Terbiumоор категориясына киретсейрек кездешүүчү жерлер, Жер кыртышында 1,1 промилле гана аз молчулук менен. Тербий оксиди жалпы сейрек кездешүүчү жердин 0,01% дан азын түзөт. Жогорку иттрий иондуу тибиндеги оор сейрек кездешүүчү кендин курамында тербий эң көп болсо да, тербийдин курамы жалпы сейрек кездешүүчү жердин 1,1-1,2%ын гана түзөт, бул анын сейрек кездешүүчү элементтердин “асыл” категориясына таандык экенин көрсөтүп турат. 1843-жылы тербий ачылгандан бери 100 жылдан ашык убакыттан бери анын жетишсиздиги жана баалуулугу аны практикада колдонууга көп убакыт тоскоол болгон. Акыркы 30 жылдын ичинде гана тербиум өзүнүн кайталангыс талантын көрсөттү.
Тарыхты ачуу
1843-жылы швед химиги Карл Густаф Мосандер тербийди ачкан.Итрий (III) оксидижанаY2O3. Итриум Швециядагы Иттерби кыштагынын атынан коюлган. Ион алмашуу технологиясы пайда болгонго чейин тербий таза түрүндө бөлүнгөн эмес.
Мосант алгач Итрий (III) оксидин үч бөлүккө бөлгөн, бардыгы рудалардын атынан аталган: Итрий (III) оксиди,Эрбий (III) оксиди, жана тербий оксиди. Тербий оксиди алгач кызгылт бөлүктөн турган, азыр эрбий деп аталган элементтен улам. "Эрбий (III) оксиди" (анын ичинде биз азыр тербий деп атаган нерсебиз) алгач эритменин түссүз бөлүгү болгон. Бул элементтин эрибеген оксиди күрөң деп эсептелет.
Кийинчерээк жумушчулар кичинекей түссүз «Эрбий (III) кычкылын» араң байкай алышкан, бирок эрүүчү кызгылтым бөлүгүнө көңүл бурбай коюуга болбойт. Эрбиум (III) оксидинин бар экендиги жөнүндө талаш-тартыштар бир нече жолу пайда болгон. Башаламандыкта түпкү аталышы тескери болуп, ысымдардын алмашуусу жабышып калгандыктан, кызгылтым бөлүгү акырында эрбий камтыган эритме катары айтылган (эритмеде ал кызгылт болгон). Азыр натрий бисульфатын же калий сульфатын колдонгон жумушчулар алат деп эсептешетЦерий (IV) оксидиитрий (III) оксидинен чыгып, кокусунан тербийди церийи бар чөкмөгө айландырышат. Итрий (III) оксидине саргыч түскө өтүү үчүн азыр “тербий” деп аталган баштапкы Итрий(III) оксидинин 1%га жакыны гана жетиштүү. Ошондуктан, тербий башында аны камтыган экинчи компоненти болуп саналат жана ал анын жакынкы кошуналары, гадолиний жана диспрозия тарабынан көзөмөлдөнөт.
Андан кийин, бул аралашмадан башка сейрек кездешүүчү элементтерди бөлүп алганда, оксиддин үлүшүнө карабастан, тербий аты сакталып, акырында таза түрдө тербийдин күрөң оксиди алынган. 19-кылымдын изилдөөчүлөрү ачык сары же жашыл түйүндөрдү (III) байкоо үчүн ультрафиолет флуоресценция технологиясын колдонушкан эмес, бул тербийдин катуу аралашмаларда же эритмелерде таанылышын жеңилдеткен.
Электрондук конфигурация
Электрондук конфигурация:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Тербийдин электрондук конфигурациясы [Xe] 6s24f9. Адатта, ядролук заряд дагы иондошуу үчүн өтө чоң болуп калганга чейин үч гана электронду алып салууга болот, бирок тербий учурда жарым толтурулган тербий төртүнчү электронду фтор газы сыяктуу абдан күчтүү оксиданттардын катышуусунда андан ары иондоштурууга мүмкүндүк берет.
