolygon cymhwysiad eang mewn dyfeisiau optegol magneto megis ynysyddion optegol magneto, modulators optegol magneto, a synwyryddion cerrynt ffibr optig. Oherwydd ei foment magnetig fawr a'i gyfernod amsugno bach yn yr ystod weladwy ac isgoch, mae ïonau Tb3 + wedi dod yn ïonau daear prin a ddefnyddir yn gyffredin mewn sbectol optegol magneto.
Aloi ferromagnetostrictive dysprosium terbium
Ar ddiwedd yr 20fed ganrif, gyda dyfnhau parhaus chwyldro technolegol y byd, roedd deunyddiau cymhwyso daear prin newydd yn dod i'r amlwg yn gyflym. Ym 1984, cydweithiodd Prifysgol Talaith Iowa, Labordy Ames Adran Ynni yr Unol Daleithiau, a Chanolfan Ymchwil Arfau Arwyneb Llynges yr Unol Daleithiau (y daeth prif bersonél y Gorfforaeth Technoleg Edge (ET REMA) a sefydlwyd yn ddiweddarach) i ddatblygu un prin newydd. deunydd deallus y ddaear, sef deunydd magnetostrictive terbium dysprosium ferromagnetic. Mae gan y deunydd deallus newydd hwn nodweddion rhagorol o drawsnewid ynni trydanol yn ynni mecanyddol yn gyflym. Mae'r trawsddygiaduron tanddwr ac electro-acwstig a wneir o'r deunydd magnetostrigol anferth hwn wedi'u ffurfweddu'n llwyddiannus mewn offer llyngesol, seinyddion canfod ffynnon olew, systemau rheoli sŵn a dirgryniad, a systemau archwilio cefnfor a chyfathrebu tanddaearol. Felly, cyn gynted ag y ganwyd y deunydd magnetostrictive cawr haearn terbium dysprosium, cafodd sylw eang gan wledydd diwydiannol ledled y byd. Dechreuodd Edge Technologies yn yr Unol Daleithiau gynhyrchu deunyddiau magnetostrictive cawr haearn terbium dysprosium ym 1989 a'u henwi yn Terfenol D. Yn dilyn hynny, datblygodd Sweden, Japan, Rwsia, y Deyrnas Unedig, ac Awstralia hefyd ddeunyddiau magnetostrictive cawr haearn terbium dysprosium.
O hanes datblygiad y deunydd hwn yn yr Unol Daleithiau, mae dyfeisio'r deunydd a'i gymwysiadau monopolaidd cynnar yn uniongyrchol gysylltiedig â'r diwydiant milwrol (fel y llynges). Er bod adrannau milwrol ac amddiffyn Tsieina yn cryfhau eu dealltwriaeth o'r deunydd hwn yn raddol. Fodd bynnag, gyda gwelliant sylweddol o gryfder cenedlaethol cynhwysfawr Tsieina, bydd y galw am gyflawni strategaeth gystadleuol milwrol yr 21ain ganrif a gwella lefelau offer yn bendant yn frys iawn. Felly, bydd y defnydd eang o ddeunyddiau magnetostrictive mawr haearn terbium dysprosium gan adrannau amddiffyn milwrol a chenedlaethol yn anghenraid hanesyddol.
Yn fyr, mae'r nodweddion rhagorol niferus oterbiumei wneud yn aelod anhepgor o lawer o ddeunyddiau swyddogaethol ac yn sefyllfa anadferadwy mewn rhai meysydd cais. Fodd bynnag, oherwydd pris uchel terbium, mae pobl wedi bod yn astudio sut i osgoi a lleihau'r defnydd o terbium er mwyn lleihau costau cynhyrchu. Er enghraifft, dylai deunyddiau magneto-optegol daear prin hefyd ddefnyddio cost iselhaearn dysprosiumcobalt neu gadolinium terbium cobalt cymaint â phosibl; Ceisiwch leihau cynnwys terbium yn y powdr fflwroleuol gwyrdd y mae'n rhaid ei ddefnyddio. Mae pris wedi dod yn ffactor pwysig sy'n cyfyngu ar y defnydd eang oterbium. Ond ni all llawer o ddeunyddiau swyddogaethol wneud hebddo, felly mae'n rhaid i ni gadw at yr egwyddor "defnyddio dur da ar y llafn" a cheisio arbed y defnydd oterbiumcymaint â phosibl.
Amser post: Hydref-25-2023