ტერბიუმი

თავისუფალი ქართულენოვანი ენციკლოპედია ვიკიპედიიდან
გადასვლა: ნავიგაცია, ძიება
ტერბიუმი / Terbium (Tb) Tb-TableImage.png
ელემენტის რიგითი ნომერი 65
მარტივი ნივთიერების გამოსახულება
Terbium-croprotated.jpg
რბილი ბლანტი მოვერცხლისფრო-რუხი ფერისლითონი, მიეკუთვნება იშვიათმიწა ელემენტებს
ატომის თვისებები
ატომური მასა
(მოლური მასა)
158,92534 მ. ა. ე. (/მოლი)
ატომის რადიუსი 180 პმ
იონიზაციის ენერგია
(პირველი ელექტრონი)
1): 569,0 (5,90)2): 3): კჯ/მოლი (ევ)
ელექტრონული კონფიგურაცია [Xe] 4f9 6s2
ქიმიური თვისებები
კოვალენტური რადიუსი 159 პმ
იონური რადიუსი (+4e) 84 (+3e) 92,3 პმ
ელექტროუარყოფითობა
(პოლინგის თანახმად)
1,2
ელექტროდული პოტენციალი Tb←Tb3+ −2,31
ჟანგვის ხარისხი 3, 4
მარტივი ნივთიერებების თერმოდინამიკური თვისებები
ნივთიერების სიმკვრივე 8,229 /სმ³
ხვედრითი თბოტევადობა 29[1] /(·მოლი)
თბოგამტარობა 11,1 ვტ/(·კ)
დნობის ტემპერატურა 1 629
დნობის სითბო კჯ/მოლი
დუღილის ტემპერატურა 3 296
აორთქლების სითბო 389 კჯ/მოლი
მოლური მოცულობა 19,2 სმ³/მოლი
მარტივი ნივთიერების კრისტალური მესერი
მესრის სტრუქტურა ჰექსაგონალური
მესრის პერიოდი 3,600 Å
შეფარდება 1,582n/
დებაის ტემპერატურა



ტერბიუმის ატომის სქემა


Tb 65
158,92534
[Xe] 4f9 6s2
ტერბიუმი

ტერბიუმი წარმოადგენს ლანთანოიდების ჯგუფის ქიმიურ ელემენტს, რომელიც აღინიშნება სიმბოლოთი - Tb და ატომური ნომერია - 65. ტერბიუმი მოვერცხლისფრო-თეთრი იშვიათ მიწა ლითონია. იგი ჭედადი და დრეკადია და იმდენად რბილია, რომ შესაძლებელია მისი დანით გაჭრა. ტერბიუმი ბუნებაში თავისუფალი სახით არ გვხვდება, მაგრამ იგი შედის მრავალი მინერალის შემადგენლობაში, როგორიცაა: ცერიტი, მონაციტი, ქსენოთაიმი და ეუქსენიტი.

ისტორია[რედაქტირება]

1843 წ. პირველად შვედმა ქიმიკოსმა კ. გ. მოსანდერმა დაშალა Y2O3-ის კონცენტრატი იტრიუმის, ტერბიუმის და ერბიუმის ოქსიდებად. XX საუკუნის დასაწყისში ფრანგმა მეცნიერმა ჟ. ურბენმა პირველად მიიღო სუფთა ტერბიუმი. სუფთა სახით იგი არ იყო გამოყოფილი იონ-გაცვლითი ტექნოლოგიების შემუშავებამდე. როდესაც მონსანდერმა პირველად დაყო ”იტრია” სამ ფრაქციად. "terbia"-ს ფრაქცია იყო ვარდისფერი (ამჟამად, რომელიც ცნობილია როგორც ერბიუმი) და "erbia" იყო ფრაქცია, რომელიც ჩვეულებრივ ხსნარში იყო უფერო, მაგრამ იძლეოდა მოყავისფრო ოქსიდს. მოგვიანებით მკვლევარებს შეექმნათ სიძნელეები მის არმოჩენასთან დაკავშირებით, მაგრამ ვარდისფერი ფრაქციის წარმოქმნას ყოველთვის ჰქონდა ადგილი.

ყველა შემთხვევაში, როგორც ამჟამად ცნობილია ტერბიუმი მხოლოდ საწყისი იტრიას 1% შეადგენდა, მაგრამ ეს არ იყო საკმარისი დაედგინათ, რომ მოყვითალო ფერი ეკუთვნოდა ოქსიდს.ამგვარად, ტერბიუმი იყო საწყისი, ტერბიუმის ფრაქციის მცირე კომპონენტი, ხოლო დომინანტებს წარმოადგენდა მისი უშუალო მეზობლები: გადოლინიუმი და დისპროზიუმი.

სახელწოდების წარმომავლობა[რედაქტირება]

ტერბიუმმა კიდევ სამი (ერბიუმი, იტერბიუმი, იტრიუმი) ელემენტთან ერთად სახელწოდება მიიღო სოფელ იტერბიუს პატივსაცემად, რომელიც მდებარეობს სტოკჰოლმის არქიპელაგის კუნძულ რესარიოზე.

