Тербиумхүнд ангилалд хамаарнагазрын ховор элемент, дэлхийн царцдасын бага элбэг дэлбэг, ердөө 1.1 ppm. Тербийн исэл нь газрын ховор элементийн 0.01% -иас бага хувийг эзэлдэг. Их хэмжээний итри ионы төрлийн хүнд ховор металлын хүдэрт ч гэсэн тербиумын агууламж хамгийн их агуулагддаг ч нийт газрын ховор элементийн 1.1-1.2%-ийг л эзэлдэг нь газрын ховор элементийн “эрхэм” ангилалд багтаж байгааг харуулж байна. 1843 онд тербиумыг нээснээс хойш 100 гаруй жилийн турш түүний хомсдол, үнэ цэнэ нь практикт хэрэглэхэд удаан хугацаагаар саад болж байна. Сүүлийн 30 жилийн хугацаанд л тербиум өвөрмөц авьяасаа харуулсан.
Түүхийг нээх
Шведийн химич Карл Густаф Мосандер 1843 онд тербиумыг нээсэн бөгөөд түүний хольцыг олсон.Итриум (III) оксидболонY2O3. Итриумыг Шведийн Иттерби тосгоны нэрээр нэрлэсэн. Ион солилцооны технологи гарч ирэхээс өмнө terbium нь цэвэр хэлбэрээр тусгаарлагдаагүй байв.
Мосант эхлээд Итриум (III) ислийг гурван хэсэгт хуваасан бөгөөд бүгд хүдрийн нэрээр нэрлэгдсэн: Итриум (III) оксид,Эрбиум (III) оксид, ба terbium оксид. Тербийн исэл нь одоо эрби гэж нэрлэгддэг элементийн улмаас ягаан хэсгээс бүрддэг. "Эрбийн (III) исэл" (түүний дотор бидний одоо терби гэж нэрлэдэг) нь анхандаа уусмалын үндсэн өнгөгүй хэсэг байсан. Энэ элементийн уусдаггүй ислийг бор өнгөтэй гэж үздэг.
Хожим нь ажилчид өчүүхэн өнгөгүй "Эрбиум (III) исэл" -ийг бараг ажиглаж чадсангүй, харин уусдаг ягаан хэсгийг үл тоомсорлож чадсангүй. Эрбиум (III) оксид байгаа эсэх талаар маргаан удаа дараа гарч ирсэн. Эмх замбараагүй байдалд анхны нэр солигдож, нэр солих нь гацсан тул ягаан хэсгийг эцэст нь эрбиум агуулсан уусмал (уусмалд ягаан өнгөтэй байсан) гэж дурдсан байдаг. Одоо натрийн бисульфат эсвэл калийн сульфат хэрэглэдэг ажилчид авдаг гэж үздэгЦерийн (IV) исэлИтриум (III) исэлээс гарч, санамсаргүйгээр тербиумыг цери агуулсан тунадас болгон хувиргадаг. Одоо "терби" гэж нэрлэгддэг анхны Итриум(III) оксидын ердөө 1% орчим нь итриум(III) исэлд шаргал өнгөтэй болоход хангалттай. Тиймээс, terbium нь анхлан агуулагдаж байсан хоёрдогч бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд түүний ойрын хөршүүд болох гадолиниум ба диспрозиумаар хянагддаг.
Дараа нь энэ хольцоос бусад газрын ховор элементийг ялгах бүрт оксидын эзлэх хувь хэмжээнээс үл хамааран тербиумын нэрийг хадгалсаар эцэст нь тербийн бор ислийг цэвэр хэлбэрээр гаргаж авсан. 19-р зууны судлаачид тод шар эсвэл ногоон өнгийн зангилаа (III) ажиглахын тулд хэт ягаан туяаны флюресцент технологийг ашиглаагүй нь хатуу хольц эсвэл уусмалд тербиумыг танихад хялбар болгосон.
Электрон тохиргоо
Электрон тохиргоо:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Тербиумын электрон тохиргоо нь [Xe] 6s24f9. Ер нь цөмийн цэнэг хэт томрохоос өмнө зөвхөн 3 электроныг зайлуулж, улмаар иончлох боломжгүй боловч тербийн хувьд хагас дүүрсэн терби нь дөрөв дэх электроныг фторын хий зэрэг маш хүчтэй исэлдүүлэгч бодисуудын дэргэд иончлох боломжийг олгодог.
