Terbioapartenas al la kategorio de pezaj raraj teroj, kun malalta abundeco en la terkrusto je nur 1.1 ppm.Terbia oksidokonsistigas malpli ol 0.01% de la totalaj raraj teroj. Eĉ en la peza rara tero kun alta itrio-jona enhavo kaj la plej alta terbia enhavo, la terbia enhavo konsistigas nur 1.1-1.2% de la totalo.rara tero, indikante ke ĝi apartenas al la "nobla" kategorio derara teroelementoj. Dum pli ol 100 jaroj ekde la malkovro de terbio en 1843, ĝia malabundeco kaj valoro malhelpis ĝian praktikan aplikon por longa tempo. Nur en la pasintaj 30 jarojterbiomontris sian unikan talenton.
Malkovrante Historion
La sveda kemiisto Carl Gustaf Mosander malkovris terbion en 1843. Li malkovris ĝiajn malpuraĵojn enyttriumoksidokajY2O3. Itrioestas nomita laŭ la vilaĝo Itby en Svedio. Antaŭ la apero de jona interŝanĝa teknologio, terbio ne estis izolita en sia pura formo.
Mossander unue dividiĝisyttriumoksidoen tri partojn, ĉiuj nomitaj laŭ ercoj:yttriumoksido, erbia oksido, kajterbia oksido. Terbia oksidoorigine konsistis el rozkolora parto, pro la elemento nun konata kielerbio. Erbia oksido(inkluzive de tio, kion ni nun nomas terbio) estis origine senkolora parto en solvaĵo. La nesolvebla oksido de ĉi tiu elemento estas konsiderata bruna.
Pli postaj laboristoj trovis malfacile observi etajn senkolorajn “erbia oksido“, sed la solvebla rozkolora parto ne povas esti ignorata. La debato pri la ekzisto deerbia oksidoplurfoje reaperis. En la kaoso, la originala nomo estis inversigita kaj la interŝanĝo de nomoj blokiĝis, do la rozkolora parto estis fine menciita kiel solvaĵo enhavanta erbion (en la solvaĵo, ĝi estis rozkolora). Nun oni kredas, ke laboristoj, kiuj uzas natrian disulfidon aŭ kalian sulfaton por forigi cerian dioksidon deyttriumoksidopretervole turniĝiterbioen cerion enhavantan precipitaĵojn. Nuntempe konata kiel'terbio', nur ĉirkaŭ 1% de la originaloyttriumoksidoĉeestas, sed tio sufiĉas por transdoni helflavan koloron alyttriumoksidoTial,terbioestas sekundara komponanto, kiu komence enhavis ĝin, kaj ĝi estas kontrolata de siaj tujaj najbaroj,gadoliniokajdisprosio.
Poste, kiam ajn aliarara teroelementoj estis apartigitaj el ĉi tiu miksaĵo, sendepende de la proporcio de la oksido, la nomo terbio estis konservita ĝis fine, la bruna oksido deterbioestis akirita en pura formo. Esploristoj en la 19-a jarcento ne uzis ultraviolan fluoreskan teknologion por observi brile flavajn aŭ verdajn nodetojn (III), faciligante la rekonon de terbio en solidaj miksaĵoj aŭ solvaĵoj.
Elektrona konfiguracio
Elektronika aranĝo:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
La elektronika aranĝo deterbioestas [Xe]₆₂s²⁴f₀. Normale, nur tri elektronoj povas esti forigitaj antaŭ ol la nuklea ŝargo fariĝas tro granda por esti plue jonigita. Tamen, en la kazo deterbio, la duonplenaterbiopermesas plian jonigon de la kvara elektrono en la ĉeesto de tre forta oksidanto kiel ekzemple fluora gaso.
Metalo
Terbioestas arĝentblanka raratera metalo kun duktileco, dureco kaj moleco, kiun oni povas tranĉi per tranĉilo. Fandopunkto 1360 ℃, bolpunkto 3123 ℃, denseco 8229 4kg/m³. Kompare kun fruaj lantanidaj elementoj, ĝi estas relative stabila en la aero. La naŭa elemento el lantanidaj elementoj, terbio, estas tre ŝargita metalo, kiu reagas kun akvo por formi hidrogenan gason.
En la naturo,terbioneniam estis trovita kiel libera elemento, ĉeestanta en malgrandaj kvantoj en fosfora cerio-toriosablo kaj silicia berilio-itrioerco.Terbiokunekzistas kun aliaj rarateraj elementoj en monazita sablo, kun ĝenerale 0.03% terbia enhavo. Aliaj fontoj inkluzivas itriofosfaton kaj rarateran oron, kiuj ambaŭ estas miksaĵoj de oksidoj enhavantaj ĝis 1% terbion.