ფიზიკური თვისებები[რედაქტირება]

ტერბიუმი მოვერცხლისფრო-თეთრი იშვიათ მიწა ლითონია, რომელიც ელასტიკური, ჭედადი და რბილია (ადვილად იჭრება დანით). სხვა ლანთანოიდებთან შედარებით ჰაერზე მდგრადია. ტერბიუმი გვხვდება ორი კრისტალური ალოტროპიული სახით, რომლებიც ერთმანეთში გადადის 1289°C.

ტერბიუმ(III) კათიონს აქვს ბრილიანტისებრი ფლუორესცენცია, კაშკაშა ლიმონისფერ-ყვითელ ფერით, რაც გამოწვეულია მკვეთრი მწვანე ნათების კომბინაციით, სხვა ნარინჯისფერ და წითელ ნათებასთან ერთად.

ტერბიუმი ადვილად იჟანგება და იგი თავისი ელემენტური ფორმით გამოიყენება მხოლოდ კვლევითი მიზნებისათვის. ტერბიუმის ატომები შეიძლება გამოიყოს მათი ფულე-რენის მოლეკულებში ჩანერგვით.

ტერბიუმს გააჩნია მარტივი ფერომაგნიტური რიგი 219K დაბალ ტემპერატურაზე. 219K ტემპერატურაზე ზემოთ იგი გადადის სპირალურ, ანტიფერომაგნიტურ მდგომარეობაში, რომელშიც ყველა ატომური მომენტი პარალელურია ბაზისის სიბრტყის ფენისა. ეს არაჩვეულებრივი ანტიფერომაგნიტიზმი 230K ტემპერატურაზე გარდაიქმნება უწესრიგო პარამაგნიტურ მდგომარეობად.

იზოტოპები[რედაქტირება]

ბუნებაში გავრცელებული ტერბიუმი შედგება ერთი სტაბილური იზოტოპისაგან - 159Tb. დახასიათებულია მისი 33 რადიოიზოტოპი, რომელთაგან ყველაზე მდგრადია 158Tb (ნახევარდაშლის პერიოდია 180 წელი), 157Tb (ნახევარდაშლის პერიოდია 71 წელი) და 169Tb (ნახევარდაშლის პერიოდია 71 დღე). ყველა დანარჩენი რადიოიზოტოპის ნახევარდაშლის პერიოდი 6.907 დღეზე ნაკლებია. ამ ელემენტს აგრეთვე გააჩნია 18 მეტა მდგომარეობა, რომელთაგან ყველაზე სტაბილურია 156მ1Tb (t½ 24.4 სთ), 154მ2Tb (t½ 22.7 სთ) და 154მ1Tb (t½ 9.4 სთ).

ქიმიური თვისებები[რედაქტირება]

ტერბიუმის ყველაზე ჩვეულებრივი სავალენტო მდგომარეობაა +3 დაჟანგულობის რიცხვით, მაგალითად Tb2O2. +4 მდგომარეობა ცნობილია TbO2-სა და TbF4-ში. ტერბიუმი ადვილად იწვის და წარმოქმნის ტერბიუმის (III,IV) ოქსიდების ნარევს.

8 Tb + 7 O2 → 2 Tb4O7

ხსნარებში ტერბიუმი მხოლოდ სამვალენტიან იონს წარმოქმნის. ტერბიუმი საკმაოდ ელექტროდადებითია, ნელა ურთიერთქმედებს ცივ წყალთან და საკმაოდ სწრაფად შედის რეაქციაში ცხელ წყალთან, ტერბიუმის ჰიდროქსიდის წარმოქმნით.

2 Tb (მყ) + 6 H2O (სითხე) → 2 Tb(OH)2 (ხსნ.) + 3H2 (აირი)

ტერბიუმი ურთიერთქმედებს ყველა ჰალოგენთან:

2 Tb (მყ) + 3 F2 (აირი) → 2 TbF2 (მყ) [თეთრი]

2 Tb (მყ) + 3 Cl2 (აირი) → 2 TbCl2 (მყ) [თეთრი]

2 Tb (მყ) + 3 Br2 (აირი) → 2 TbBr2 (მყ) [თეთრი] 2 Tb (მყ) + 3 I2 (აირი) → 2 TbI2 (მყ)

ტერბიუმი სწრაფად იხსნება განზავებულ გოგირდმჟავაში და წარმოქმნის მკრთალ ვარდისფერ Tb(III) იონების შემცველ ხსნარს, რომელიც არსებობს [Tb(OH2)9]3+ კომპლექსებში.

