Тылсымлы сирәк элемент: Тербиум

Тербиумавыр сирәк туфраклар категориясенә керә, crир кабыгында аз муллык 1,1 минутта.Тербиум оксидысирәк җирләрнең 0,01% тан кимрәк. Тербиумның иң зур эчтәлеге булган югары йтрий ион тибындагы авыр сирәк җир рудасында да, тербиумның гомуми күләме 1,1-1,2% тәшкил итә.сирәк җир, аның "затлы" категориясенә керүен күрсәтәсирәк җирэлементлары. 1843-нче елда тербиум ачылганнан бирле 100 елдан артык вакыт эчендә аның азлыгы һәм кыйммәте аның практик кулланылышына озак вакыт комачаулый. Соңгы 30 елда гынатербиумуникаль сәләтен күрсәтте.

Тарихны ачу

Швед химикы Карл Густаф Мосандер 1843-нче елда тербиумны ачканйтрий оксидыһәмY2O3. YttriumШвециянең Итби авылы исеме белән аталган. Ион алмашу технологиясе барлыкка килгәнче, тербиум аның саф формасында изоляцияләнмәгән.

Моссандер башта бүлендейтрий оксидыөч өлешкә, барысы да рудалар исеме белән аталган:йтрий оксиды, эрбиум оксиды, һәмтербиум оксиды. Тербиум оксидыбашта алсу өлештән иде, хәзерге вакытта билгеле булган элемент аркасындаэрбиум. Эрбиум оксиды(хәзерге вакытта без тербиум дип атаганны да кертеп) башта чишелештә төссез өлеш иде. Бу элементның эри торган оксиды коңгырт санала.

Соңрак эшчеләргә кечкенә төссез күзәтү авыр булды “эрбиум оксиды“, Ләкин эри торган алсу өлешне игътибарсыз калдырырга ярамый. Барлыгы турында бәхәсэрбиум оксидыберничә тапкыр барлыкка килде. Хаоста оригиналь исем кире кайтарылды һәм исемнәр алышынды, шуңа күрә алсу өлеш ахырда эрбиум булган эремә буларак искә алынды (чишелештә ул алсу иде). Хәзер натрий диффид яки калий сульфаты кулланган эшчеләр керий диоксидын чыгару өчен кулланыла дип саналайтрий оксидыуйламыйча борылутербиумявым-төшем булган керийга. Хәзерге вакытта 'тербиум', оригиналның якынча 1%йтрий оксидыбар, ләкин бу ачык сары төскә күчү өчен җитәрлекйтрий оксиды. Шуңа күрәтербиумбашта аны үз эченә алган икенчел компонент, һәм аны якын күршеләре контрольдә тота,гадолиниумһәмдиспрозиум.

Соңыннан, бүтән вакыттасирәк җирэлементлар бу катнашмадан аерылды, оксидның пропорциясенә карамастан, тербиум исеме, ниһаять, коңгырт оксиды сакланган.тербиумсаф формада алынган. XIX гасырда тикшерүчеләр ультрафиолет флуоресцент технологиясен кулланмады, ачык сары яки яшел төсләрне (III) күзәттеләр, тербиумның каты катнашмаларда яки эремәләрдә танылуын җиңеләйттеләр.

Электрон конфигурациясе

Электрон макет:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9

Электрон аранжировкатербиум[Xe] 6s24f9. Гадәттә, атом корылмасы артык зур булганчы, өч электронны гына ионлаштырып булмый. Ләкин, очрактатербиум, ярым тутырылгантербиумфтор газы кебек бик көчле оксидант булганда дүртенче электронны алга таба ионлаштырырга мөмкинлек бирә.

Металл

Тербиумпычак белән кисәргә мөмкин булган көмеш ак сирәк җир металл. Эретү ноктасы 1360 ℃, кайнату ноктасы 3123 ℃, тыгызлыгы 8229 4кг / м3. Иртә лантанид элементлары белән чагыштырганда, ул һавада чагыштырмача тотрыклы. Лантанид элементларының тугызынчы элементы, тербиум, бик зарядлы металл, ул водород газын барлыкка китерә.

Табигатьтә,тербиумберкайчан да ирекле элемент булып табылмады, аз күләмдә фосфорлы серий торий комында һәм кремний бериллий йтриум рудасында.ТербиумМоназит комдагы сирәк җир элементлары белән бергә яши, гадәттә 0,03% тербиум. Башка чыганакларга йтрий фосфат һәм сирәк җир алтын керә, икесе дә 1% тербиум булган оксид катнашмалары.