Apliko
La apliko deterbioplejparte implikas altteknologiajn kampojn, kiuj estas teknologie intensaj kaj sciointensaj pintnivelaj projektoj, same kiel projektojn kun signifaj ekonomiaj avantaĝoj, kun allogaj disvolviĝaj perspektivoj.
La ĉefaj aplikaj areoj inkluzivas:
(1) Uzata en la formo de miksitaj raraj teroj. Ekzemple, ĝi estas uzata kiel raratera sterkaĵo kaj furaĝaldonaĵo por agrikulturo.
(2) Aktiviganto por verda pulvoro en tri primaraj fluoreskaj pulvoroj. Modernaj optoelektronikaj materialoj postulas la uzon de tri bazaj koloroj de fosforoj, nome ruĝa, verda kaj blua, kiuj povas esti uzataj por sintezi diversajn kolorojn. Kajterbioestas nemalhavebla komponanto en multaj altkvalitaj verdaj fluoreskaj pulvoroj.
(3) Uzata kiel magneto-optika stokmaterialo. Maldikaj filmoj el amorfaj terbiaj transirmetalaj alojoj estas uzataj por fabriki alt-efikecajn magneto-optikajn diskojn.
(4) Fabrikado de magnetoptika vitro. La rotacia vitro de Faraday enhavanta terbion estas ŝlosila materialo por fabrikado de rotaciiloj, izolatoroj kaj cirkuliloj en laserteknologio.
(5) La disvolviĝo kaj evoluigo de terbia disprosia feromagnetostriktiva alojo (TerFenol) malfermis novajn aplikojn por terbio.
Por agrikulturo kaj bredado
Rara teroterbiopovas plibonigi la kvaliton de kultivaĵoj kaj pliigi la rapidecon de fotosintezo ene de certa koncentriĝintervalo. La kompleksoj de terbio havas altan biologian aktivecon, kaj la ternaraj kompleksoj deterbio, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, havas bonajn kontraŭbakteriajn kaj baktericidajn efikojn kontraŭ Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, kaj Escherichia coli, kun larĝspektraj kontraŭbakteriaj ecoj. La studo de ĉi tiuj kompleksoj provizas novan esplordirekton por modernaj baktericidaj medikamentoj.
Uzata en la kampo de luminesko
Modernaj optoelektronikaj materialoj postulas la uzon de tri bazaj koloroj de fosforo, nome ruĝa, verda kaj blua, kiuj povas esti uzataj por sintezi diversajn kolorojn. Kaj terbio estas nemalhavebla komponanto en multaj altkvalitaj verdaj fluoreskaj pulvoroj. Se la naskiĝo de raratera kolortelevida ruĝa fluoreska pulvoro stimulis la postulon jeitriokajeŭropio, tiam la apliko kaj disvolviĝo de terbio estis antaŭenigitaj per raraj teroj tri primaraj koloroj verda fluoreska pulvoro por lampoj. Komence de la 1980-aj jaroj, Philips inventis la unuan kompaktan energiŝparan fluoreskan lampon en la mondo kaj rapide reklamis ĝin tutmonde. Tb3+-jonoj povas elsendi verdan lumon kun ondolongo de 545 nm, kaj preskaŭ ĉiuj raraj teroj verdaj fluoreskaj pulvoroj uzasterbio, kiel aktivigilo.
La verda fluoreska pulvoro uzata por katodradiaj tuboj (CRT) de koloraj televidoj ĉiam estis ĉefe bazita sur malmultekosta kaj efika zinka sulfido, sed terbia pulvoro ĉiam estis uzata kiel verda pulvoro por projekciaj koloraj televidoj, kiel ekzemple Y2SiO5:Tb3+, Y3 (Al, Ga)5O12:Tb3+, kaj LaOBr:Tb3+. Kun la disvolviĝo de grand-ekrana altdifina televido (HDTV), ankaŭ alt-efikecaj verdaj fluoreskaj pulvoroj por CRT-oj estas disvolvataj. Ekzemple, hibrida verda fluoreska pulvoro estis disvolvita eksterlande, konsistanta el Y3 (Al, Ga)5O12:Tb3+, LaOCl:Tb3+, kaj Y2SiO5:Tb3+, kiuj havas bonegan lumineskan efikecon ĉe alta kurentdenseco.
