Pāriet uz saturu

Terbijs

Labot saites
Vikipēdijas lapa
Terbijs
65

2
8
27
18
8
2
Tb

158,92535 g/mol

[Xe]4f96s2
Ā Ā Ā Ā 
Terbija paraugi
OksidÄ“Å”anas pakāpes +4, +3
Elektronegativitāte 1,2
Blīvums 8230 kg/m3
KuÅ”anas temperatÅ«ra 1629 K (1356Ā Ā°C)
VirÅ”anas temperatÅ«ra 3503 K (3230Ā Ā°C)

Terbijs ir Ä·Ä«miskais elements ar simbolu Tb un atomskaitli 65. Tas ir retzemju metāls, kas periodiskajā tabulā pieder lantanÄ«du grupai.[1] Terbijs ir sudrabaini spÄ«dÄ«gs, mÄ«ksts un viegli kaļams metāls, kam piemÄ«t paramagnētiskas Ä«paŔības un salÄ«dzinoÅ”i augsta Ä·Ä«miskā reaktivitāte, Ä«paÅ”i saskarē ar skābekli un Å«deni.[2] Dabā terbijs galvenokārt sastopams polimetāliskajās rÅ«dās, piemēram, monacÄ«tā un bastnezÄ«tā,[3] no kuriem to iegÅ«st, izmantojot sarežģītas separācijas metodes. Lai arÄ« terbijs nav plaÅ”i izplatÄ«ts, tam ir bÅ«tiska loma mÅ«sdienu materiālzinātnē un augsto tehnoloÄ£iju nozarēs. Terbija savienojumus izmanto zaļās luminiscences radÄ«Å”anai, piemēram, gāzizlādes lampās un krāsu displejos,[4][5] kā arÄ« cietvielu lāzeros un Ŕķidro kristālu ierÄ«cēs. Terbija savienojumus lieto par leģējoÅ”o piemaisÄ«jumu pusvadÄ«tāju ierÄ«cēm. Turklāt terbijs tiek izmantots spēcÄ«gos magnētos un jutÄ«gos sensoros,[6] kas nepiecieÅ”ami dažādām elektronikas un enerģētikas tehnoloÄ£ijām. Pateicoties Ŕīm Ä«paŔībām, terbijs ir kļuvis par stratēģiski nozÄ«mÄ«gu elementu augsto tehnoloÄ£iju rÅ«pniecÄ«bā. Savienojumos terbijam oksidÄ“Å”anas pakāpes var bÅ«t +3 un +4.

Vēsture

[labot | labot pirmkodu]

1843. gadā zviedru Ä·Ä«miÄ·a Karla Gustafa Mosandera pētÄ«jumos tika atklāts terbijs, analizējot retzemju minerāla gadolinÄ«ta (toreiz saukta par iterbÄ«tu) sastāvu. Mosanders konstatēja, ka lÄ«dz tam par tÄ«ru uzskatÄ«tais elements itrijs patiesÄ«bā ir maisÄ«jums, no kura var atdalÄ«t vairākus citus elementus, tostarp terbiju, erbiju un vēlāk arÄ« iterbiju un disproziju. Terbijs sākotnēji tika identificēts kā neviendabÄ«gs oksÄ«ds, un tikai vēlāk ar uzlabotām Ä·Ä«miskajām metodēm to izdevās izolēt tÄ«rā veidā. Elementa nosaukums ā€˜terbijsā€™ cēlies no Zviedrijas ciema IterbÄ« nosaukuma, kas atrodas netālu no Stokholmas un kur tika iegÅ«ts iepriekÅ”minētais minerāls. Å is ciems ir unikāls ar to, ka pēc tā nosaukti vēl trÄ«s citi lantanÄ«di ā€” itrijs (Y), erbijs (Er) un iterbijs (Yb) ā€”, tādējādi kļūstot par vienu no nozÄ«mÄ«gākajiem vietvārdiem Ä·Ä«mijas vēsturē.[7]