Тербиум нь хутгаар зүсэх уян хатан, бат бөх, зөөлөн шинж чанартай мөнгөн цагаан өнгийн ховор металл юм. Хайлах цэг 1360 ℃, буцлах температур 3123 ℃, нягт 8229 4кг/м3. Лантанидын эхэн үетэй харьцуулахад агаарт харьцангуй тогтвортой байдаг. Лантанидын ес дэх элемент болох тербиум нь хүчтэй цахилгаантай металл юм. Энэ нь устай урвалд орж устөрөгч үүсгэдэг.
Байгалийн хувьд тербиум нь чөлөөт элемент болох нь хэзээ ч олдоогүй бөгөөд багахан хэсэг нь фосфоцерийн торийн элс, гадолинитэд байдаг. Терби нь моназитын элсэнд бусад газрын ховор элементтэй зэрэгцэн оршдог ба ерөнхийдөө 0.03% терби агуулагддаг. Бусад эх үүсвэр нь ксенотим ба хар ховор алтны хүдэр бөгөөд эдгээр нь хоёулаа оксидын холимог бөгөөд 1% хүртэл тербиум агуулдаг.
Өргөдөл
Тербиумын хэрэглээ нь ихэвчлэн өндөр технологийн салбарууд болох технологи, мэдлэг шаардсан дэвшилтэт төслүүд, түүнчлэн эдийн засгийн үр өгөөжтэй, хөгжлийн таатай ирээдүйтэй төслүүдийг хамардаг.
Хэрэглээний үндсэн чиглэлүүд нь:
(1) Холимог газрын ховор элемент хэлбэрээр ашигласан. Тухайлбал, газар тариалангийн газрын ховор нийлмэл бордоо, тэжээлийн нэмэлт болгон ашигладаг.
(2) Гурван үндсэн флюресцент нунтаг дахь ногоон нунтаг идэвхжүүлэгч. Орчин үеийн оптоэлектроник материалууд нь янз бүрийн өнгийг нэгтгэхэд ашиглаж болох улаан, ногоон, цэнхэр гэсэн гурван үндсэн өнгөт фосфорыг ашиглахыг шаарддаг. Мөн terbium нь олон өндөр чанартай ногоон флюресцент нунтагуудын зайлшгүй бүрэлдэхүүн хэсэг юм.
(3) Соронзон оптик хадгалах материал болгон ашигладаг. Аморф металлын шилжилтийн металлын хайлш нимгэн хальсыг өндөр хүчин чадалтай соронзон-оптик диск үйлдвэрлэхэд ашигласан.
(4) Соронзон оптик шил үйлдвэрлэх. Тербиум агуулсан Фарадей эргэдэг шил нь лазер технологид эргүүлэгч, тусгаарлагч, эргэлтийн төхөөрөмж үйлдвэрлэх гол материал юм.
(5) Terbium dysprosium ferromagnetostrictive хайлшийг (TerFenol) боловсруулж, хөгжүүлснээр terbium-ийн шинэ хэрэглээ нээгдэв.
Газар тариалан, мал аж ахуйн зориулалттай
Ховор газрын тербиум нь ургацын чанарыг сайжруулж, тодорхой концентрацийн хүрээнд фотосинтезийн хурдыг нэмэгдүүлдэг. Terbium цогцолбор нь биологийн өндөр идэвхжилтэй байдаг. Тербиумын гурвалсан цогцолбор болох Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3 · 3H2O нь алтан стафилококк, нянгийн савханцар, гэдэсний савханцар зэрэгт нян устгах, нян устгах сайн нөлөөтэй. Тэд өргөн хүрээний бактерийн эсрэг үйлчилгээтэй. Ийм цогцолборыг судлах нь орчин үеийн нян устгах эмийн судалгааны шинэ чиглэлийг бий болгодог.
Гэрэлтүүлгийн салбарт ашигладаг
Орчин үеийн оптоэлектроник материалууд нь янз бүрийн өнгийг нэгтгэхэд ашиглаж болох улаан, ногоон, цэнхэр гэсэн гурван үндсэн өнгөт фосфорыг ашиглахыг шаарддаг. Мөн terbium нь олон өндөр чанартай ногоон флюресцент нунтагуудын зайлшгүй бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Хэрэв газрын ховор элементийн өнгөт зурагт улаан флюресцент нунтаг үүссэн нь иттриум ба европийн эрэлтийг өдөөсөн бол тербиумын хэрэглээ, хөгжлийг чийдэнгийн гурван үндсэн өнгөт ногоон флюресцент нунтаг газрын ховор элементээр дэмжсэн. 1980-аад оны эхээр Philips дэлхийн анхны авсаархан эрчим хүчний хэмнэлттэй флюресцент чийдэнг зохион бүтээж, дэлхий даяар хурдан сурталчлав. Tb3+ионууд нь 545нм долгионы урттай ногоон гэрлийг ялгаруулж чаддаг бөгөөд бараг бүх ховор шороон ногоон фосфорууд тербиумыг идэвхжүүлэгч болгон ашигладаг.
