Тербияауыр сирек жерлердің санатына жатады, жер қыртысындағы аз молшылық небәрі 1,1 ppm құрайды.Тербия оксидісирек жерлердің жалпы көлемінің 0,01%-дан азын құрайды. Құрамында тербийдің мөлшері жоғары иттрий иондары жоғары ауыр сирек жер рудасының өзінде тербийдің мөлшері жалпы көлемнің 1,1-1,2%-ын ғана құрайды.сирек жер, оның «асыл» санатына жататынын көрсетедісирек жерэлементтері. 1843 жылы тербий ашылғаннан бері 100 жылдан астам уақыт бойы оның тапшылығы мен құндылығы оны практикада қолдануға ұзақ уақыт кедергі болды. Бұл тек соңғы 30 жылдатербиумқайталанбас талантын танытты.
Тарихты ашу
1843 жылы швед химигі Карл Густаф Мосандер тербийді ашты. Ол оның қоспаларыниттрий оксидіжәнеY2O3. ИтрийШвециядағы Итби ауылының атымен аталған. Ион алмасу технологиясы пайда болғанға дейін тербий таза күйінде оқшауланбаған.
Моссандер алдымен бөліндіиттрий оксидіүш бөлікке, барлығы рудалардың атымен аталған:иттрий оксиді, эрбий оксиді, жәнетербий оксиді. Тербия оксидіқазір деп аталатын элементке байланысты бастапқыда қызғылт бөліктен тұрдыэрбиум. Эрбий оксиді(соның ішінде біз қазір тербий деп атайтын затты қоса) бастапқыда ерітіндідегі түссіз бөлік болды. Бұл элементтің ерімейтін оксиді қоңыр болып саналады.
Кейінірек жұмысшылар кішкентай түссізді байқау қиынға соқты.эрбий оксиді«, бірақ еритін қызғылт бөлігін елемеуге болмайды. бар екендігі туралы пікірталасэрбий оксидіқайта-қайта пайда болды. Хаоста бастапқы атау кері бұрылып, атаулардың алмасуы кептелді, сондықтан қызғылт бөлік ақырында құрамында эрбий бар ерітінді ретінде аталды (ерітіндіде ол қызғылт түсті). Қазіргі уақытта натрий дисульфиді немесе калий сульфатын пайдаланатын жұмысшылар церий диоксидін тазартады деп саналады.иттрий оксидібайқаусызда бұрылутербиумқұрамында церий бар тұнбаларға айналады. Қазіргі уақытта белгілітербиум', түпнұсқаның шамамен 1% ғанаиттрий оксидібар, бірақ бұл ашық сары түсті беру үшін жеткіліктіиттрий оксиді. Сондықтан,тербиумбастапқыда оны қамтитын қосалқы құрамдас болып табылады және оны жақын көршілері басқарады,гадолинийжәнедиспрозия.
Одан кейін, басқа кездесирек жерБұл қоспадан элементтер оксидтің үлесіне қарамастан бөлініп, тербий атауы ақырында қоңыр оксиді пайда болғанға дейін сақталды.тербиумтаза күйінде алынды. 19 ғасырдағы зерттеушілер ультракүлгін флуоресценция технологиясын ашық сары немесе жасыл түйіндерді (III) байқау үшін пайдаланбады, бұл тербийді қатты қоспаларда немесе ерітінділерде тануды жеңілдетеді.
Электрондық конфигурация
Электрондық орналасу:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
-ның электронды орналасуытербиум[Xe] 6s24f9 болып табылады. Әдетте, ядролық заряд одан әрі иондалу үшін тым үлкен болғанға дейін тек үш электронды алып тастауға болады. Алайда, жағдайдатербиум, жартылай толтырылғантербиумфтор газы сияқты өте күшті тотықтырғыштың қатысуымен төртінші электронның одан әрі иондалуына мүмкіндік береді.
