Terbio -Struktur, Eigenschaften, Verwendungen, erhalten

Er Terbium Es ist ein Element, das zur Lantanidengruppe der sogenannten Seltenen Erden gehört und deren chemisches Symbol TB ist. Es hat eine Atomzahl von 65 und eine Fülle im 1.2 ppm. Es ist nicht isoliert, sondern Teil mehrerer Mineralien, einschließlich der Monacita und der Bastnäsita.

Der Terbio wurde 1843 vom schwedischen Chemiker Carl Gustav Mosander im Gadolinita Mineral entdeckt. Mosender behandelte das Itum mit Ammoniumhydroxid, einem Oxid des Metalls und fand als Verunreinigungen zwei unbekannte Substanzen, die er Erbia und Terbia nannte: Substanzen, die jeweils die Metalle Erbio und Terbio enthalten.

Metallic Terbio -Probe. Quelle: Hi-Res-Bilder von chemischen Elementen, CC von 3.0, über Wikimedia Commons

Der Name des Terbio ist wie der des Ititriums in das schwedische Dorf Ytterby fällig, wo die mineralogischen Proben weitergingen. Es kommt oft vor, dass das 'Terbio' leicht durch das 'erbio' und das 'iterbio' verwechselt werden kann.

Der Terbio hat aufgrund seiner magnetischen und fluoreszenzeigenen Eigenschaften mehrere Anwendungen. Es bildet seine Verbindungen mit dem Oxidationszustand +3, aber in einigen Fällen verwendet es den Oxidationszustand +4. Es hat insgesamt 38 Isotope, von denen der einzige Stall das ist ¹⁵⁹TB.

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Terbio -Struktur

Das Terbio bildet Kristalle mit kompakten hexagonalen Strukturen (HCP) bei Raumtemperatur, die als α -Phase bekannt ist. Wenn diese Kristalle bis zu 1289 ° C erhitzen, erleiden sie einen Übergang zur kubischen Struktur im Körper (BCC), bekannt als die β -Phase.

Elektronische Konfiguration

Elektronische Terbio -Einstellung

Der Terbio verfügt über die folgende elektronische Konfiguration:

[Xe] 4f⁹ 6s²

Mit 9 Elektronen in ihren 4F -Orbitalen und als neunter Mitglied der Lanthaniden ist die elektronische Konfiguration keine Unregelmäßigkeit gegen die vom Aufbau -Prinzip angegebene Füllordnung dar.

Terbio -Eigenschaften

Aussehen

Silberweißes massives Metall. Es ist formbar, duktil, resistent gegen Auswirkungen. Sein TB -Kationen³⁺ Es ist fluoreszierend und emittiert ein hellgrünes Licht. Die Fluoreszenz ist jedoch nur im Festkörper sichtbar.

Ordnungszahl

65

Molmasse

158.925 g/mol

Schmelzpunkt

1356 ºC

Siedepunkt

3123 ºC

Dichte

8.25 g/cm³

Fusionshitze

10.15 kJ/mol

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Verdampfungswärme

391 kJ/mol

Molkalorienkapazität

28.91 kJ/mol

Oxidationszustände

Wie die anderen Lanthanides beträgt sein Hauptoxidationszustand +3 (TB)³⁺), aber Sie können auch den Oxidationszustand +4 präsentieren (TB⁴⁺). Zum Beispiel in TBO -Verbindungen₂ und TBF₄ Der Terbio trifft einen Oxidationszustand von +4.

Elektronegativität

1.2 auf der Paulingskala.

Ionisationsenergien

Erstens: 565.8 kJ/mol

Zweitens: 1110 kJ/mol

Dritter: 2114 kJ/mol

Magnetische Ordnung

Bei Raumtemperatur handelt es sich um ein paramagnetisches Metall, das mit einem Neodym -Magneten gesammelt werden kann. Aber bei einer Temperatur von 230 K (-43 ºC) wird es antiferromagnetisch und verwandelt sich bei Temperaturen unter 219 K in ferromagnetisch.

Reaktivität

Der Terbio ist in der Luft stabil, einschließlich hoher Temperaturen, aufgrund des Vorhandenseins eines dunkelbraunen Oxids, das es bedeckt.

Dieses Metall kann drei Oxide bilden: TB₂ENTWEDER₃, Weiß und staubig, die gemeinsame Form der von den Lanthaniden präsentierten Oxiden; Das tbo₂, verwendet durch Oxidation +4 und wird aus atomem Sauerstoff erzeugt; und der TB₄ENTWEDER₇, Ein dunkelbraunes Oxid, das durch Oxidationszustände +3 und +4 dargestellt wird.

Das Terbio reagiert mit Wasser, das ein Hydroxid bildet und Wasserstoffgas freigibt. Es wird auch durch verdünnte Säuren angegriffen, die Salze bilden und Wasserstoffgas freisetzen.

Das Terbio reagiert mit Schwefelsäure und erhält TB₂(SW₄)₃. Dieses Salz kann grüne Fluoreszenz emittieren. Der Terbio wird mit allen Halogenen durch seinen Oxidationszustand +3 (TBF) kombiniert₃, TBCL₃, usw.).

