Terbium
Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 3. prosince 2021; kontroly vyžadují 12 úprav .| Terbium | ||||
|---|---|---|---|---|
| ← Gadolinium | Dysprosium → | ||||
| ||||
| Vzhled jednoduché látky | ||||
| Měkký, tažný stříbrno -bílý kov | ||||
| Vzorek Terbium | ||||
| Vlastnosti atomu | ||||
| Jméno, symbol, číslo | Terbium / Terbium (Tb), 65 | |||
| Skupina , období , blok |
3 (zastaralé 3), 6, f-prvek |
|||
| atomová hmotnost ( molární hmotnost ) |
158.92535(2) [1] a. e. m. ( g / mol ) | |||
| Elektronická konfigurace | [Xe] 6s 2 4f 9 | |||
| Poloměr atomu | 180 hodin | |||
| Chemické vlastnosti | ||||
| kovalentní poloměr | 159 hodin | |||
| Poloměr iontů | (+4e) 84 (+3e) 92,3 hodin | |||
| Elektronegativita | 1,2 (Paulingova stupnice) | |||
| Elektrodový potenciál | Tb ←Tb 3+ -2,31 V | |||
| Oxidační stavy | +1, +3, +4 | |||
| Ionizační energie (první elektron) |
569,0 (5,90) kJ / mol ( eV ) | |||
| Termodynamické vlastnosti jednoduché látky | ||||
| Hustota (v n.a. ) | 8,229 g/cm³ | |||
| Teplota tání | 1629 K | |||
| Teplota varu | 3296 tis . | |||
| Oud. výparné teplo | 389 kJ/mol | |||
| Molární tepelná kapacita | 29 [2] J/(K mol) | |||
| Molární objem | 19,2 cm³ / mol | |||
| Krystalová mřížka jednoduché látky | ||||
| Příhradová konstrukce | Šestihranný | |||
| Parametry mřížky | a=3,600 c=5,694 Á | |||
| poměr c / a | 1,582 | |||
| Další vlastnosti | ||||
| Tepelná vodivost | (300 K) 11,1 W/(m K) | |||
| Číslo CAS | 7440-27-9 | |||
| 65 | Terbium |
| Tb158,9254 | |
| 4f 9 6s 2 | |
Terbium ( chemická značka - Tb , z lat. Terbium ) je chemický prvek 3. skupiny (podle zastaralé klasifikace - vedlejší podskupina třetí skupiny, IIIB) šesté periody periodického systému chemických prvků D. I. Mendělejev s atomovým číslem 65.
Patří do rodiny Lanthanide .
Jednoduchá látka terbium je měkký , stříbřitě bílý kov vzácných zemin .
Historie
V roce 1843 švédský chemik K. G. Mosander objevil nečistoty v koncentrátu Y 2 O 3 a izoloval z něj tři frakce: yttrium, růžové terbia (které obsahovalo moderní prvek erbium ) a bezbarvé erbia (obsahovalo prvek terbium, nerozpustný oxid terbium má hnědý odstín). Vzhledem k bezbarvosti erbia byla existence této sloučeniny dlouhou dobu zpochybňována a také byly zmateny názvy zlomků. Terbium v původním koncentrátu bylo asi 1 %, ale to stačilo k tomu, aby získal nažloutlý odstín. Čisté terbium na počátku 20. století jako první získal francouzský chemik Georges Urbain , který použil technologii iontové výměny [3] .
Původ jména
Spolu s dalšími třemi chemickými prvky ( erbium , ytterbium , yttrium ) byl pojmenován po vesnici Ytterby , která se nachází na ostrově Resarö, součásti Stockholmského souostroví .
Být v přírodě
Clarke of terbium v zemské kůře (podle Taylora) - 4,3 g/t.
Vklady
Terbium se v přírodě nikdy nenachází jako volný prvek, ale nachází se v mnoha minerálech, jako je gadolinit , xenotim , cerit , monazit a tak dále.