LÄ«dz pat 20. gadsimta vidum terbijam galvenokārt bija zinātniska nozÄ«me, jo tā Ä·Ä«miskās Ä«paŔības un lÄ«dzÄ«ba ar citiem lantanÄ«diem apgrÅ«tināja tā praktisko pielietoÅ”anu. Tomēr, attÄ«stoties separācijas tehnoloÄ£ijām un elektronikai, terbijs sāka iegÅ«t arvien lielāku rÅ«pniecisko nozÄ«mi. No 1960. gadiem terbija savienojumus sāka izmantot krāsu televizoru zaļajos luminoforos,[4] bet vēlāk arÄ« Ŕķidro kristālu ierÄ«cēs, cietvielu lāzeros un pastāvÄ«gajos magnētos. MÅ«sdienās, 21. gadsimtā, terbijs ir kļuvis par stratēģiski nozÄ«mÄ«gu retzemju elementu, kura pieprasÄ«jumu veicina tā izmantoÅ”ana zaļās enerÄ£ijas tehnoloÄ£ijās, piemēram, vēja turbÄ«nu magnētos un energoefektÄ«vajā apgaismojumā, kā arÄ« augstas precizitātes sensoros un aizsardzÄ«bas nozarē. Tādējādi terbijs no tikai eksperimentiem izmantojama Ä·Ä«miskā elementa ir pārtapis par bÅ«tisku komponentu modernajā tehnoloÄ£iskajā infrastruktÅ«rā.

Ķīmiskās un fizikālās īpaŔības

[labot | labot pirmkodu]
Terbija sulfāts (Tb2(SO4)3) ultravioletajā apgaismojumā izstaro zaļu luminiscējoÅ”u gaismu

Terbijs ir sudrabaini spÄ«dÄ«gs, mÄ«ksts un elastÄ«gs metāls, kas pieder lantanÄ«du elementu grupai.[1][8] Tam normālos apstākļos piemÄ«t paramagnētiskas Ä«paŔības, taču noteiktos savienojumos un zemās temperatÅ«rās terbijs izrāda feromagnētismu. Tā blÄ«vums ir aptuveni 8,23 g/cmĀ³ (8230 kg/mĀ³), savukārt kuÅ”anas temperatÅ«ra ir 1356 Ā°C, bet virÅ”anas temperatÅ«ra sasniedz 3230 Ā°C.[9] Terbijs ir elektriskais vadÄ«tājs, taču tā elektrovadÄ«tspēja un siltumvadÄ«tspēja ir salÄ«dzinoÅ”i zemāka nekā daudziem citiem metāliem, bet raksturÄ«ga lantanÄ«diem. Kristāliskā struktÅ«ra normālos apstākļos ir heksagonālais blÄ«vais sakārtojums (HCP).[10] Tā mehāniskās Ä«paŔības ļauj to viegli apstrādāt, bet tā reaktivitāte ar skābekli un mitrumu prasa uzglabāŔanu inertā vidē vai aizsargpārklājumā.

Ķīmiski terbijs ir aktÄ«vs metāls, kas gaisā oksidējas, veidojot oksÄ«da kārtiņu, kura gan nav pietiekami stabila, lai aizsargātu pret turpmāku oksidāciju.[2] Reaģējot ar skābekli, terbijs veido terbija(III) oksÄ«du (Tb2O3), kas ir balta vai pelēcÄ«ga cieta viela. Saskarē ar Å«deni terbijs lēnām reaģē, izdalot Å«deņradi un veidojot hidroksÄ«dus, Ä«paÅ”i pie paaugstinātas temperatÅ«ras. Skābēs, piemēram, sālsskābē un slāpekļskābē, terbijs Ŕķīst, veidojot Tb3+ jonus un atbilstoÅ”us sāļus, piemēram, terbija hlorÄ«du (TbCl3) vai terbija nitrātu (Tb(NO3)3). Å ie savienojumi ir Å«denÄ« ŔķīstoÅ”i un tiek plaÅ”i izmantoti Ä·Ä«mijā un materiālzinātnē, Ä«paÅ”i luminiscējoÅ”os materiālos. Savienojumois terbijam raksturÄ«gā oksidÄ“Å”anas pakāpe ir +3, bet dažos savienojumos iespējams arÄ« +4, piemēram, terbija(IV) oksÄ«dā (TbO2), lai gan tas ir nestabils un reti sastopams.