Anwendungen

Fluoreszenz

Terbioverbindungen (III) sind durch ihre grüne Fluoreszenz durch Absorption von UV -Strahlung gekennzeichnet. Quelle: Leiem, CC BY-SA 4.0, über Wikimedia Commons

Der Terbio wird als grünes Phosphor in trichromatischen Beleuchtungsanwendungen und in Farbfernsehsäuren verwendet. Der Terbio erzeugt die grüne Farbe von Blackberry -Handys oder auf anderen High -Definition -Bildschirmen.

TB Ionen³⁺ Sie werden verwendet, um das Vorhandensein von Mikroben zu zeigen und das terbische Chlorid auf die zu untersuchende Probe anzuwenden, die dann mit ultraviolettem Licht beleuchtet wird. Dies führt dazu, dass lebende Endosporen mit einer grünen Farbe glänzen.

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Das Terbio (TB³⁺), Die Europio (EU³⁺) und der Tulio (TM³⁺) Sie werden verwendet, um die Fälschung von Euro -Tickets zu erkennen, da die Tickets mit ultraviolettem Licht durch das Terbio, eine rot vom Europium und ein weiteres Blau von der Tüll, eine grüne Fluoreszenz produzieren.

Legierungen

Eine Legierung von Terbio-mehrro wird beim Bau von Metallfilmen für die magneto-postische Registrierung von Daten verwendet.

Eine weitere Legierung von Neodym-terbio-disprosio wird zur Herstellung von Magneten verwendet, die ihren Magnetismus bei hohen Temperaturen bewahren kann. Diese Arten von Magneten werden in Elektrik -Elektromotoren verwendet, bei denen hohe Temperaturen erzeugt werden.

Das Terfenol ist eine Legierung von Therm. Diese Legierung wird in den Lautsprechern „Soundbug“ verwendet, mit denen wir einen Tisch oder einen Desktop als Lautsprecher verwenden können. Darüber hinaus wird diese Legierung in magnetisch gesteuerten Aktivatoren, Schallsystemen und Drucksensoren verwendet.

Andere Verwendungen

Das Terbio wird verwendet, um Calciumfluorid, Calcium -Wolfram- und Strontiummolybdat zu dopar, Verbindungen, die in Festkörper- und Faseroptikern verwendet werden. Der Terbio wird auch in niedrigen Verbrauchsbirnen und Quecksilberlampen verwendet.

Der Terbio wurde zur Verbesserung der X -Strahlsicherheit verwendet, da die Auflösung durch Verbesserung der Expositionszeit auf sie reduziert werden kann.

Zusammen mit Gadolinio wurde das Terbio für den Bau eines zweistufigen Testmagnet -Kühlschranks verwendet: Gadolinium als Hochtemperaturstadium und Terbio als niedrige Temperaturstufe.

Erhalten

Rohmaterial

Der Terbio hat eine Fülle von 1.2 ppm im Erdkortex, ein Element, das nicht in freier Form ist. Es ist in den Mineralien in Monacita, Xenotima, Bastnäsita und Euxenita vorhanden, wobei letztere ein Oxid ist, das 1% Terbio enthält.

Trennung

Der Terbio wird aus dem Monacit und dem Bastnäsit durch eine anfängliche Quetschen dieser Mineralien kommerziell extrahiert, gefolgt von einer Behandlung mit Schwefelsäure und einer pH -Einstellung des pH -Werts der Lösung mit Natriumhydroxid zu einem pH zwischen 3 und 4. Dies erzeugt die Trennung des Thoriums.

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Dann wird die Lösung mit Ammoniumoxalat für die anschließende Bildung von Seltenerdoxiden behandelt. Anschließend werden Oxide in Salpetersäure gelöst, was die Trennung des Cerio erzeugt. Der Terbio wird durch Kristallisation als Doppelsalznitratsalz getrennt.

Die effektivste Methode zur Trennung von Terbio -Salzen ist die Ionenaustauschchromatographie. Seltenerdionen werden durch Wechselwirkung mit Wasserstoff, Ammonium oder Metallionen in einem ausreichenden Ionenaustauschharz absorbiert.

Seltenerdionen werden durch sein Waschen mit einem angemessenen Mittel für jedes spezifische Metall vom Harz getrennt.

Produktion

Trennte die thermischen Ionen der Mineralien, ihre Chloride oder Fluoride mit Metallcalcium in einem Tantalio -Schmelzen, eine metallothermische Reduktion trat auf. Calcium- und Tantaliumverunreinigungen werden durch Anwenden einer Vakuumdestillation beseitigt.

Andererseits kann das Terbio auch durch Elektrolyse von thermischem Oxid in geschmolzenem Calciumchlorid erhalten werden.

Isotope

Der Terbio hat insgesamt 38 Isotope zwischen den ¹³⁵TB und die ¹⁷²TB, von dem das einzige stabile Isotop ist ¹⁵⁹TB; Dies entspricht fast 100% des Terbio aus der Erdkruste. Der Rest der Isotope von Wärme sind radioaktiv.

Die meisten radioaktiven Isotope von Wärme sind Emitter von β -Partikeln^- oder β⁺. Die durchschnittliche Lebenszeit der meisten von ihnen ist sehr kurz, was die hervorhebt ¹³⁸TB mit einer halben Nanosekunden halb -Leben. In der Zwischenzeit sind seine halb -lebens -Isotope: die ¹⁵⁸TB (58 Jahre) und ¹⁵⁷TB (71 Jahre).

Verweise

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