Металл
Тербияпышақпен кесуге болатын икемділігі, қаттылығы және жұмсақтығы бар күміс ақ сирек жер металы. Балқу температурасы 1360 ℃, қайнау температурасы 3123 ℃, тығыздығы 8229 4кг/м3. Ерте лантанид элементтерімен салыстырғанда ол ауада салыстырмалы түрде тұрақты. Лантанидті элементтердің тоғызыншы элементі, тербий, сутегі газын түзу үшін сумен әрекеттесетін жоғары зарядты металл.
Табиғатта,тербиумфосфорлы церий торий құмында және кремний бериллий иттрий кенінде аз мөлшерде болатын бос элемент болып табылмаған.ТербияМонацит құмында басқа сирек жер элементтерімен қатар өмір сүреді, жалпы құрамы 0,03% тербий. Басқа көздерге иттрий фосфаты мен сирек жер алтыны жатады, олардың екеуі де құрамында 1% тербий бар оксидтердің қоспалары.
Қолданба
қолданбасытербиумнегізінен технологияны қажет ететін және білімді қажет ететін озық жобалар болып табылатын жоғары технологиялық өрістерді, сондай-ақ айтарлықтай экономикалық пайдасы бар, тартымды даму перспективалары бар жобаларды қамтиды.
Негізгі қолданбалы аймақтарға мыналар жатады:
(1) Аралас сирек металдар түрінде пайдаланылады. Мысалы, сирек жер құрама тыңайтқыш және ауыл шаруашылығына жемдік қоспа ретінде пайдаланылады.
(2) Үш негізгі флуоресцентті ұнтақтағы жасыл ұнтақ үшін активатор. Қазіргі оптоэлектрондық материалдар әр түрлі түстерді синтездеу үшін пайдаланылуы мүмкін үш негізгі люминофор түстерін, атап айтқанда қызыл, жасыл және көкті пайдалануды талап етеді. Жәнетербиумкөптеген жоғары сапалы жасыл флуоресцентті ұнтақтардың таптырмас компоненті болып табылады.
(3) Магниттік-оптикалық сақтау материалы ретінде пайдаланылады. Аморфты металл тербий өтпелі металл қорытпасынан жасалған жұқа пленкалар өнімділігі жоғары магниттік-оптикалық дискілерді жасау үшін пайдаланылды.
(4) Магнитті-оптикалық шыны өндіру. Құрамында тербий бар Фарадей айналмалы шыны лазерлік технологияда ротаторларды, изоляторларды және циркуляторларды өндіруге арналған негізгі материал болып табылады.
(5) Тербиум диспрозиясының ферромагнетостриктивтік қорытпасының (TerFenol) дамуы мен дамуы тербия үшін жаңа қосымшаларды ашты.
Егіншілік пен мал шаруашылығына арналған
Сирек жертербиумдақылдардың сапасын жақсартуға және белгілі бір концентрация диапазонында фотосинтез жылдамдығын арттыруға болады. Тербидің кешендері жоғары биологиялық белсенділікке ие, ал үштік кешендерітербиум, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, кең спектрлі бактерияға қарсы қасиеттері бар Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis және Escherichia coli-ге жақсы бактерияға қарсы және бактерицидтік әсер етеді. Бұл кешендерді зерттеу қазіргі заманғы бактерицидтік препараттарды зерттеудің жаңа бағытын береді.
Люминесценция саласында қолданылады
Қазіргі оптоэлектрондық материалдар әр түрлі түстерді синтездеу үшін пайдаланылуы мүмкін үш негізгі люминофор түстерін, атап айтқанда қызыл, жасыл және көкті пайдалануды талап етеді. Ал тербиум көптеген жоғары сапалы жасыл флуоресцентті ұнтақтардың таптырмас компоненті болып табылады. Сирек жер түсті теледидар қызыл флуоресцентті ұнтақ туу сұранысты ынталандырды болсаиттрийжәнееуропиум, содан кейін тербийді қолдану және дамыту сирек кездесетін жер үш негізгі түсті жасыл флуоресцентті ұнтақ шамдар үшін ықпал етті. 1980 жылдардың басында Philips әлемдегі бірінші ықшам қуатты үнемдейтін флуоресцентті лампаны ойлап тапты және оны тез арада жаһандық деңгейде насихаттады. Tb3+ иондары толқын ұзындығы 545 нм жасыл жарық шығара алады және барлық дерлік сирек жер жасыл флуоресцентті ұнтақтарды пайдаланады.тербиум, активатор ретінде.