Terbium je členem rodiny Lanthanoidů , které se často vyskytují v Číně , USA , Kazachstánu , Rusku , Ukrajině , Austrálii , Brazílii , Indii , Skandinávii [4] . V hlubinném ložisku nerostů vzácných zemin poblíž tichomořského ostrova Minamitori ve výlučné ekonomické zóně Japonska jsou značné zásoby [5] .
Fyzikální vlastnosti
Kompletní elektronová konfigurace atomu terbia je: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 9
Terbium je tažný , měkký (terbium je tak měkký, že jej lze řezat nožem) kov vzácných zemin se stříbřitě bílou barvou. Ne radioaktivní . Je to paramagnet , při teplotách pod -46°C přechází do feromagnetického stavu.
Izotopy
Jediným stabilním izotopem terbia je 159 Tb. Nejdéle žijící radioaktivní izotop je 158 Tb, s poločasem rozpadu 180 let.
Získání
Terbium se izoluje ze směsi prvků vzácných zemin iontovou chromatografií nebo extrakčními metodami.
Ceny
Čína je hlavním dodavatelem prvků vzácných zemin. Jím správně prováděná cenová politika vedla v letech 2010-2011 k prudkému nárůstu cen (5-10x) [6] . Cena za jeden kilogram kovového terbia dosáhla 4400 $ [7] , do roku 2016 cena klesla na 1000 $ [8] za kilogram.
Cena terbia, stejně jako jiných prvků vzácných zemin, velmi závisí na stupni čištění.
V roce 2013 se dal 1 gram 99,9% čistého terbia koupit za 64 eur [9] .
V Rusku si v letech 2014-2016 za kovový slitek o váze 2 gramů a o ryzosti 99,9 % řekli 150 eur [10] .
Aplikace
Terbium je velmi neobvyklý kov z řady lanthanoidů a má značnou škálu jedinečných fyzikálních vlastností, nicméně jako řada jeho slitin a sloučenin. Terbium je monoizotopický prvek (pouze terbium-159 je stabilní ).
Obrovský magnetostriktivní efekt . Výroba magnetostrikčních slitin
Slitina terbium-železo - nejlepší magnetostrikční materiál moderní technologie (zejména jeho monokrystal ) - se používá k výrobě výkonných pohonů malých výchylek (například adaptivní optika velkých odrazných dalekohledů ), zdrojů zvuku obrovské síly, super- výkonné ultrazvukové zářiče. Kromě toho řada sloučenin terbia také vykazuje obrovskou magnetostrikci a v tomto ohledu je zvláště zajímavý titaničitan terbium a zejména jeho monokrystal.
Magnetické materiály
Monokrystalová slitina terbium- kobalt při teplotách blízkých absolutní nule je nejvýkonnějším magnetickým materiálem (součin magnetické energie ( BH ) max = 408 kJ /m 3 , což je více než 5-7krát více než u samaria -slitiny kobaltu nebo železo-neodym-bor ).
Termoelektrické materiály
Telurid terbia Tb 2 Te 3 je dobrý termoelektrický materiál, s poklesem ceny terbia lze široce použít pro výrobu termoelektrických generátorů (termoemf 160-170 μV/K).
Optické materiály
Terbium-galliový granát (Tb 3 Ga 5 O 12 , THG) vykazuje vysoké hodnoty Verdetovy konstanty , v důsledku čehož se používá v laserové technice jako materiál pro Faradayovy rotátory a používá se v optických izolátorech a cirkulátorech . .
Fosfory
Wolframát terbium se neustále vyrábí a spotřebovává v elektronice jako fosfor.
Komplexní sloučeniny terbia (spolu s europiem a samariem) nacházejí uplatnění v OLED zařízeních. To je způsobeno dobrými charakteristikami luminiscence: vysoká intenzita luminiscence a malá poloviční šířka spektrální čáry. Takové vlastnosti jsou vysvětleny zakázanými přechody mezi členy f- skořápky stíněné překrývajícími 5s- a 5p - slupkami . Princip činnosti takových supramolekulárních fotofyzikálních zařízení (definice J. M. Lehna) je založen na anténním efektu.