La tradicia rentgen-fluoreska pulvoro estas kalcia volframo. En la 1970-aj kaj 1980-aj jaroj, rarateraj fluoreskaj pulvoroj por sensivigaj ekranoj estis evoluigitaj, kiel ekzempleterbio,aktivigita lantana sulfida oksido, terbio-aktivigita lantana bromida oksido (por verdaj ekranoj), kaj terbio-aktivigita itria sulfida oksido. Kompare kun kalcia volframo, raratera fluoreska pulvoro povas redukti la tempon de rentgen-surradiado por pacientoj je 80%, plibonigi la distingivon de rentgen-filmoj, plilongigi la vivdaŭron de rentgen-tuboj kaj redukti energikonsumon. Terbio ankaŭ estas uzata kiel fluoreska pulvora aktivigilo por medicinaj rentgen-plibonigaj ekranoj, kiu povas multe plibonigi la sentemon de rentgen-konverto en optikajn bildojn, plibonigi la klarecon de rentgen-filmoj kaj multe redukti la eksponan dozon de rentgen-radioj al la homa korpo (je pli ol 50%).
Terbioankaŭ estas uzata kiel aktivigilo en la blanka LED-fosforo ekscitita per blua lumo por nova duonkonduktaĵa lumigado. Ĝi povas esti uzata por produkti terbiajn aluminiajn magnetajn optikajn kristalajn fosforojn, uzante bluajn lum-elsendantajn diodojn kiel ekscitajn lumfontojn, kaj la generita fluoresko estas miksita kun la ekscita lumo por produkti puran blankan lumon.
La elektrolumineskaj materialoj faritaj el terbio ĉefe inkluzivas zinkan sulfidan verdan fluoreskan pulvoron kunterbiokiel la aktivigilo. Sub ultraviola surradiado, organikaj kompleksoj de terbio povas elsendi fortan verdan fluoreskon kaj povas esti uzataj kiel maldikaj filmaj elektrolumineskaj materialoj. Kvankam signifa progreso estis farita en la studo derara teroorganikaj kompleksaj elektrolumineskaj maldikaj filmoj, ankoraŭ ekzistas certa breĉo de praktikeco, kaj esplorado pri rarateraj organikaj kompleksaj elektrolumineskaj maldikaj filmoj kaj aparatoj estas ankoraŭ profunda.
La fluoreskaj karakterizaĵoj de terbio ankaŭ estas uzataj kiel fluoreskaj sondiloj. La interago inter la komplekso de ofloksacino-terbio (Tb3+) kaj la deoksiribonuklea acido (DNA) estis studita uzante fluoreskajn kaj sorbajn spektrojn, kiel ekzemple la fluoreskan sondilon de ofloksacino-terbio (Tb3+). La rezultoj montris, ke la ofloksacino-Tb3+-sondilo povas formi sulkon ligante sin kun DNA-molekuloj, kaj la deoksiribonuklea acido povas signife plifortigi la fluoreskon de la ofloksacino-Tb3+-sistemo. Surbaze de ĉi tiu ŝanĝo, oni povas determini la deoksiribonuklean acidon.
Por magneto-optikaj materialoj
Materialoj kun Faraday-efiko, ankaŭ konataj kiel magneto-optikaj materialoj, estas vaste uzataj en laseroj kaj aliaj optikaj aparatoj. Ekzistas du komunaj tipoj de magneto-optikaj materialoj: magneto-optikaj kristaloj kaj magneto-optika vitro. Inter ili, magneto-optikaj kristaloj (kiel itrio-fera grenato kaj terbio-galia grenato) havas la avantaĝojn de alĝustigebla funkcia frekvenco kaj alta termika stabileco, sed ili estas multekostaj kaj malfacile fabrikeblaj. Krome, multaj magneto-optikaj kristaloj kun altaj Faraday-rotaciaj anguloj havas altan sorbadon en la mallonga onda gamo, kio limigas ilian uzon. Kompare kun magneto-optikaj kristaloj, magneto-optika vitro havas la avantaĝon de alta transmitanco kaj estas facile transformebla en grandajn blokojn aŭ fibrojn. Nuntempe, magneto-optikaj vitroj kun alta Faraday-efiko estas ĉefe rarateraj jonoj dopitaj vitroj.
Uzata por magnetaj optikaj stokadmaterialoj
En la lastaj jaroj, kun la rapida disvolviĝo de multmedia kaj oficeja aŭtomatigo, la postulo je novaj altkapacitaj magnetaj diskoj kreskas. Maldikaj filmoj el amorfa metalo terbia transira metala alojo estas uzataj por fabriki alt-efikecajn magneto-optikajn diskojn. Inter ili, la maldika filmo el TbFeCo-alojo havas la plej bonan rendimenton. Terbio-bazitaj magneto-optikaj materialoj estas produktitaj grandskale, kaj magneto-optikaj diskoj faritaj el ili estas uzataj kiel komputilaj memorkomponentoj, kun memorkapacito pliigita je 10-15-oblo. Ili havas la avantaĝojn de granda kapacito kaj rapida alirrapideco, kaj povas esti viŝitaj kaj kovritaj dekojn da miloj da fojoj kiam uzataj por alt-densecaj optikaj diskoj. Ili estas gravaj materialoj en elektronika informa memorteknologio. La plej ofte uzata magneto-optika materialo en la videblaj kaj preskaŭ-infraruĝaj bendoj estas la unu-kristala Terbia Galia Grenato (TGG), kiu estas la plej bona magneto-optika materialo por fari Faraday-rotacilojn kaj izoliloj.