Түсті теледидардың катодты сәулелік түтіктер (CRT) үшін пайдаланылатын жасыл флуоресцентті ұнтақ әрқашан негізінен арзан және тиімді мырыш сульфидіне негізделген, бірақ тербиум ұнтағы әрқашан Y2SiO5: Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, және LaOBr: Tb3+. Үлкен экранды жоғары ажыратымдылықты теледидардың (HDTV) дамуымен CRT үшін жоғары өнімді жасыл флуоресцентті ұнтақтар да әзірленуде. Мысалы, жоғары ток тығыздығында тамаша люминесценция тиімділігіне ие Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+ және Y2SiO5: Tb3+ тұратын гибридті жасыл флуоресцентті ұнтақ шетелде жасалды.
Дәстүрлі рентгендік флуоресцентті ұнтақ - бұл кальций вольфрамы. 1970 және 1980 жылдары сенсибилизация экрандары үшін сирек жер флуоресцентті ұнтақтары әзірленді, мысалытербиум,белсендірілген лантан сульфиді оксиді, тербий белсендірілген лантан бромиді оксиді (жасыл экрандар үшін) және тербий белсендірілген иттрий сульфиді оксиді. Кальций вольфрамымен салыстырғанда сирек жердегі флуоресцентті ұнтақ пациенттер үшін рентгендік сәулелену уақытын 80% қысқартады, рентгендік пленкалардың ажыратымдылығын жақсартады, рентген түтіктерінің қызмет ету мерзімін ұзартады және энергияны тұтынуды азайтады. Тербиум сонымен қатар медициналық рентгендік жақсарту экрандары үшін флуоресцентті ұнтақ активаторы ретінде пайдаланылады, ол рентген сәулелерін оптикалық кескіндерге түрлендірудің сезімталдығын айтарлықтай жақсартады, рентгендік пленкалардың анықтығын жақсартады және рентгендік әсер ету дозасын айтарлықтай төмендетеді. адам ағзасына түсетін сәулелер (50%-дан астам).
Тербиясонымен қатар жаңа жартылай өткізгіш жарықтандыру үшін көк жарықпен қоздырылған ақ жарықдиодты люминофорда активатор ретінде пайдаланылады. Оны қоздырғыш жарық көзі ретінде көгілдір жарық шығаратын диодтарды қолданып, тербиум алюминий магниттік-оптикалық кристалды люминофорларын өндіру үшін пайдалануға болады, ал өндірілген флуоресценция таза ақ жарық алу үшін қозу жарығымен араласады.
Тербийден жасалған электролюминесцентті материалдарға негізінен мырыш сульфиді жасыл флуоресцентті ұнтақ кіреді.тербиумактиватор ретінде. Ультракүлгін сәулелену кезінде тербидің органикалық кешендері күшті жасыл флуоресценция шығара алады және жұқа қабықшалы электролюминесцентті материалдар ретінде пайдаланылуы мүмкін. зерттеуде айтарлықтай жетістіктерге қол жеткізілгеніменсирек жерорганикалық кешенді электролюминесцентті жұқа қабықшалар, практикалық тұрғыдан әлі де белгілі бір алшақтық бар және сирек жердің органикалық кешені электролюминесцентті жұқа пленкалар мен құрылғыларды зерттеу әлі де тереңде.