Өнгөт телевизийн катодын цацрагийн хоолойд (CRT) зориулсан ногоон фосфор нь хямд бөгөөд үр дүнтэй байдаг цайрын сульфид дээр суурилсаар ирсэн боловч тербиумын нунтаг нь Y2SiO5 ∶ Tb3+, Y3 ( зэрэг) өнгөт зурагт проекцын ногоон фосфор болгон үргэлж ашиглагддаг. Al, Ga) 5O12 ∶ Tb3+ ба LaOBr ∶ Tb3+. Том дэлгэцтэй өндөр нягтралтай телевизор (HDTV) хөгжихийн хэрээр CRT-д зориулсан өндөр хүчин чадалтай ногоон флюресцент нунтагууд бас бий болж байна. Тухайлбал, өндөр гүйдлийн нягтралд маш сайн гэрэлтэх үр ашигтай Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+, Y2SiO5: Tb3+-аас бүрдсэн эрлийз ногоон флюресцент нунтагыг гадаадад боловсруулсан.
Уламжлалт рентген флюресцент нунтаг бол кальцийн гянт болд юм. 1970, 1980-аад онд эрчимжүүлэх дэлгэцэнд зориулсан ховор элементийн фосфорыг боловсруулсан, тухайлбал, тербиум идэвхжүүлсэн хүхрийн лантан исэл, тербиум идэвхижүүлсэн бромын лантан исэл (ногоон дэлгэцийн хувьд), тербиум идэвхижүүлсэн хүхрийн итриум (III) исэл гэх мэт. газрын ховор флюресцент нунтаг бууруулах боломжтой өвчтөний рентген туяанд өртөх хугацааг 80%, рентген хальсны нягтралыг сайжруулж, рентген хоолойн ашиглалтын хугацааг уртасгаж, эрчим хүчний зарцуулалтыг бууруулна. Тербиумыг мөн эмнэлгийн рентген туяаг сайжруулах дэлгэцийн флюресцент нунтаг идэвхжүүлэгч болгон ашигладаг бөгөөд энэ нь рентген туяаг оптик дүрс болгон хувиргах мэдрэмжийг ихээхэн сайжруулж, рентген хальсны тод байдлыг сайжруулж, рентген туяаны өртөлтийн тунг эрс бууруулдаг. хүний биед цацраг туяа (50% -иас дээш).
Тербиумыг шинэ хагас дамжуулагч гэрэлтүүлэгт зориулж цэнхэр гэрлээр өдөөгдсөн цагаан LED фосфорын идэвхжүүлэгч болгон ашигладаг. Цэнхэр гэрэл ялгаруулах диодыг өдөөх гэрлийн эх үүсвэр болгон ашиглан тербиум хөнгөн цагаан соронзон оптик болор фосфор үйлдвэрлэхэд ашиглаж болох ба үүссэн флюресценцийг өдөөх гэрэлтэй хольж цэвэр цагаан гэрэл үүсгэдэг.
Тербиумаас бүрдсэн электролюминесцент материалд голчлон цайрын сульфидын ногоон фосфорыг идэвхжүүлэгч болгон терби агуулдаг. Хэт ягаан туяаны цацрагийн дор тербиумын органик цогцолборууд нь хүчтэй ногоон флюресцент ялгаруулж, нимгэн хальсан цахилгаан гэрэлтэгч материал болгон ашиглаж болно. Газрын ховор элементийн органик нийлмэл электролюминесцент нимгэн хальсыг судлахад ихээхэн ахиц дэвшил гарсан ч практик талаасаа тодорхой зөрүүтэй байсаар байгаа бөгөөд газрын ховор элементийн органик нийлмэл электролюминесцент нимгэн хальс, төхөөрөмжүүдийн судалгаа гүнзгийрсэн хэвээр байна.