Dabā sastopams viens stabils terbija izotops ā€” terbijs-159. Tam nav radioaktÄ«vu komponentu, kas bÅ«tu jāizolē vai jāiznÄ«cina. Laboratoriski ir sintezēti vairāk nekā 30 radioaktÄ«vi terbija izotopi, kuru masas skaitļi svārstās no 135 lÄ«dz 170. Dažiem no tiem ir praktiska nozÄ«me pētniecÄ«bā un kodolmedicÄ«nā, tomēr to pussabrukÅ”anas periodi ir Ä«si (no sekundēm lÄ«dz dažām dienām), un tie ātri sadalās, galvenokārt ar bēta sabrukÅ”anu. LÄ«dz ar to terbijs-159 dominē visās rÅ«pnieciskajās un lietiŔķajās pielietojuma jomās.

Sastopamība dabā un ieguve

[labot | labot pirmkodu]

Terbijs dabā nav sastopams tÄ«rā veidā, bet vienmēr atrodas kā komponents retzemju elementu minerālos, galvenokārt monacÄ«tā un bastnezÄ«tā.[3][11] Å ie minerāli satur dažādus lantanÄ«dus, tostarp arÄ« terbiju, taču tā koncentrācija parasti ir salÄ«dzinoÅ”i zema (daži procenti no kopējās masas). Papildus tam terbijs var bÅ«t nelielos daudzumos arÄ« citos minerālos, piemēram, ksenotÄ«mā un eudialÄ«tā. Lai gan terbijs nav viens no visbiežāk sastopamajiem lantanÄ«diem, tā Ä·Ä«miskā lÄ«dzÄ«ba ar citām retzemju vielām apgrÅ«tina tā selektÄ«vu atdalÄ«Å”anu, padarot ieguvi tehnoloÄ£iski sarežģītu un ekonomiski atkarÄ«gu no pieprasÄ«juma konkrētos pielietojumos.

Lielākās rÅ«pnieciskās terbija ieguves iespējas koncentrējas Ķīnā, kas ilgstoÅ”i ir dominējusi globālajā retzemju metālu tirgÅ«.[3][12] Ķīnas kalnrÅ«pniecÄ«bas reÄ£ioni, piemēram, Baotou (IekŔējā Mongolija), satur bastnezÄ«tu ar ievērojamu terbija saturu. Citi nozÄ«mÄ«gi ieguves reÄ£ioni ir Amerikas Savienotās Valstis (Ä«paÅ”i Mountain Pass raktuve Kalifornijā), Austrālija (Mount Weld raktuve Rietumaustrālijā), kā arÄ« Krievija, Kanāda, Indija un vairākas Āfrikas valstis. Daudzi no Å”iem reÄ£ioniem attÄ«sta alternatÄ«vas piegādes ķēdes, lai mazinātu atkarÄ«bu no Ķīnas un nodroÅ”inātu kritiski svarÄ«gu metālu pieejamÄ«bu augsto tehnoloÄ£iju ražoÅ”anai.