Тербийдің флуоресценциялық сипаттамалары флуоресценция зондтары ретінде де қолданылады. Офлоксацин тербиумының (Tb3+) кешені мен дезоксирибонуклеин қышқылының (ДНҚ) өзара әрекеттесуі офлоксацин тербиумының (Tb3+) флуоресценциялық зонды сияқты флуоресценция және сіңіру спектрлері арқылы зерттелді. Нәтижелер офлоксацин Tb3+ зондының ДНҚ молекулаларымен байланыстыру ойығын құра алатынын, ал дезоксирибонуклеин қышқылы офлоксацин Tb3+ жүйесінің флуоресценциясын айтарлықтай арттыра алатынын көрсетті. Осы өзгеріс негізінде дезоксирибонуклеин қышқылын анықтауға болады.
Магниттік-оптикалық материалдарға арналған
Фарадей эффектісі бар материалдар, сонымен қатар магниттік-оптикалық материалдар ретінде белгілі, лазерлерде және басқа оптикалық құрылғыларда кеңінен қолданылады. Магнитті-оптикалық материалдардың екі кең таралған түрі бар: магниттік-оптикалық кристалдар және магниттік-оптикалық шыны. Олардың ішінде магниттік-оптикалық кристалдар (мысалы, иттрий темір гранатасы және тербий галлий гранаты) реттелетін жұмыс жиілігінің және жоғары термиялық тұрақтылықтың артықшылықтарына ие, бірақ олар қымбат және өндірісі қиын. Сонымен қатар, жоғары Фарадей айналу бұрыштары бар көптеген магниттік-оптикалық кристалдар қысқа толқын диапазонында жоғары сіңіруге ие, бұл олардың қолданылуын шектейді. Магниттік-оптикалық кристалдармен салыстырғанда, магниттік-оптикалық шыны жоғары өткізгіштіктің артықшылығына ие және үлкен блоктар немесе талшықтар жасау оңай. Қазіргі уақытта Фарадей эффектісі жоғары магниттік-оптикалық көзілдірік негізінен сирек жер иондары легирленген көзілдірік болып табылады.
Магниттік-оптикалық сақтау материалдары үшін қолданылады
Соңғы жылдары мультимедиялық және офистік автоматтандырудың қарқынды дамуымен жаңа сыйымдылығы жоғары магниттік дискілерге сұраныс артуда. Аморфты металл тербий өтпелі металл қорытпасынан жасалған жұқа пленкалар өнімділігі жоғары магниттік-оптикалық дискілерді жасау үшін пайдаланылды. Олардың ішінде TbFeCo қорытпасынан жасалған жұқа пленка ең жақсы өнімділікке ие. Тербия негізіндегі магнитті-оптикалық материалдар кең көлемде шығарылды, ал олардан жасалған магнитті-оптикалық дискілер компьютерді сақтау компоненттері ретінде пайдаланылады, сақтау сыйымдылығы 10-15 есе өсті. Олар үлкен сыйымдылық пен жылдам қол жеткізудің артықшылықтарына ие және тығыздығы жоғары оптикалық дискілер үшін пайдаланылған кезде ондаған мың рет сүртіліп, жабыны мүмкін. Олар электрондық ақпаратты сақтау технологиясында маңызды материалдар болып табылады. Көрінетін және жақын инфрақызыл жолақтарда ең жиі қолданылатын магниттік-оптикалық материал - бұл Terbium Gallium Garnet (TGG) монокристалы, ол Фарадей ротаторлары мен изоляторларын жасау үшін ең жақсы магниттік-оптикалық материал болып табылады.
Магниттік-оптикалық шыныға арналған
Фарадей магниттік оптикалық әйнегі көрінетін және инфрақызыл аймақтарда жақсы мөлдірлік пен изотропияға ие және әртүрлі күрделі пішіндерді құра алады. Үлкен өлшемді өнімдерді шығару оңай және оптикалық талшықтарға тартылуы мүмкін. Сондықтан оның магниттік-оптикалық изоляторлар, магниттік-оптикалық модуляторлар және талшықты-оптикалық ток сенсорлары сияқты магниттік-оптикалық құрылғыларда кең қолдану перспективалары бар. Үлкен магниттік моменті мен көрінетін және инфрақызыл диапазондағы жұтылу коэффициенті аз болғандықтан, Tb3+ иондары магниттік оптикалық көзілдіріктерде жиі қолданылатын сирек жер иондарына айналды.