Тербиумын флюресценцийн шинж чанарыг мөн флюресценцийн датчик болгон ашигладаг. Жишээлбэл, Ofloxacin terbium (Tb3+) флюресценц мэдрэгчийг Офлоксацин тербиум (Tb3+) цогцолбор ба ДНХ (ДНХ) хоорондын харилцан үйлчлэлийг флюресценцийн спектр ба шингээлтийн спектрээр судлахад ашигласан нь Офлоксацин Tb3+ датчик нь ДНХ-тай могойн ховил үүсгэдэг болохыг харуулж байна. болон ДНХ нь флюресценцийг ихээхэн нэмэгдүүлэх боломжтой Офлоксацин Tb3+систем. Энэ өөрчлөлт дээр үндэслэн ДНХ-г тодорхойлж болно.
Соронзон оптик материалын хувьд
Соронзон-оптик материал гэж нэрлэгддэг Фарадей эффекттэй материалыг лазер болон бусад оптик төхөөрөмжид өргөн ашигладаг. Соронзон оптик материалын хоёр нийтлэг төрөл байдаг: соронзон оптик талстууд ба соронзон оптик шил. Тэдгээрийн дотроос соронзон оптик талстууд (итриум төмрийн анар, галлий тербийн анар гэх мэт) нь үйл ажиллагааны давтамжийг тохируулж, өндөр дулааны тогтвортой байдлыг хангадаг давуу талтай боловч өндөр өртөгтэй, үйлдвэрлэхэд хэцүү байдаг. Нэмж дурдахад Фарадей өндөр эргэлтийн өнцөг бүхий олон соронзон-оптик талстууд нь богино долгионы мужид өндөр шингээлттэй байдаг нь тэдний хэрэглээг хязгаарладаг. Соронзон оптик талстуудтай харьцуулахад соронзон оптик шил нь өндөр дамжуулалтын давуу талтай бөгөөд том блок эсвэл утас хийхэд хялбар байдаг. Одоогийн байдлаар Фарадейгийн өндөр эффекттэй соронзон-оптик шилнүүд нь голчлон газрын ховор ион агуулсан шил юм.
Соронзон оптик хадгалах материалд ашигладаг
Сүүлийн жилүүдэд мультимедиа болон оффисын автоматжуулалт хурдацтай хөгжихийн хэрээр шинэ өндөр хүчин чадалтай соронзон дискний эрэлт нэмэгдэж байна. Аморф металлын шилжилтийн металлын хайлш хальсыг өндөр хүчин чадалтай соронзон-оптик диск үйлдвэрлэхэд ашигласан. Тэдгээрийн дотроос TbFeCo хайлшны нимгэн хальс нь хамгийн сайн гүйцэтгэлтэй байдаг. Тербид суурилсан соронзон-оптик материалыг их хэмжээгээр үйлдвэрлэж, тэдгээрээр хийсэн соронзон-оптик дискийг компьютерийн санах ойн бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашиглаж, хадгалах багтаамжийг 10-15 дахин нэмэгдүүлсэн. Эдгээр нь том багтаамжтай, хурдан нэвтрэх хурдтай давуу талтай бөгөөд өндөр нягтралтай оптик дискэнд ашиглахад хэдэн арван мянган удаа арчиж, бүрэх боломжтой. Эдгээр нь цахим мэдээлэл хадгалах технологийн чухал материал юм. Үзэгдэх ба ойрын хэт улаан туяаны зурваст хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг соронзон-оптик материал бол Terbium Gallium Garnet (TGG) дан болор бөгөөд энэ нь Фарадей эргүүлэгч ба тусгаарлагчийг үйлдвэрлэхэд хамгийн сайн соронзон-оптик материал юм.
Соронзон оптик шилний хувьд
Фарадей соронзон оптик шил нь харагдахуйц болон хэт улаан туяаны бүсэд сайн ил тод, изотропи шинж чанартай бөгөөд янз бүрийн нарийн төвөгтэй хэлбэрийг үүсгэж чаддаг. Энэ нь том хэмжээтэй бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд хялбар бөгөөд оптик утас руу татах боломжтой. Тиймээс энэ нь соронзон оптик тусгаарлагч, соронзон оптик модулятор, шилэн кабелийн гүйдлийн мэдрэгч зэрэг соронзон оптик төхөөрөмжүүдэд өргөн хэрэглээний хэтийн төлөвтэй байна. Үзэгдэх болон хэт улаан туяаны муж дахь соронзон момент нь том, шингээлтийн коэффициент бага тул Tb3+ионууд нь соронзон оптик шилнүүдэд түгээмэл хэрэглэгддэг газрын ховор ионууд болсон.