Tā kā terbijs fizikāli un Ä·Ä«miski kopā ar citiem lantanÄ«diem ir ļoti lÄ«dzÄ«gi, tā atdalÄ«Å”anai nepiecieÅ”amas precÄ«zas separācijas metodes. Visbiežāk izmantotās metodes ir Ŕķīdinātāju ekstrakcija, jonu apmaiņas hromatogrāfija un precipitācija un termiskā redukcija. Å Ä·Ä«dinātāju ekstrakcijā organiski Ŕķīdinātāji selektÄ«vi saista atseviŔķu lantanÄ«du jonus, ļaujot pakāpeniski atdalÄ«t terbiju no citām sastāvdaļām. Jonu apmaiņas hromatogrāfija darbojas, izmantojot vielas, kas piesaista konkrētus jonu veidus; terbija atdalÄ«Å”anu iespējams panākt, mainot pH un Ŕķīduma sastāvu. Precipitācijā un termiskajā redukcijā pēc terbija sāļu atdalÄ«Å”anas tie tiek pārvērsti oksÄ«dos (Tb2O3), kurus vēlāk reducē lÄ«dz metāliskajam terbijam, piemēram, kā reducētāju izmantojot kalciju vai litiju. Rafinētais terbijs tiek uzglabāts inertā vidē, parasti argonā, lai novērstu oksidÄ“Å”anos un saglabātu tā Ä·Ä«misko stabilitāti turpmākai izmantoÅ”anai tehnoloÄ£iskajos procesos.

Atsauces

[labot | labot pirmkodu]
  1. 1 2 Ā«Terbium | Tb (Element)Ā». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov (angļu). PubChem. SkatÄ«ts: 2025.Ā gada 4.Ā jÅ«lijā.
  2. 1 2 "The reactions of oxygen and water with the rare-earth metals terbium to lutetium studied by x-ray photoelectron spectroscopy". Surface Science 61 (2): 468-482. 2 December 1976. doi:10.1016/0039-6028(76)90059-5.
  3. 1 2 3 Ā«Rare Earths Statistics and InformationĀ». usgs.gov (angļu). SkatÄ«ts: 2025.Ā gada 4.Ā jÅ«lijā.
  4. 1 2 "Synthesis and luminescent features of NaCaPO4:Tb3+ green phosphor for near UV-based LEDs". Journal of Alloys and Compounds 564: 100-104. 5 July 2013. doi:10.1016/j.jallcom.2013.01.203.
  5. ā†‘ Ā«News - Magical Rare Earth Element: TerbiumĀ». epomaterial.com (angļu). SkatÄ«ts: 2025.Ā gada 4.Ā jÅ«lijā.
  6. ā†‘ Ā«Terbium Dysprosium Iron AlloyĀ». americanelements.com (angļu). SkatÄ«ts: 2025.Ā gada 4.Ā jÅ«lijā.
  7. ā†‘ Ā«Why are the rare earths erbium (Er), terbium (Tb), yttrium (Y) and ytterbium (Yb) named like that?Ā». chemistry.stackexchange.com (angļu). SkatÄ«ts: 2025.Ā gada 4.Ā jÅ«lijā.
  8. ā†‘ Ā«Terbium: Properties and ApplicationsĀ». stanfordmaterials.com (angļu). SkatÄ«ts: 2025.Ā gada 4.Ā jÅ«lijā.
  9. ā†‘ Ā«Terbium (Tb)Ā». ebsco.com (angļu). SkatÄ«ts: 2025.Ā gada 4.Ā jÅ«lijā.
  10. ā†‘ "Magnetic ordering in terbium at high pressures and low temperatures". Journal of Magnetism and Magnetic Materials 580. 15 August 2023. doi:10.1016/j.jmmm.2023.170935.
  11. ā†‘ "International strategic minerals inventory summary report; rare-earth oxides". U.S. Dept. of the Interior, Geological Survey. 1993. doi:10.3133/cir930N.
  12. ā†‘ Ā«MINERALS YEARBOOK Area Reports: International 2019 Asia and the Pacific Volume IIIĀ». pubs.usgs.gov (angļu). SkatÄ«ts: 2025.Ā gada 4.Ā jÅ«lijā.

Ārējās saites

[labot | labot pirmkodu]
Saturs iegūts no "https://lv.wikipedia.org/w/index.php?title=Terbijs&oldid=4483442"