Тербия диспрозиясының ферромагнетикостриктивтік қорытпасы
20 ғасырдың аяғында әлемдік технологиялық революцияның үздіксіз тереңдеуімен сирек жерді қолданудың жаңа материалдары тез пайда болды. 1984 жылы Айова штатының университеті, АҚШ Энергетика министрлігінің Эймс зертханасы және АҚШ әскери-теңіз күштерінің жер үсті қару-жарақтарын зерттеу орталығы (содан кейін құрылған Edge Technology Corporation (ET REMA) негізгі қызметкерлері келді) жаңа сирек кездесетін қаруды жасау үшін бірлесіп жұмыс істеді. жердің интеллектуалды материалы, атап айтқанда тербий диспрозиясы ферромагниттік магнитостриктивтік материал. Бұл жаңа интеллектуалды материал электр энергиясын механикалық энергияға жылдам түрлендірудің тамаша сипаттамаларына ие. Осы алып магнитостриктивтік материалдан жасалған су асты және электроакустикалық түрлендіргіштер теңіз техникасында, мұнай ұңғымаларын анықтау динамиктерінде, шу мен дірілді бақылау жүйелерінде, мұхиттарды барлау және жерасты байланыс жүйелерінде сәтті конфигурацияланды. Сондықтан, тербиум диспрозиялы темір алып магнитострикциялық материал дүниеге келе салысымен, оған дүние жүзіндегі өнеркәсібі дамыған елдер кеңінен назар аударды. Америка Құрама Штаттарындағы Edge Technologies компаниясы 1989 жылы тербиум диспрозиясының темір алып магнитостриктивтік материалдарын шығара бастады және оларды Terfenol D деп атады. Кейіннен Швеция, Жапония, Ресей, Ұлыбритания және Австралия да тербий диспрозиялы темір алып магнитостриктивтік материалдарды әзірледі.
Құрама Штаттардағы бұл материалдың даму тарихынан материалдың ойлап табылуы да, оның ертеректегі монополистік қолданулары да әскери өнеркәсіппен (мысалы, теңіз флоты) тікелей байланысты. Қытайдың әскери және қорғаныс ведомстволары бұл материалды түсінуді біртіндеп нығайтып жатқанымен. Дегенмен, Қытайдың жан-жақты ұлттық күш-қуатының айтарлықтай артуына байланысты, 21-ғасырдың әскери бәсекелестік стратегиясына қол жеткізу және жабдық деңгейін жақсарту талап етілетіні сөзсіз. Сондықтан әскери және ұлттық қорғаныс ведомстволарының тербий диспрозиялы темір алып магнитостриктивтік материалдарын кеңінен қолдануы тарихи қажеттілік болмақ.
Бір сөзбен айтқанда, көптеген тамаша қасиеттерітербиумоны көптеген функционалдық материалдардың ажырамас мүшесі және кейбір қолдану салаларында алмастырылмайтын орынға айналдырады. Дегенмен, тербийдің жоғары бағасына байланысты адамдар өндіріс шығындарын азайту үшін тербийді пайдаланудан аулақ болу және оны азайту жолын зерттеп жатыр. Мысалы, сирек жер магнитті-оптикалық материалдарды да арзан пайдалану керекдиспрозия темірімүмкіндігінше кобальт немесе гадолиний тербий кобальт; Қолданылуы тиіс жасыл флуоресцентті ұнтақтағы тербидің мазмұнын азайтуға тырысыңыз. Бағасы кеңінен қолдануды шектейтін маңызды факторға айналдытербиум. Бірақ көптеген функционалдық материалдар онсыз жасай алмайды, сондықтан біз «пышақта жақсы болатты пайдалану» принципін ұстануға және пайдалануды үнемдеуге тырысуымыз керек.тербиуммүмкіндігінше.
Хабарлама уақыты: 25 қазан 2023 ж