Por magneto-optika vitro
Faraday-magnetooptika vitro havas bonan travideblecon kaj izotropion en la videblaj kaj infraruĝaj regionoj, kaj povas formi diversajn kompleksajn formojn. Ĝi estas facile produktebla grand-dimensiajn produktojn kaj povas esti tirita en optikajn fibrojn. Tial, ĝi havas larĝajn aplikajn perspektivojn en magnetooptikaj aparatoj kiel magnetooptikaj izoliloj, magnetooptikaj modulatoroj kaj fibrooptikaj kurentsensiloj. Pro sia granda magneta momento kaj malgranda sorba koeficiento en la videbla kaj infraruĝa gamo, Tb3+-jonoj fariĝis ofte uzataj rarateraj jonoj en magnetooptikaj vitroj.
Terbia disprozia feromagnetostriktiva alojo
Fine de la 20-a jarcento, kun la kontinua profundiĝo de la monda teknologia revolucio, novaj materialoj por aplikoj de raraj teroj rapide aperis. En 1984, la Ŝtata Universitato de Iovao, la Laboratorio Ames de la Usona Departemento pri Energio, kaj la Esplorcentro pri Surfacaj Armiloj de la Usona Mararmeo (el kiu devenis la ĉefa personaro de la poste establita Edge Technology Corporation (ET REMA)) kunlaboris por disvolvi novan inteligentan materialon por raraj teroj, nome terbian disprosian feromagnetan magnetostriktivan materialon. Ĉi tiu nova inteligenta materialo havas bonegajn karakterizaĵojn por rapida konvertado de elektra energio en mekanikan energion. La subakvaj kaj elektroakustikaj transduktiloj faritaj el ĉi tiu giganta magnetostriktiva materialo estis sukcese agorditaj en ŝipaj ekipaĵoj, laŭtparoliloj por detekti naftoputojn, bruo- kaj vibradkontrolsistemoj, kaj oceanesploraj kaj subteraj komunikaj sistemoj. Tial, tuj kiam la terbian disprosian feran gigantan magnetostriktivan materialon naskiĝis, ĝi ricevis vastan atenton de industriigitaj landoj tra la mondo. Edge Technologies en Usono komencis produkti terbiajn disprosiajn ferajn gigantajn magnetostriktivajn materialojn en 1989 kaj nomis ilin Terfenol D. Poste, Svedio, Japanio, Rusio, Britio kaj Aŭstralio ankaŭ evoluigis terbiajn disprosiajn ferajn gigantajn magnetostriktivajn materialojn.
El la historio de la disvolviĝo de ĉi tiu materialo en Usono, kaj la invento de la materialo kaj ĝiaj fruaj monopolaj aplikoj estas rekte rilataj al la milita industrio (kiel ekzemple la mararmeo). Kvankam la ĉinaj militaj kaj defendaj departementoj iom post iom plifortigas sian komprenon pri ĉi tiu materialo, tamen, kun la signifa plibonigo de la ampleksa nacia forto de Ĉinio, la postulo por atingi 21-jarcentan militan konkurencivan strategion kaj plibonigi la ekipaĵnivelojn certe estos tre urĝa. Tial, la ĝeneraligita uzo de terbiaj disprosiaj feraj gigantaj magnetostriktivaj materialoj fare de la militaj kaj naciaj defendaj departementoj estos historia neceso.
Mallonge, la multaj bonegaj ecoj deterbioigas ĝin nemalhavebla membro de multaj funkciaj materialoj kaj neanstataŭigebla pozicio en iuj aplikaj kampoj. Tamen, pro la alta prezo de terbio, homoj studis kiel eviti kaj minimumigi la uzon de terbio por redukti produktokostojn. Ekzemple, rarateraj magneto-optikaj materialoj ankaŭ devus uzi malaltkostajndisprozio ferokobalto aŭ gadolinio terbio kobalto kiel eble plej multe; Provu redukti la enhavon de terbio en la verda fluoreska pulvoro, kiun oni devas uzi. Prezo fariĝis grava faktoro, kiu limigas la vastan uzon deterbioSed multaj funkciaj materialoj ne povas rezigni pri ĝi, do ni devas aliĝi al la principo "uzi bonan ŝtalon sur la klingo" kaj provi ŝpari la uzon deterbiokiel eble plej multe.
Afiŝtempo: 25-a de oktobro 2023