Terbium dysprosium ferromagnetostrictive хайлш
20-р зууны төгсгөлд дэлхийн шинжлэх ухаан, технологийн хувьсгал гүнзгийрч, газрын ховор элементийн шинэ хэрэглээний материалууд хурдацтай гарч ирж байна. 1984 онд АНУ-ын Айова мужийн их сургууль, АНУ-ын Эрчим хүчний яамны Эймес лаборатори, АНУ-ын Тэнгисийн цэргийн гадаргын зэвсгийн судалгааны төв (хожим байгуулагдсан American Edge Technology компанийн (ET REMA) үндсэн ажилтнууд) төв) хамтран шинэ ховор шороон Ухаалаг материалыг, тухайлбал, тербиум диспрозиум төмрийн аварга соронзон соронзон материалыг бүтээжээ. Энэхүү шинэ ухаалаг материал нь цахилгаан эрчим хүчийг механик энерги болгон хурдан хувиргах гайхалтай шинж чанартай. Энэхүү аварга соронзон соронзон материалаар хийсэн усан болон цахилгаан-акустик хувиргагчийг тэнгисийн цэргийн тоног төхөөрөмж, газрын тосны худаг илрүүлэх чанга яригч, дуу чимээ, чичиргээний хяналтын систем, далайн хайгуул, газар доорх холбооны системд амжилттай тохируулсан. Иймээс тербиум диспрозиум төмрийн аварга соронз стриктив материал гарч ирэнгүүт дэлхийн аж үйлдвэржсэн орнуудын анхаарлыг ихэд татав. АНУ-ын Edge Technologies компани 1989 онд тербиум диспрозиум төмрийн аварга соронзон соронзон материалыг үйлдвэрлэж эхэлсэн бөгөөд тэдгээрийг Терфенол Д гэж нэрлэсэн. Дараа нь Швед, Япон, Орос, Их Британи, Австрали зэрэг улсууд тербиум диспрозиум төмрийн аварга соронзон соронзон материалыг бүтээжээ.
АНУ-д энэ материалын хөгжлийн түүхээс харахад уг материалыг зохион бүтээсэн болон түүний анхны монополь хэрэглээний аль аль нь цэргийн үйлдвэртэй (тухайлбал, тэнгисийн цэргийн флот) шууд холбоотой байдаг. Хэдийгээр Хятадын цэргийн болон батлан хамгаалах яам энэ материалын талаарх ойлголтоо аажмаар бэхжүүлж байна. Гэсэн хэдий ч Хятадын бүх талын үндэсний хүч мэдэгдэхүйц нэмэгдсэний дараа 21-р зуунд цэргийн өрсөлдөх стратегийг хэрэгжүүлэх, техник хэрэгслийн түвшинг дээшлүүлэх шаардлага маш яаралтай тавигдах нь гарцаагүй. Иймд тербиум диспрозиум төмрийн аварга соронзон соронзон материалыг цэргийн болон үндэсний батлан хамгаалах яамд өргөнөөр ашиглах нь түүхэн шаардлага байх болно.
Товчхондоо, terbium-ийн олон гайхалтай шинж чанарууд нь түүнийг олон функциональ материалын салшгүй гишүүн болгож, зарим хэрэглээний талбарт орлуулшгүй байр суурь эзэлдэг. Гэвч тербиумын үнэ өндөр байгаа тул үйлдвэрлэлийн өртгийг бууруулахын тулд тербиумын хэрэглээнээс хэрхэн зайлсхийх, багасгах талаар судалж байна. Жишээлбэл, газрын ховор соронзон-оптик материалууд нь хямд үнэтэй диспрозиум төмрийн кобальт эсвэл гадолиниум тербийн кобальтыг аль болох ихээр ашиглах; Хэрэглэх ёстой ногоон флюресцент нунтаг дахь terbium-ийн агууламжийг багасгахыг хичээ. Үнэ нь тербиумын өргөн хэрэглээг хязгаарлах чухал хүчин зүйл болсон. Гэхдээ олон функциональ материалыг үүнгүйгээр хийх боломжгүй тул бид "сайн ганг ир дээр ашиглах" зарчмыг баримталж, тербиумын хэрэглээг аль болох хэмнэхийг хичээх хэрэгтэй.
Шуудангийн цаг: 2023-07-05