Terbummilik kategori beratBumi jarang, dengan kelimpahan rendah di kerak bumi hanya pada 1,1 ppm. Terbium oksida menyumbang kurang dari 0,01% dari total tanah jarang. Bahkan dalam tipe Ion Yttrium tinggi bijih tanah langka berat dengan kandungan terbum tertinggi, kandungan terbum hanya menyumbang 1,1-1,2% dari total tanah jarang, yang menunjukkan bahwa itu termasuk dalam kategori "mulia" dari unsur-unsur tanah jarang. Selama lebih dari 100 tahun sejak penemuan Terbium pada tahun 1843, kelangkaan dan nilainya telah mencegah aplikasi praktisnya untuk waktu yang lama. Hanya dalam 30 tahun terakhir Terbium telah menunjukkan bakatnya yang unik。
Menemukan Sejarah
Ahli kimia Swedia Carl Gustaf Mosander menemukan terbum pada tahun 1843. Dia menemukan kotorannyaYttrium (III) oksidaDanY2O3. Yttrium dinamai desa Ytterby di Swedia. Sebelum munculnya teknologi pertukaran ion, Terbium tidak terisolasi dalam bentuknya yang murni.
Mosant pertama kali membagi yttrium (iii) oksida menjadi tiga bagian, semua dinamai bijih: yttrium (iii) oksida,Erbium (III) oksida, dan terbum oksida. Terbium oksida awalnya terdiri dari bagian merah muda, karena elemen yang sekarang dikenal sebagai Erbium. “Erbium (III) oksida” (termasuk apa yang sekarang kita sebut terbum) pada awalnya adalah bagian yang pada dasarnya tidak berwarna dalam solusi. Oksida yang tidak larut dari elemen ini dianggap coklat.
Para pekerja kemudian hampir tidak bisa mengamati "erbium (III) oksida" yang tidak berwarna, tetapi bagian merah muda yang larut tidak dapat diabaikan. Perdebatan tentang keberadaan oksida Erbium (III) telah muncul berulang kali. Dalam kekacauan, nama aslinya terbalik dan pertukaran nama macet, sehingga bagian merah muda akhirnya disebut sebagai solusi yang mengandung Erbium (dalam solusi, berwarna merah muda). Sekarang diyakini bahwa pekerja yang menggunakan natrium bisulfat atau kalium sulfat mengambilCerium (iv) oksidaKeluar dari yttrium (III) oksida dan secara tidak sengaja mengubah terbum menjadi sedimen yang mengandung cerium. Hanya sekitar 1% dari yttrium asli (III) oksida, sekarang dikenal sebagai "terbum", sudah cukup untuk melewati warna kekuningan ke yttrium (III) oksida. Oleh karena itu, Terbium adalah komponen sekunder yang awalnya mengandungnya, dan dikendalikan oleh tetangga dekatnya, gadolinium dan disprosium.
Setelah itu, setiap kali elemen tanah jarang lainnya dipisahkan dari campuran ini, terlepas dari proporsi oksida, nama terbum dipertahankan sampai akhirnya, oksida coklat terbum diperoleh dalam bentuk murni. Para peneliti di abad ke -19 tidak menggunakan teknologi fluoresensi ultraviolet untuk mengamati nodul kuning atau hijau cerah (III), sehingga memudahkan terbum untuk dikenali dalam campuran atau solusi padat.
Konfigurasi Elektron
Konfigurasi Elektron:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Konfigurasi elektron terbum adalah [xe] 6S24F9. Biasanya, hanya tiga elektron yang dapat dihilangkan sebelum muatan nuklir menjadi terlalu besar untuk diintionisasi lebih lanjut, tetapi dalam kasus terbum, terbum semi yang diisi memungkinkan elektron keempat diintiisasi lebih lanjut dengan adanya oksidan yang sangat kuat seperti gas fluor.
Terbium adalah logam tanah jarang putih perak dengan daktilitas, ketangguhan, dan kelembutan yang dapat dipotong dengan pisau. Titik lebur 1360 ℃, titik didih 3123 ℃, kepadatan 8229 4kg/m3. Dibandingkan dengan lantanida awal, relatif stabil di udara. Sebagai elemen kesembilan lanthanide, terbum adalah logam dengan listrik yang kuat. Bereaksi dengan air untuk membentuk hidrogen.
Di alam, terbum tidak pernah ditemukan sebagai elemen bebas, sejumlah kecil yang ada di pasir fosfoserium torium dan gadolinit. Terbium hidup berdampingan dengan elemen tanah jarang lainnya di pasir monasit, dengan kandungan terbum yang umumnya 0,03%. Sumber lain adalah xenotime dan bijih emas langka hitam, yang keduanya merupakan campuran oksida dan mengandung hingga 1% terbum.
Aplikasi
Penerapan Terbium sebagian besar melibatkan bidang-bidang berteknologi tinggi, yang merupakan proyek intensif teknologi dan pengetahuan intensif, serta proyek dengan manfaat ekonomi yang signifikan, dengan prospek pembangunan yang menarik.
Area aplikasi utama meliputi:
(1) digunakan dalam bentuk tanah jarang campuran. Misalnya, ini digunakan sebagai pupuk senyawa tanah jarang dan aditif pakan untuk pertanian.
(2) Aktivator untuk bubuk hijau dalam tiga bubuk fluoresen primer. Bahan optoelektronik modern membutuhkan penggunaan tiga warna dasar fosfor, yaitu merah, hijau, dan biru, yang dapat digunakan untuk mensintesis berbagai warna. Dan Terbium adalah komponen yang sangat diperlukan dalam banyak bubuk fluoresen hijau berkualitas tinggi.
(3) Digunakan sebagai bahan penyimpanan optik magneto. Film tipis logam logam logam amorf telah digunakan untuk memproduksi cakram magneto-optik berkinerja tinggi.
(4) Membuat kaca optik magneto. Kaca rotasi Faraday yang mengandung terbum adalah bahan utama untuk pembuatan rotator, isolator, dan sirkulator dalam teknologi laser.
(5) Perkembangan dan pengembangan paduan Terbium Dysprosium Ferromagnetostrictive (Terfenol) telah membuka aplikasi baru untuk Terbium.
Untuk pertanian dan peternakan hewan
Terbium tanah jarang dapat meningkatkan kualitas tanaman dan meningkatkan laju fotosintesis dalam kisaran konsentrasi tertentu. Kompleks terbum memiliki aktivitas biologis yang tinggi. Kompleks Ternary dari Terbium, TB (ALA) 3BENIM (CLO4) 3 · 3H2O, memiliki efek antibakteri dan bakterisidal yang baik pada Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis dan Escherichia coli. Mereka memiliki spektrum antibakteri yang luas. Studi kompleks tersebut memberikan arah penelitian baru untuk obat bakterisida modern.
Digunakan di bidang pendaran
Bahan optoelektronik modern membutuhkan penggunaan tiga warna dasar fosfor, yaitu merah, hijau, dan biru, yang dapat digunakan untuk mensintesis berbagai warna. Dan Terbium adalah komponen yang sangat diperlukan dalam banyak bubuk fluoresen hijau berkualitas tinggi. Jika kelahiran bubuk fluoresen merah TV warna tanah jarang telah merangsang permintaan untuk yttrium dan Eropa, maka aplikasi dan pengembangan terbum telah dipromosikan oleh bubuk fluoresen hijau jarang bumi tiga warna untuk lampu. Pada awal 1980-an, Philips menemukan lampu fluoresen hemat energi pertama di dunia dan dengan cepat mempromosikannya secara global. Ion TB3+dapat memancarkan cahaya hijau dengan panjang gelombang 545nm, dan hampir semua fosfor hijau tanah jarang menggunakan terbum sebagai aktivator.
Fosfor hijau untuk tabung sinar katoda TV berwarna (CRT) selalu didasarkan pada seng sulfida, yang murah dan efisien, tetapi bubuk terbum selalu digunakan sebagai fosfor hijau untuk proyeksi TV warna, termasuk Y2SIO5 ∶ TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12 ∶ TB3+dan LAOB3+, Y3 (AL, GA) 5O12 ∶ TB3+dan LAOBR ∶ TB3+, GA). Dengan pengembangan televisi definisi tinggi layar besar (HDTV), bubuk fluoresen hijau berkinerja tinggi untuk CRT juga sedang dikembangkan. Sebagai contoh, bubuk fluorescent hijau hibrida telah dikembangkan di luar negeri, yang terdiri dari Y3 (Al, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+, dan Y2SIO5: TB3+, yang memiliki efisiensi luminesensi yang sangat baik pada kepadatan arus tinggi.
Bubuk fluorescent X-ray tradisional adalah kalsium tungstate. Pada tahun 1970-an dan 1980-an, fosfor tanah jarang untuk layar yang mengintensifkan dikembangkan, seperti terbium yang diaktifkan sulfur lanthanum oksida, terbumlum diaktifkan bromin lanthanum oksida (untuk layar hijau), 80-an yang diaktifkan oleh sulfur (III) yang berkurangnya bubuk (III), dibandingkan dengan kalsium toradum sulfur (III), dibandingkan dengan kalsium toradum sulfur (III), dibandingkan dengan kalsium toradum sulfur (III), dibandingkan dengan kalsium toradum sulfur yttrium (III), dibandingkan dengan kalsium toradum sulfur yttrium, Resolusi film x-ray, memperpanjang umur tabung x-ray, dan mengurangi konsumsi energi. Terbium juga digunakan sebagai aktivator bubuk fluorescent untuk layar peningkatan sinar-X medis, yang dapat sangat meningkatkan sensitivitas konversi x-ray menjadi gambar optik, meningkatkan kejernihan film x-ray, dan sangat mengurangi dosis paparan sinar-X ke tubuh manusia (lebih dari 50%).
Terbium juga digunakan sebagai aktivator dalam fosfor LED putih yang tereksitasi oleh cahaya biru untuk pencahayaan semikonduktor baru. Ini dapat digunakan untuk menghasilkan fosfor kristal optik aluminium magneto magneto, menggunakan dioda pemancar cahaya biru sebagai sumber cahaya eksitasi, dan fluoresensi yang dihasilkan dicampur dengan cahaya eksitasi untuk menghasilkan cahaya putih murni.
Bahan elektroluminescent yang terbuat dari terbum terutama termasuk fosfor hijau seng sulfida dengan terbum sebagai aktivator. Di bawah iradiasi ultraviolet, kompleks organik terbum dapat memancarkan fluoresensi hijau yang kuat dan dapat digunakan sebagai bahan elektroluminescent film tipis. Meskipun kemajuan yang signifikan telah dibuat dalam studi film tipis elektroluminescent kompleks organik rare, masih ada celah tertentu dari kepraktisan, dan penelitian tentang film tipis dan perangkat elektroluminescent elektroluminescent rare rare masih mendalam.
Karakteristik fluoresensi terbum juga digunakan sebagai probe fluoresensi. Sebagai contoh, probe fluoresensi terbumin (TB3+) dari fluoresensi digunakan untuk mempelajari interaksi antara kompleks terbumin terbumin (Tb3+) dan DNA (DNA) dengan spektrum fluoresensi dan spektrum penyerapan yang menunjukkan bahwa dnaoks, dan probe yang mengikat dan. Sistem TB3+. Berdasarkan perubahan ini, DNA dapat ditentukan.
Untuk bahan optik magneto
Bahan dengan efek faraday, juga dikenal sebagai bahan magneto-optik, banyak digunakan dalam laser dan perangkat optik lainnya. Ada dua jenis bahan optik magneto yang umum: kristal optik magneto dan kaca optik magneto. Di antara mereka, kristal magneto-optik (seperti garnet besi yttrium dan garnet garnet Terbium) memiliki keunggulan frekuensi operasi yang dapat disesuaikan dan stabilitas termal yang tinggi, tetapi harganya mahal dan sulit diproduksi. Selain itu, banyak kristal magneto-optik dengan sudut rotasi faraday tinggi memiliki penyerapan tinggi dalam kisaran gelombang pendek, yang membatasi penggunaannya. Dibandingkan dengan kristal optik magneto, kaca optik magneto memiliki keunggulan transmitansi tinggi dan mudah dibuat menjadi blok atau serat besar. Saat ini, kacamata magneto-optik dengan efek faraday tinggi terutama kacamata doped ion tanah jarang.
Digunakan untuk bahan penyimpanan optik magneto
Dalam beberapa tahun terakhir, dengan perkembangan cepat multimedia dan otomatisasi kantor, permintaan untuk cakram magnetik berkapasitas tinggi baru telah meningkat. Film paduan logam transisi logam amorf telah digunakan untuk memproduksi cakram magneto-optik kinerja tinggi. Di antara mereka, film tipis paduan TBFeco memiliki kinerja terbaik. Bahan magneto-optik berbasis terbum telah diproduksi dalam skala besar, dan cakram magneto-optik yang terbuat dari mereka digunakan sebagai komponen penyimpanan komputer, dengan kapasitas penyimpanan meningkat 10-15 kali. Mereka memiliki keuntungan dari kapasitas besar dan kecepatan akses cepat, dan dapat dihapus dan dilapisi puluhan ribu kali ketika digunakan untuk cakram optik dengan kepadatan tinggi. Mereka adalah bahan penting dalam teknologi penyimpanan informasi elektronik. Bahan magneto-optik yang paling umum digunakan dalam pita yang terlihat dan dekat-inframerah adalah Terbium Gallium Garnet (TGG) Single Crystal, yang merupakan bahan magneto-optik terbaik untuk membuat rotator dan isolator Faraday.