Кушымта

Кулланутербиумкүбесенчә югары технологияле өлкәләрне үз эченә ала, алар технологияне интенсив һәм белемне интенсив заманча проектлар, шулай ук ​​зур икътисади файдага ия проектлар, кызыклы үсеш перспективалары белән.

Төп куллану өлкәләре:

1) катнаш сирәк туфрак формасында кулланыла. Мәсәлән, ул сирәк җир кушылмасы ашламасы һәм авыл хуҗалыгы өчен азык өстәмәсе буларак кулланыла.

(2) Өч төп флуоресцент порошокта яшел порошок өчен активлаштыручы. Заманча оптоэлектрон материаллар фосфорларның өч төп төсен куллануны таләп итәләр, кызыл, яшел һәм зәңгәр, алар төрле төсләрне синтезлау өчен кулланыла ала. .Әмтербиумкүп югары сыйфатлы яшел флуоресцент порошокларда алыштыргысыз компонент.

3) Магнито оптик саклау материалы буларак кулланыла. Аморф металл тербиум күчү металл эретелгән нечкә пленкалар югары җитештерүчән магнито оптик дисклар җитештерү өчен кулланылган.

(4) Оптик пыяла җитештерү. Тербиум булган Фарадай әйләнүче пыяла - лазер технологиясендә ротаторлар, изоляторлар һәм циркуляторлар җитештерү өчен төп материал.

(5) Тербиум диспрозиум ферромагностострик эретмәсе (TerFenol) үсеше һәм үсеше тербиум өчен яңа кушымталар ачты.

Авыл хуҗалыгы һәм терлекчелек өчен

Сирәк җиртербиумкультураларның сыйфатын яхшырта һәм билгеле концентрация диапазонында фотосинтез тизлеген арттыра ала. Тербиум комплекслары югары биологик активлыкка, һәм өченче комплексларга иятербиум, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, киң спектрлы антибактериаль үзенчәлекләре булган Стафилококк ауреасына, Бакилл субтилисына һәм Эшеричия колига яхшы антибактериаль һәм бактерицид эффектлары бар. Бу комплексларны өйрәнү заманча бактерицид препаратлары өчен яңа тикшеренү юнәлеше бирә.

Люминесцен өлкәсендә кулланыла

Заманча оптоэлектрон материаллар фосфорларның өч төп төсен куллануны таләп итәләр, кызыл, яшел һәм зәңгәр, алар төрле төсләрне синтезлау өчен кулланыла ала. Тербиум - югары сыйфатлы яшел флуоресцент порошокларда алыштыргысыз компонент. Әгәр сирәк җир төсендәге телевизор кызыл флуоресцент порошок туу ихтыяҗны стимуллаштырсайтрийһәмевропий, аннары тербиумны куллану һәм үстерү сирәк җир белән лампалар өчен өч төп төсле яшел флуоресцент порошокка ярдәм иттеләр. 1980-нче еллар башында Филипс дөньяда беренче компакт энергияне саклаучы флуоресцент лампаны уйлап тапты һәм аны тиз арада дөньякүләм пропагандалады. Tb3 + ионнары 545nm дулкын озынлыгы белән яшел ут чыгарырга мөмкин, һәм сирәк очрый торган җир яшел флуоресцент порошоклар диярлек.тербиум, активлаштыручы буларак.

Телевизор катод нур трубалары (CRT) өчен кулланылган яшел флуоресцент порошок һәрвакыт нигездә арзан һәм эффектив цинк сульфидына нигезләнгән, ләкин тербиум порошогы Y2SiO5: Tb3 +, Y3 (Al, Al) кебек проекция төсле телевизор яшел порошок буларак кулланылган. Га) 5O12: Tb3 +, һәм LaOBr: Tb3 +. Зур экранлы югары телевизор (HDTV) үсеше белән, CRT өчен югары җитештерүчән яшел флуоресцент порошоклар да эшләнә. Мисал өчен, чит илдә Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3 +, LaOCl: Tb3 +, һәм Y2SiO5: Tb3 + булган гибрид яшел флуоресцент порошок эшләнде, алар югары ток тыгызлыгында яхшы люминесцент эффективлыкка ия.

Традицион рентген флуоресцент порошогы - кальций вольфрамы. 1970-80 елларда сенситизация экраннары өчен сирәк җир флуоресцент порошоклары эшләндетербиум, активлаштырылган лантан сульфид оксиды, терби активлаштырылган лантан бромид оксиды (яшел экраннар өчен), һәм терби активлашкан йтрий сульфид оксиды. Кальций вольфрамы белән чагыштырганда, сирәк җир флуоресцент порошогы пациентлар өчен рентген нурланыш вакытын 80% кыскартырга, рентген фильмнар резолюциясен яхшыртырга, рентген торбаларның гомерен озайтырга һәм энергия куллануны киметергә мөмкин. Тербиум шулай ук ​​медицина рентген көчәйтү экраннары өчен флуоресцент порошок активаторы буларак кулланыла, ул рентген оптик сурәтләргә әверелү сизгерлеген яхшырта, рентген фильмнарның ачыклыгын яхшырта һәм X- экспозиция дозасын киметә ала. кеше организмына нурлар (50% тан артык).

Тербиумшулай ук ​​яңа ярымүткәргеч яктырту өчен зәңгәр ут белән дулкынланган ак LED фосфорда активлаштыручы буларак кулланыла. Тербиум алюминий магнито оптик кристалл фосфорлар чыгару өчен, зәңгәр яктылык чыгаручы диодларны дулкынландыргыч яктылык чыганагы итеп кулланырга мөмкин, һәм барлыкка килгән флуоресцент саф ак яктылык чыгару өчен дулкынландыргыч яктылык белән кушыла.

Тербиумнан ясалган электролуминсент материалларга цинк сульфид яшел флуоресцент порошок керәтербиумактивлаштыручы буларак. Ультрафиолет нурлары астында тербиумның органик комплекслары көчле яшел флуоресенция чыгарырга һәм нечкә кино электролуминсент материаллары буларак кулланылырга мөмкин. Өйрәнүдә зур уңышларга ирешелсә дәсирәк җирорганик катлаулы электролуминсент нечкә фильмнар, практиклыктан әле дә билгеле бер аерма бар, һәм сирәк җир органик катлаулы электролуминсент нечкә фильмнар һәм җайланмалар буенча тикшеренүләр әле дә тирәнлектә.

Тербиумның флуоресцент характеристикалары шулай ук ​​флуоресцент зоналар буларак кулланыла. Олоксаин тербиумы (Tb3 +) комплексы һәм дезоксирибонуклеин кислотасы (ДНК) үзара тәэсире флуоресцент һәм үзләштерү спектры ярдәмендә өйрәнелде, мәсәлән, офлоксаин тербиумының флюоресенция зонасы (Tb3 +). Нәтиҗә күрсәткәнчә, Tb3 + офлоксаин ДНК молекулалары белән бәйләнгән трюк формалаштыра ала, һәм дезоксирибонуклеин кислотасы офлоксаин Tb3 + системасының флюоресенциясен сизелерлек көчәйтә ала. Бу үзгәрешкә нигезләнеп, дезоксирибонуклеин кислотасы билгеле була.

Магнито оптик материаллар өчен

Фарадай эффекты булган материаллар, шулай ук ​​магнито-оптик материаллар, лазерларда һәм башка оптик җайланмаларда киң кулланыла. Магнито оптик материалларының ике киң таралган төре бар: магнито оптик кристаллары һәм магнито оптик пыяла. Алар арасында магнито-оптик кристаллар (йтрий тимер гранаты һәм тербиум галий гранаты кебек) көйләнә торган эш ешлыгы һәм югары җылылык тотрыклылыгы өстенлекләренә ия, ләкин алар кыйммәт һәм җитештерү авыр. Моннан тыш, югары Фарадай әйләнү почмаклары булган күп магнито-оптик кристаллар кыска дулкын диапазонында югары үзләштерүгә ия, бу аларны куллануны чикли. Магнито оптик кристаллары белән чагыштырганда, магнито оптик пыяла югары үткәрү өстенлегенә ия һәм зур блокларга яки җепселләргә ясау җиңел. Хәзерге вакытта, югары Фарадай эффекты булган магнито-оптик стаканнар, нигездә, сирәк җир ионы белән капланган стаканнар.

Магнито оптик саклау материаллары өчен кулланыла

Соңгы елларда, мультимедиа һәм офис автоматизациясенең тиз үсеше белән, яңа югары сыйдырышлы магнит дискларга сорау арта. Аморф металл тербиум күчү металл эретелгән нечкә пленкалар югары җитештерүчән магнито оптик дисклар җитештерү өчен кулланылган. Алар арасында TbFeCo эретелгән нечкә фильм иң яхшы күрсәткечкә ия. Тербиум нигезендәге магнито-оптик материаллар зур күләмдә җитештерелгән, һәм алардан ясалган магнито-оптик дисклар компьютер саклау компонентлары буларак кулланыла, саклау сыйфаты 10-15 тапкыр арткан. Алар зур сыйдырышлыкның һәм тиз керү тизлегенең өстенлекләренә ия, һәм югары тыгызлыктагы оптик дискларда кулланылганда дистәләрчә мең тапкыр сөртелергә һәм капланырга мөмкин. Алар электрон мәгълүмат саклау технологиясендә мөһим материаллар. Күренгән һәм инфракызыл полосаларда иң еш кулланыла торган магнито-оптик материал - Тербиум Галлиум Гарнет (TGG) бер кристалл, ул Фарадай ротаторлары һәм изоляторлары ясау өчен иң яхшы магнито-оптик материал.

Магнито оптик пыяла өчен

Фарадай магнито оптик пыяла күренеп торган һәм инфракызыл өлкәләрдә яхшы ачыклыкка һәм изотропиягә ия, һәм төрле катлаулы формалар ясый ала. Зур күләмле продуктлар җитештерү җиңел һәм оптик җепселләргә тартылырга мөмкин. Шуңа күрә, магнито оптик изоляторлар, магнито оптик модульаторлар, оптик оптик ток сенсорлары кебек магнито оптик җайланмаларда киң куллану перспективалары бар. Зур магнит моменты һәм күренеп торган һәм инфракызыл диапазонда кечкенә үзләштерү коэффициенты аркасында Tb3 + ионнары магнито оптик стаканнарда сирәк кулланыла торган җир ионнары булып киттеләр.

Тербиум диспрозиум ферромагнетострикив эретмәсе

ХХ гасыр азагында, дөнья технологик революциясенең өзлексез тирәнәюе белән, сирәк җир куллану материаллары тиз арада барлыкка килде. 1984-нче елда Айова штаты Университеты, АКШ Энергетика Министрлыгының Амес лабораториясе һәм АКШ Хәрби-диңгез флоты коралларын тикшерү үзәге (аннан соң төзелгән Edge Technology Corporation (ET REMA) төп персоналлары) яңа сирәкне булдыру өчен хезмәттәшлек иттеләр. intelligentир акыллы материал, ягъни тербиум диспрозиум ферромагнит магнитострик материал. Бу яңа интеллектуаль материал электр энергиясен тиз механик энергиягә әверелдерүнең искиткеч үзенчәлекләренә ия. Бу гигант магнитострик материалдан ясалган су асты һәм электро-акустик кондукторлар диңгез җиһазларында, нефть скважиналарын ачыклаучы спикерларда, шау-шу һәм тибрәнү белән идарә итү системаларында, океанны өйрәнү һәм җир асты элемтә системаларында уңышлы конфигурацияләнде. Шуңа күрә, тербиум диспрозиум тимер гигант магнитострик материал тугач, ул дөньяның индустриальләшкән илләренең игътибарын җәлеп итте. Edge Technologies Америка Кушма Штатларында тербиум диспрозий тимер гигант магнитострик материаллар җитештерә башлады һәм аларга Терфенол Д. дип исем кушты. Соңыннан Швеция, Япония, Россия, Бөекбритания һәм Австралия шулай ук ​​тербиум диспрозиум тимер гигант магнитострик материалларын эшләделәр.

Кушма Штатларда бу материалның үсеш тарихыннан, материалны уйлап табу да, монополистик заявкалар да хәрби индустрия белән турыдан-туры бәйле (мәсәлән, диңгез флоты). Кытайның хәрби һәм оборона бүлекләре әкренләп бу материалны аңлауны көчәйтәләр. Ләкин, Кытайның милли көченең сизелерлек артуы белән, XXI гасыр хәрби көндәшлек стратегиясенә ирешү һәм җиһаз дәрәҗәсен күтәрү таләбе, әлбәттә, бик актуаль булачак. Шуңа күрә, хәрби һәм милли оборона бүлекләре тарафыннан тербиум диспрозиум тимер гигант магнитострик материалларын киң куллану тарихи ихтыяҗ булачак.

Кыскасы, бик яхшы сыйфатлартербиуманы күп функциональ материалларның алыштыргысыз әгъзасы һәм кайбер куллану өлкәләрендә алыштыргысыз позициягә әйләндерегез. Ләкин, тербиумның югары бәясе аркасында, кешеләр җитештерү чыгымнарын киметү өчен тербиумны ничек кулланырга һәм минимальләштерергә өйрәнәләр. Мәсәлән, сирәк җир магнито-оптик материаллары да аз чыгымнар кулланырга тиешдиспрозий тимеркобальт яки гадолиниум тербиум кобальт мөмкин кадәр; Тербиумның яшел флуоресцент порошогындагы күләмен киметергә тырышыгыз. Бәяләр киң куллануны чикләүче мөһим факторга әйләндетербиум. Ләкин күп функциональ материаллар ансыз эшли алмый, шуңа күрә без "пычакта яхшы корыч куллану" принцибын тотарга һәм куллануны сакларга тырышырга тиеш.тербиуммөмкин кадәр.