Тербий - бычак менен кесүүгө болот ийкемдүүлүк, катуу жана жумшактык менен күмүш ак сейрек кездешүүчү металл. Эрүү температурасы 1360 ℃, кайноо температурасы 3123 ℃, тыгыздыгы 8229 4 кг/м3. Эрте лантанид менен салыштырганда, ал абада салыштырмалуу туруктуу. Лантаниддин тогузунчу элементи катары тербий күчтүү электр кубаты бар металл. Суу менен реакцияга кирип, суутек пайда кылат.
Табиятта тербий эч качан эркин элемент катары табылган эмес, анын бир аз бөлүгү phosphocerium торий кумунда жана гадолинитте бар. Тербий монацит кумунун башка сейрек кездешүүчү элементтери менен бирге жашайт, жалпысынан 0,03% тербий мазмуну бар. Башка булактар: ксенотим жана кара сейрек кездешүүчү алтын кендери, экөө тең оксиддердин аралашмасы жана 1%ке чейин тербийди камтыйт.
Колдонмо
Тербийди колдонуу көбүнчө технологияны жана билимди талап кылган алдыңкы долбоорлорду, ошондой эле олуттуу экономикалык пайда алып келген, өнүгүүнүн жагымдуу перспективалары бар долбоорлорду камтыган жогорку технологиялык талааларды камтыйт.
Негизги колдонуу багыттары төмөнкүлөрдү камтыйт:
(1) аралаш сейрек кездешүүчү металлдар түрүндө колдонулат. Мисалы, сейрек кездешүүчү жер семирткич жана айыл чарбасы үчүн тоют кошумчасы катары колдонулат.
(2) Үч негизги флуоресценттик порошоктогу жашыл порошок үчүн активатор. Заманбап оптоэлектрондук материалдар ар кандай түстөрдү синтездөө үчүн колдонулушу мүмкүн болгон кызыл, жашыл жана көк түстөгү фосфордун үч негизги түсүн колдонууну талап кылат. Ал эми terbium көптөгөн жогорку сапаттагы жашыл флуоресценттик порошоктордун ажырагыс компоненти болуп саналат.
(3) магниттик оптикалык сактоочу материал катары колдонулат. Аморфтук металл тербий өтүүчү металл эритмеси жука пленкалар жогорку натыйжалуу магнит-оптикалык дисктерди өндүрүү үчүн колдонулган.
(4) Магнитооптикалык айнек өндүрүү. Тербия камтыган Фарадей айланма айнек лазердик технологияда ротаторлорду, изоляторлорду жана циркуляторлорду өндүрүү үчүн негизги материал болуп саналат.
(5) Terbium dysprosium ferromagnetostrictive эритмесин (TerFenol) иштеп чыгуу жана өнүктүрүү terbium үчүн жаңы колдонмолорду ачты.
Дыйканчылык жана мал чарбасы үчүн
Сейрек кездешүүчү тербий өсүмдүктөрдүн сапатын жакшыртат жана белгилүү бир концентрация диапазонунда фотосинтездин ылдамдыгын жогорулатат. Тербия комплекстери жогорку биологиялык активдүүлүккө ээ. Тербийдин үчтүк комплекстери, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3 · 3H2O, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis жана Escherichia coliге жакшы антибактериалдык жана бактерициддик таасирин тийгизет. Алар кенен антибактериалдык спектрге ээ. Мындай комплекстерди изилдөө заманбап бактерициддик препараттарды изилдөөнүн жаңы багытын берет.
Люминесценция тармагында колдонулат
Заманбап оптоэлектрондук материалдар ар кандай түстөрдү синтездөө үчүн колдонулушу мүмкүн болгон кызыл, жашыл жана көк түстөгү фосфордун үч негизги түсүн колдонууну талап кылат. Ал эми terbium көптөгөн жогорку сапаттагы жашыл флуоресценттик порошоктордун ажырагыс компоненти болуп саналат. Эгерде сейрек кездешүүчү түстүү телевизордун кызыл флуоресценттүү порошоктун жаралышы иттрий жана европийге болгон суроо-талапты стимулдаштырса, анда тербийди колдонуу жана өнүктүрүү лампалар үчүн сейрек кездешүүчү үч негизги түстүү жашыл флуоресценттүү порошок тарабынан колдоого алынган. 1980-жылдардын башында Philips дүйнөдөгү биринчи компакт-энергияны үнөмдөөчү флуоресценттик лампаны ойлоп таап, аны тез арада бүткүл дүйнөгө жайылткан. Tb3+иондору 545нм толкун узундугу менен жашыл жарык чыгара алат жана дээрлик бардык сейрек кездешүүчү жашыл фосфордор активатор катары тербийди колдонушат.