Luminiscence iontu Tb 3+ je způsobena ff přechody z excitované hladiny 5 D 4 na hladiny 7 Fj , j = 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 . Tyto přechody odpovídají luminiscenčním pásům ve spektrech luminiscence při 680, 670, 650, 620, 590, 545, 490 nm [11] . Nejintenzivnější luminiscenční pás je způsoben přechodem 5 D 4 - 7 F 5 a nachází se v zelené oblasti spektra, což poskytuje hlavní příspěvek k jasně zelené luminiscenci tohoto iontu. Terbium tvoří jasné luminiscenční komplexy s řadou ligandů, jejichž hladina tripletů se pohybuje v rozmezí 22900–24500 cm– 1 , zejména s aromatickými karboxylovými kyselinami ( benzoová , salicylová ) alifaticky substituovanými onami, diketony - acetylacetonem atd.
K získání OLED zařízení na bázi luminiscenčních sloučenin terbia se používají různé metody depozice tenkých vrstev: spincoating, syntéza v plynné fázi atd.
Obří magnetokalorický efekt
Slitiny terbium-gadolinium mají vlastnosti vhodné pro konstrukci magnetických chladniček.
Katalyzátory
Oxid terbium se používá jako vysoce účinný oxidační katalyzátor.
Elektronika
Fluorid terbium spolu s fluoridy ceru a yttria se používá v mikroelektronice jako antireflexní povlak na křemíku.
Výroba počítačů
V posledních letech má ve výrobě počítačů zvláštní význam[ objasnit ] získaný terbium ferit .
Biologická role
Podle existujících údajů nemá terbium žádnou biologickou roli. Stejně jako ostatní lanthanoidy by sloučeniny terbia měly mít podprůměrnou toxicitu, ale podrobné studie na toto téma nebyly provedeny [12] .
Poznámky
- ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Atomové hmotnosti prvků 2011 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Sv. 85 , č. 5 . — S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 . Archivováno z originálu 5. února 2014.
- ↑ Chemická encyklopedie: v 5 sv. / Redakce: Zefirov N. S. (šéfredaktor). - Moskva: Sovětská encyklopedie, 1995. - T. 4. - S. 531. - 639 s. — 20 000 výtisků. - ISBN 5-85270-039-8.
- ↑ Gupta CK Těžební metalurgie vzácných zemin / CK Gupta, N. Krishnamurthy. - CRC Press, 2005. - S. 504. - ISBN 0-415-33340-7 .
- ↑ Lanthanidy
- ↑ Obrovský potenciál hlubinného bahna jako zdroje prvků vzácných zemin . Staženo 1. 1. 2019. Archivováno z originálu 23. 1. 2019.
- ↑ Samsonov N.Yu., Semjagin I.N. Přehled světového a ruského trhu kovů vzácných zemin (rus.) . Archivováno z originálu 2. října 2016.
- ↑ Dynamika cen pro REM 2011-2012. . tdm96.ru. Získáno 1. října 2016. Archivováno z originálu 2. října 2016.
- ↑ Přehled trhu REM 2016. . tdm96.ru. Získáno 1. října 2016. Archivováno z originálu 2. října 2016.
- ↑ Terbium archivováno 5. března 2016 na Wayback Machine - Technologie materiálů a krystaly pro výzkum, vývoj a výrobu - Archivováno 13. listopadu 2014 na Wayback Machine .
- ↑ Hledat - terbium . Získáno 19. září 2020. Archivováno z originálu dne 6. března 2021.
- ↑ Poluektov N. S., Kononenko L. I., Efryushina N. P., Beltyukova S. V. Spektrofotometrické a luminiscenční metody pro stanovení lanthanoidů. Kyjev, Naukova Dumka, 1989.
- ↑ Hammond CR The Elements // 81. — tisk CRC.
Odkazy
 Slovníky a encyklopedie | |
|---|---|
| V bibliografických katalozích |
| Periodický systém chemických prvků D. I. Mendělejeva | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Řady elektrochemické aktivity kovů | |
|---|---|
|
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , | |