Terbumtermasuk dalam kategori tanah jarang yang berat, dengan kelimpahan rendah di kerak bumi hanya 1,1 ppm.Terbium oksidamenyumbang kurang dari 0,01% dari total tanah jarang. Bahkan dalam tipe Ion Yttrium tinggi bijih tanah jarang berat dengan kandungan terbum tertinggi, kandungan terbum hanya menyumbang 1,1-1,2% dari totaltanah jarang, menunjukkan bahwa itu milik kategori "mulia"tanah jarangelemen. 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 ituterbumtelah menunjukkan bakatnya yang unik.
Menemukan Sejarah
Ahli kimia Swedia Carl Gustaf Mosander menemukan terbum pada tahun 1843. Dia menemukan kotorannyayttrium oksidaDanY2O3. Yttriumdinamai desa Itby di Swedia. Sebelum munculnya teknologi pertukaran ion, Terbium tidak terisolasi dalam bentuknya yang murni.
Mossander pertama kali terbagiyttrium oksidamenjadi tiga bagian, semua dinamai bijih:yttrium oksida, Erbium oksida, DanTerbium oksida. Terbium oksidaawalnya terdiri dari bagian merah muda, karena elemen yang sekarang dikenal sebagaiErbium. Erbium oksida(Termasuk apa yang sekarang kita sebut terbum) awalnya merupakan bagian yang tidak berwarna dalam solusi. Oksida yang tidak larut dari elemen ini dianggap coklat.
Pekerja kemudian merasa sulit untuk mengamati kecil tidak berwarna "Erbium oksida“, Tetapi bagian merah muda yang larut tidak dapat diabaikan. Perdebatan tentang keberadaanErbium oksidatelah berulang kali muncul. 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 disulfida atau kalium sulfat untuk menghilangkan cerium dioksidayttrium oksidaBeralih secara tidak sengajaterbummenjadi cerium yang mengandung endapan. Saat ini dikenal sebagai 'terbum', hanya sekitar 1% dari yang asliyttrium oksidahadir, tetapi ini cukup untuk mengirimkan warna kuning mudayttrium oksida. Karena itu,terbumadalah komponen sekunder yang awalnya memuatnya, dan dikendalikan oleh tetangga terdekatnya,GadoliniumDanDysprosium.
Setelah itu, setiap kali lainnyatanah jarangUnsur -unsur dipisahkan dari campuran ini, terlepas dari proporsi oksida, nama Terbium dipertahankan sampai akhirnya, oksida coklatterbumdiperoleh 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
Tata letak elektronik:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Pengaturan elektronikterbumadalah [xe] 6S24F9. Biasanya, hanya tiga elektron yang dapat dihilangkan sebelum muatan nuklir menjadi terlalu besar untuk diintiisasi lebih lanjut. Namun, dalam kasusterbum, semi terisiterbummemungkinkan untuk ionisasi lebih lanjut dari elektron keempat dengan adanya oksidan yang sangat kuat seperti gas fluor.
Logam
Terbumadalah 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 elemen lantanida awal, relatif stabil di udara. Elemen kesembilan elemen lanthanide, terbum, adalah logam yang sangat bermuatan yang bereaksi dengan air untuk membentuk gas hidrogen.
Di alam,terbumbelum pernah ditemukan sebagai elemen bebas, hadir dalam jumlah kecil dalam pasir cerium torium fosfor dan silikon berilium yttrium bijih.Terbumhidup berdampingan dengan elemen tanah jarang lainnya di pasir monasit, dengan kandungan terbum yang umumnya 0,03%. Sumber lain termasuk yttrium fosfat dan emas tanah jarang, yang keduanya merupakan campuran oksida yang mengandung hingga 1% terbum.
Aplikasi
PenerapanterbumSebagian besar melibatkan bidang-bidang berteknologi tinggi, yang merupakan proyek intensif teknologi dan intensif pengetahuan, serta proyek-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. Danterbumadalah komponen yang sangat diperlukan dalam banyak bubuk fluoresen hijau berkualitas tinggi.
(3) Digunakan sebagai bahan penyimpanan optik magneto. Film tipis logam logam amorf transisi logam telah digunakan untuk memproduksi cakram optik magneto 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
Tanah jarangterbumdapat meningkatkan kualitas tanaman dan meningkatkan laju fotosintesis dalam kisaran konsentrasi tertentu. Kompleks Terbium memiliki aktivitas biologis yang tinggi, dan kompleks ternerterbum, TB (ALA) 3BENIM (CLO4) 3-3H2O, memiliki efek antibakteri dan bakterisidal yang baik pada Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, dan Escherichia coli, dengan sifat antibakteri spektrum luas. Studi kompleks ini 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 permintaanyttriumDanEropa, kemudian aplikasi dan pengembangan terbum telah dipromosikan oleh bubuk fluorescent hijau jarang bumi tiga 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 bubuk fluoresen hijau tanah jarang digunakanterbum, sebagai aktivator.
Bubuk fluorescent hijau yang digunakan untuk tabung sinar katoda TV warna (CRT) selalu terutama didasarkan pada seng sulfida yang murah dan efisien, tetapi bubuk terbum selalu digunakan sebagai proyeksi warna TV hijau, seperti y2sio5: tb3+, y3 (al, ga) 5o12: tb3+, dan laobr: tb3+. 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, bubuk fluoresen tanah jarang untuk layar sensitisasi dikembangkan, sepertiterbum, Lanthanum sulfida oksida yang diaktifkan, lanthanum bromida oksida teraktif teraktif (untuk layar hijau), dan terbium diaktifkan yttrium sulfida oksida. Dibandingkan dengan kalsium tungstate, bubuk fluoresen tanah jarang dapat mengurangi waktu iradiasi sinar-X untuk pasien dengan 80%, meningkatkan resolusi film x-ray, memperpanjang umur tabung sinar-X, 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%).
Terbumjuga 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 murni murni murni putih murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni murni
Bahan elektroluminescent yang terbuat dari terbum terutama termasuk bubuk fluorescent hijau seng sulfida denganterbumsebagai 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 studitanah jarangFilm tipis elektroluminescent kompleks organik, masih ada celah tertentu dari kepraktisan, dan penelitian tentang film tipis dan perangkat elektroluminescent kompleks organik rare rare complex masih mendalam.
Karakteristik fluoresensi terbum juga digunakan sebagai probe fluoresensi. Interaksi antara kompleks terbinoksin terbum (Tb3+) dan asam deoksiribonukleat (DNA) dipelajari menggunakan fluoresensi dan spektrum serapan, seperti probe fluoresensi dari terbumloksin terbum (TB3+). Hasil penelitian menunjukkan bahwa probe TB3+ofloxacin dapat membentuk pengikatan alur dengan molekul DNA, dan asam deoksiribonukleat dapat secara signifikan meningkatkan fluoresensi sistem TB3+Ofloxacin. Berdasarkan perubahan ini, asam deoksiribonukleat 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 tipis logam logam amorf transisi logam telah digunakan untuk memproduksi cakram optik magneto berkinerja 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 terus menerus dari revolusi teknologi dunia, bahan aplikasi tanah jarang baru muncul dengan cepat. Pada tahun 1984, Iowa State University, Laboratorium Ames dari Departemen Energi AS, dan Pusat Penelitian Senjata Permukaan Angkatan Laut AS (dari mana personel utama dari EDGE Technology Corporation (ET REMA) yang kemudian datang) berkolaborasi untuk mengembangkan material magnetis yang cerdas di bumi yang baru, yaitu. Bahan cerdas 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, dengan peningkatan yang signifikan dari kekuatan nasional China yang komprehensif, permintaan untuk mencapai strategi kompetitif militer abad ke -21 dan peningkatan tingkat peralatan pasti 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 luar biasaterbumJadikan 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. Misalnya, bahan magneto-optik tanah jarang juga harus menggunakan berbiaya rendahBesi disprosiumkobalt 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 luasterbum. Tetapi banyak bahan fungsional yang tidak dapat dilakukan tanpanya, jadi kita harus mematuhi prinsip "menggunakan baja yang baik pada bilah" dan mencoba menyimpan penggunaanterbumsebanyak mungkin.
Waktu pos: Oktober-25-2023