Түстүү телекөрсөтүүнүн катод нурунун түтүгү (CRT) үчүн жашыл фосфор ар дайым цинк сульфидине негизделген, ал арзан жана эффективдүү, бирок тербий порошок дайыма түстүү проекциялык телевизор үчүн жашыл фосфор катары колдонулган, анын ичинде Y2SiO5 ∶ Tb3+, Y3 ( Al, Ga) 5O12 ∶ Tb3+жана LaOBr ∶ Tb3+. Чоң экрандуу жогорку сапаттагы телекөрсөтүүнүн (HDTV) өнүгүшү менен CRT үчүн жогорку эффективдүү жашыл флуоресценттик порошоктор да иштелип чыгууда. Мисалы, чет өлкөдө Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+ жана Y2SiO5: Tb3+ турган гибриддик жашыл флуоресценттик порошок иштелип чыккан, алар учурдагы жогорку тыгыздыкта эң сонун люминесценция эффективдүүлүгүнө ээ.
салттуу рентген флуоресценттик порошок кальций вольфрам болуп саналат. 1970-1980-жылдары интенсификациялоочу экрандар үчүн сейрек кездешүүчү фосфорлор иштелип чыккан, мисалы, тербий активдештирилген күкүрт лантан оксиди, тербий активдештирилген бром лантан оксиди (жашыл экрандар үчүн), тербий активдештирилген күкүрт итрий (III) оксиди жана башкалар. сейрек кездешүүчү флуоресценттик порошок азайтышы мүмкүн бейтаптар үчүн рентген нурлануу убактысын 80% га, рентген пленкаларынын чечүүчүлүгүн жакшыртат, рентген түтүкчөлөрүнүн иштөө мөөнөтүн узартат жана энергияны керектөөнү азайтат. Terbium ошондой эле рентген нурларын жакшыртуучу медициналык экрандар үчүн флуоресценттик порошок активатору катары колдонулат, ал рентген нурларынын оптикалык сүрөттөргө айландыруунун сезгичтигин бир топ жакшыртат, рентген пленкаларынын тунуктугун жакшыртат жана рентгендин экспозициялык дозасын бир топ азайтат. адамдын денесине нурлар (50% дан ашык).
Terbium жаңы жарым өткөргүч жарыктандыруу үчүн көк жарык менен толкунданган ак LED phosphor активатор катары да колдонулат. Бул дүүлүктүрүүчү жарык булагы катары көк жарык чыгаруучу диоддорду колдонуп, тербий алюминий магниттик-оптикалык кристалл phosphors өндүрүү үчүн колдонулушу мүмкүн, жана генерацияланган флуоресценция таза ак жарыкты өндүрүү үчүн дүүлүктүрүүчү жарык менен аралаштырылат.
Тербийден жасалган электролюминесценттик материалдар, негизинен, активатор катары тербий менен цинк сульфиддүү жашыл фосфорду камтыйт. Ультракызгылт көк нурлануу учурунда тербийдин органикалык комплекстери күчтүү жашыл флуоресценцияны чыгара алат жана жука пленкалуу электролюминесценттик материалдар катары колдонулушу мүмкүн. Сейрек кездешүүчү органикалык комплекстүү электролюминесценттүү жука пленкаларды изилдөөдө олуттуу прогресске жетишилгенине карабастан, практикалык жактан белгилүү бир боштук бар, сейрек кездешүүчү органикалык комплекстүү электролюминесценттүү жука пленкалар жана приборлор боюнча изилдөөлөр дагы эле тереңде.