Untuk kaca optik magneto
Faraday Magneto Optical Glass memiliki transparansi dan isotropi yang baik di daerah yang terlihat dan inframerah, dan dapat membentuk berbagai bentuk kompleks. Sangat mudah untuk menghasilkan produk berukuran besar dan dapat ditarik ke dalam serat optik. Oleh karena itu, ia memiliki prospek aplikasi yang luas di perangkat optik magneto seperti isolator optik magneto, modulator optik magneto, dan sensor arus serat optik. Karena momen magnetiknya yang besar dan koefisien penyerapan kecil dalam kisaran yang terlihat dan inframerah, ion TB3+telah menjadi ion tanah jarang yang umum digunakan dalam kacamata optik magneto.
Terbium Dysprosium Ferromagnetostrictive Alloy
Pada akhir abad ke -20, dengan pendalaman revolusi ilmiah dan teknologi dunia, bahan -bahan terapan tanah jarang baru muncul dengan cepat. Pada tahun 1984, Universitas Negeri Iowa Amerika Serikat, Ames Laboratory dari Departemen Energi Amerika Serikat Amerika Serikat dan Pusat Penelitian Senjata Permukaan Angkatan Laut AS (personel utama dari Perusahaan Teknologi Edge Amerika yang didirikan kemudian (ET REMA) berasal dari pusat) bersama -sama bahan pintar magnetostriktif raksasa Dysprosium Dysprosium yang baru. Bahan pintar baru ini memiliki karakteristik yang sangat baik untuk mengubah energi listrik dengan cepat menjadi energi mekanik. Transduser bawah air dan elektro-akustik yang terbuat dari bahan magnetostriktif raksasa ini telah berhasil dikonfigurasi dalam peralatan angkatan laut, speaker deteksi sumur minyak, sistem kontrol kebisingan dan getaran, dan eksplorasi laut dan sistem komunikasi bawah tanah. Oleh karena itu, segera setelah materi magnetostriktif terburik terbum dysprosium lahir, ia mendapat perhatian luas dari negara -negara industri di seluruh dunia. Teknologi tepi di Amerika Serikat mulai memproduksi bahan -bahan raksasa dysprosium besi magnetostriktif Terbium pada tahun 1989 dan menamai mereka Terfenol D. Selanjutnya, Swedia, Jepang, Rusia, Inggris, dan Australia juga mengembangkan material magnetostriktif besi disprosium terbum.
Dari sejarah pengembangan materi ini di Amerika Serikat, baik penemuan materi dan aplikasi monopolistik awalnya secara langsung terkait dengan industri militer (seperti Angkatan Laut). Meskipun departemen militer dan pertahanan China secara bertahap memperkuat pemahaman mereka tentang materi ini. Namun, setelah kekuatan nasional China yang komprehensif meningkat secara signifikan, persyaratan untuk mewujudkan strategi kompetitif militer di abad ke -21 dan meningkatkan tingkat peralatan tentu akan sangat mendesak. Oleh karena itu, penggunaan raksasa zat besi dysprosium raksasa magnetostriktif terbanyak oleh departemen pertahanan militer dan nasional akan menjadi kebutuhan historis.
Singkatnya, banyak sifat yang sangat baik dari Terbium menjadikannya anggota yang sangat diperlukan dari banyak bahan fungsional dan posisi yang tak tergantikan di beberapa bidang aplikasi. Namun, karena tingginya harga terbum, orang telah mempelajari cara menghindari dan meminimalkan penggunaan terbum untuk mengurangi biaya produksi. Sebagai contoh, bahan magneto-optik tanah jarang juga harus menggunakan kobalt besi disprosium berbiaya rendah atau gadolinium terbum kobalt sebanyak mungkin; Cobalah untuk mengurangi kandungan terbum dalam bubuk fluorescent hijau yang harus digunakan. Harga telah menjadi faktor penting yang membatasi penggunaan terbum yang meluas. Tetapi banyak bahan fungsional yang tidak dapat dilakukan tanpanya, jadi kita harus mematuhi prinsip "menggunakan baja yang baik pada bilah" dan cobalah untuk menyimpan penggunaan terbum sebanyak mungkin.
Waktu posting: Jul-05-2023