Тербийдин флуоресценттик мүнөздөмөлөрү флуоресценттик зонддор катары да колдонулат. Мисалы, Ofloxacin terbium (Tb3+) флуоресценттик зонду Ofloxacin terbium (Tb3+) комплекси менен ДНКнын (ДНК) ортосундагы флуоресценция спектри жана абсорбция спектри аркылуу өз ара аракеттешүүсүн изилдөө үчүн колдонулган, бул Ofloxacin Tb3+ зондунун ДНК менен мококту түзө аларын көрсөтүп, жана ДНК флуоресценцияны олуттуу түрдө жогорулата алат Ofloxacin Tb3+системасы. Бул өзгөрүүнүн негизинде ДНК аныкталышы мүмкүн.
Магниттик оптикалык материалдар үчүн
Фарадей эффектиси бар материалдар, ошондой эле магнит-оптикалык материалдар катары белгилүү, лазерлерде жана башка оптикалык приборлордо кеңири колдонулат. Магнитоптикалык материалдардын кеңири таралган эки түрү бар: магниттик-оптикалык кристаллдар жана магниттик-оптикалык айнек. Алардын ичинен магнито-оптикалык кристаллдар (мисалы, итрий темир гранаты жана тербий галлий гранаты) жөнгө салынуучу иштөө жыштыгы жана жогорку термикалык туруктуулуктун артыкчылыктарына ээ, бирок аларды өндүрүү кымбат жана кыйын. Мындан тышкары, Фарадейдин айлануу бурчу жогору болгон көптөгөн магнит-оптикалык кристаллдар кыска толкун диапазонунда жогорку сиңирүүгө ээ, бул аларды колдонууну чектейт. Магнитооптикалык кристаллдар менен салыштырганда, магниттик-оптикалык айнек жогорку өткөрүмдүүлүктүн артыкчылыгына ээ жана чоң блокторду же булаларды жасоо оңой. Азыркы учурда жогорку Фарадей эффектиси бар магнит-оптикалык айнектер негизинен сейрек кездешүүчү ион кошулган көз айнек болуп саналат.
магниттик оптикалык сактоо материалдары үчүн колдонулат
Акыркы жылдарда мультимедиялык жана офисти автоматташтыруунун тез өнүгүшү менен жаңы жогорку сыйымдуулуктагы магниттик дисктерге суроо-талап өсүүдө. Аморфтук металл тербий өтүүчү металл эритме пленкалар жогорку натыйжалуу магнит-оптикалык дисктерди өндүрүү үчүн колдонулган. Алардын ичинен TbFeCo эритмесинин жука пленкасы эң жакшы көрсөткүчкө ээ. Тербий негизиндеги магнит-оптикалык материалдар кеңири масштабда чыгарылып, алардан жасалган магниттик-оптикалык дисктер компьютерди сактоочу компоненттер катары колдонулат, сактоо сыйымдуулугу 10-15 эсеге көбөйгөн. Алар чоң сыйымдуулуктун жана тез жетүү ылдамдыгынын артыкчылыктарына ээ жана жогорку тыгыздыктагы оптикалык дисктер үчүн колдонулганда он миңдеген жолу сүртүлүп, капталышы мүмкүн. Алар электрондук маалыматты сактоо технологиясында маанилүү материалдар болуп саналат. Көрүнүп турган жана жакын инфракызыл тилкелерде эң көп колдонулган магнит-оптикалык материал - бул Terbium Gallium Garnet (TGG) монокристалл, ал Фарадей ротаторлорун жана изоляторлорун жасоо үчүн эң мыкты магнит-оптикалык материал болуп саналат.
Магниттик оптикалык айнек үчүн
Фарадей магниттик оптикалык айнеги көрүнүүчү жана инфракызыл аймактарда жакшы тунуктукка жана изотропияга ээ жана ар кандай татаал формаларды түзө алат. Бул ири өлчөмдөгү буюмдарды өндүрүү үчүн жеңил жана оптикалык була тартылышы мүмкүн. Ошондуктан, ал магниттик оптикалык изоляторлор, магниттик оптикалык модуляторлор жана була-оптикалык токтун сенсорлору сыяктуу магниттик-оптикалык түзүлүштөрдө кеңири колдонуу перспективаларына ээ. Көрүнүүчү жана инфракызыл диапазондо чоң магниттик моменти жана жутуу коэффициенти кичине болгондуктан, Tb3+ иондору магниттик оптикалык көз айнектерде кеңири колдонулган сейрек кездешүүчү иондорго айланган.
Тербий диспрозия ферромагнетострикциялык эритмеси
20-кылымдын аягында дүйнөлүк илимий-техникалык революциянын тереңдеши менен жаңы сейрек кездешүүчү прикладдык материалдар тездик менен пайда болууда. 1984-жылы Америка Кошмо Штаттарынын Айова мамлекеттик университети, Америка Кошмо Штаттарынын Энергетика департаментинин Эймс лабораториясы жана АКШнын деңиз флотунун жер үстүндөгү куралдарды изилдөө борбору (кийин түзүлгөн American Edge Technology компаниясынын (ET REMA) негизги кызматкерлери) борбор) биргелешип сейрек кездешүүчү жаңы Smart материалды, тактап айтканда, тербий диспрозий темир гиганты магнитостриктивдик материалды иштеп чыгышкан. Бул жаңы Smart материал электр энергиясын механикалык энергияга тез айландыруучу эң сонун мүнөздөмөлөргө ээ. Бул гиганттык магнитостриктивдик материалдан жасалган суу астындагы жана электро-акустикалык өзгөрткүчтөр деңиз техникасында, мунай скважиналарын аныктоочу колонкаларда, ызы-чууну жана титирөөнү башкаруу системаларында, океандарды чалгындоо жана жер астындагы байланыш системаларында ийгиликтүү конфигурацияланган. Ошондуктан, тербий диспрозия темир гиганты магнитостриктивдүү материал пайда болоору менен, ага дүйнө жүзү боюнча өнөр жайы өнүккөн өлкөлөрдөн кеңири көңүл бурулган. Америка Кошмо Штаттарындагы Edge Technologies компаниясы 1989-жылы тербиум диспрозиум темир гиганты магнитостриктивдүү материалдарды чыгара баштаган жана аларды Terfenol D деп аташкан. Андан кийин Швеция, Япония, Россия, Улуу Британия жана Австралия да тербий диспрозий темир гиганты магнитостриктүү материалдарды иштеп чыгышкан.
Америка Кошмо Штаттарында бул материалдын өнүгүү тарыхынан материалды ойлоп табуу да, анын алгачкы монополисттик колдонулушу да аскердик өнөр жайга (мисалы, деңиз флотуна) түздөн-түз байланыштуу. Кытайдын аскердик жана коргонуу ведомстволору бул материалды тушунуу-сун акырындап чыцдоодо. Бирок, Кытайдын Ар тараптуу улуттук күчү кыйла жогорулагандан кийин, 21-кылымда аскердик атаандаштык стратегиясын ишке ашыруу жана техниканын деңгээлин жогорулатуу талаптары, албетте, өтө актуалдуу болуп калат. Ошондуктан, аскердик жана улуттук коргоо ведомстволору тарабынан тербий диспрозий темир гиганты магнитостриктүү материалдарды кеңири колдонуу тарыхый зарылчылык болот.
Кыскасы, тербийдин көптөгөн сонун касиеттери аны көптөгөн функционалдык материалдардын ажырагыс мүчөсү жана кээ бир колдонуу тармактарында алмаштырылгыс позиция кылат. Бирок, тербийдин баасы кымбат болгондуктан, адамдар өндүрүштүк чыгымдарды азайтуу үчүн тербийди колдонуудан кантип сактануу жана минималдаштыруу жолдорун изилдеп жатышат. Мисалы, сейрек кездешүүчү магнито-оптикалык материалдар да мүмкүн болушунча арзан диспрозия темир кобальтты же гадолиний тербий кобальтын колдонуу керек; Колдонулушу керек жашыл флуоресценттик порошоктун курамындагы тербиумду азайтууга аракет кылыңыз. Баасы тербийди кеңири колдонууну чектөөчү маанилүү фактор болуп калды. Бирок, көптөгөн функционалдык материалдар ансыз кыла албайт, ошондуктан биз "баягы жакшы болотту колдонуу" принцибине карманып, мүмкүн болушунча тербийди үнөмдөөгө аракет кылышыбыз керек.
Посттун убактысы: 2023-05-05