2 Tb (მყ) + 3 H2SO4 (სითხე) → 2 Tb+3(სითხე) + 3 SO2−4 (სითხე) + 3 H2 (აირი)

ბუნებაში[რედაქტირება]

ტერბიუმის კლარკი დედამიწის ქერქში არის (ტეილორის მიხედვით) 4,3 გრ/ტ. ელემენტი ტერბიუმი ბუნებაში თავისუფალი სახით არ გვხვდება, მაგრამ მას შეიცავს მრავალი მინერალი, მათ შორის ცერიტი, გადოლინიტი, მონაციტი ((Ce,La,Th,Nd,Y)PO4, რომელიც ტერბიუმს შეიცავს 0.03% ზემოთ), ქსენოთაიმი (YPO4) და ეუქსენიტი ((Y,Ca,Er,La,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6, რომელიც შეიცავს 1%-ზე მეტ ტერბიუმს). დედამიწის ქერქში ტერბიუმის გავრცელება შეადგენს 1.2მგ/კგ.

ტერბიუმის უმდიდრეს კომერციულ წყაროს წარმოადგენს იონ-ადსორბციული თიხები სამხრეთ ჩინეთიდან. მათში ორი მესამედი (წონით) არის იტრიუმის ოქსიდი და დაახლოებით 1%-ია ტერბიუმი. თუმცა იგი მცირე რაოდენობით გვხვდება ბასთნეზიტში და მონაციტში. ეს მინერალები დაამუშავეს გამხსნელით - ექსტრაქციით, რათა გამოეყოთ მძიმე ლანთანოიდები ”სამარიუმ-ევროპიუმ-გადოლინიუმ კონცენტრატის”(SEG concentrate), ფორმით.

საბადოები[რედაქტირება]

ტერბიუმი შედის ლანთანოიდების შემადგენლობაში, რომლებიც ხშირად გვხვდება აშშ, ყაზახეთში, რუსეთში, უკრაინაში, ავსტრალიაში, ბრაზილიაში, ინდოეთში, სკანდინავიაში.

მიღება[რედაქტირება]

ტერბიუმ-შემცველი მინერალის მცირე ზომის ნატეხები მუშავდება ცხელი კონცენტრირებული გოგირდმჟავათი და წარმოიქმნება იშვიათ მიწა ელემენტების წყალში ხსნადი სულფატები. მჟავა ფილტრატი ნაწილობრივ ნეიტრალიზდება კაუსტიკური სოდით, pH 3-4-მდე. თორიუმი ჰიდროქსიდის სახით გამოილექება ხსნარიდან და მოცილდება მას. ამის შემდეგ ხსნარი მუშავდება ამონიუმის ოქსალატით, რომელსაც იშვიათ მიწათა ელემენტები გადაჰყავს თავის შესაბამის უხსნად ოქსალატებში. ოქსალატები გახურებით გადადის ოქსიდებში, რომლებიც იხსნებიან აზოტმჟავაში, გარდა ძირითადი კომპონენტისა, ეს არის ცერიუმი, რომლის ოქსიდიც არ იხსნება HNO2. ტერბიუმი გამოიყოფა ამონიუმის ნიტრატით კრისტალიზაციით, ორმაგი მარილის სახით.

ტერბიუმის მარილების გამოყოფა იშვიათ მიწა მარილების ხსნარებიდან ყველაზე ეფექტურია იონ-გაცვლითი ტექნოლოგიებით. ამ პროცესში, იშვიათ მიწათა ელემენტების იონები იხსნებიან შესაბამის იონ-გაცვლით ფისში, ამ უკანასკნელში არსებული იონებით მიმოიცვლებიან წყალბადის, ამონიუმის ან სპილენძის იონებით. იშვიათ მიწათა იონები შემდგომ სელექტიურად გამოირეცხება შესაბამისი კომპლექსური აგენტით. სხვა იშვიათ მიწათა ელემენტების მსგავსად, ლითონური ტერბიუმი მიიღება ლითონური კალციუმით უწყლო ქლორიდის ან ფტორიდის აღდგენით. კალციუმის ან ტანტალის მინარევები შეიძლება მოვილდეს ვაკუუმში ხელახალი გალღობით, გამოხდით, ამალგამის წარმოქმნით ან ზონური ლღობით.

ღირებულება[რედაქტირება]

99—99,99 %-ის სიწმინდის ლითონური ტერბიუმის ღირებულება მიახლოებით 266 ევრო 10 გრამში.

გამოყენება[რედაქტირება]

ტერბიუმი — მეტად არაჩვეულებრივი ლითონია ლანთანოიდებს შორის და აქვს უნიკალური ფიზიკური მახასიათებლების მთელი სპექტრი, ასევე ეს ეხება მის შენადნობებს და ნაერთებს. ტერბიუმი მონოიზოტოპიური ელემენტია (ტერბიუმ-159).

მანიტური მასალები[რედაქტირება]

ტერბიუმ-კობალტის მონოკრისტალური შენადნობი აბსოლუტურ ნულის ტემპერატურასთან ახლოს წარმოადგენს ყველაზე მძლავრ მყარმაგნიტ მასალას (408 კჯ/მ), რაც 5—7 ჯერ მეღალია, ვიდრე სამარიუმ-კობალტის ან რკინა-ნეოდიუმ-ბორის შენადნობებს.

თერმოელექტრული მასალები[რედაქტირება]

ტერბიუმის ტელურიდი კარგი თერმოელექტრული მასალაა და ტერბიუმზე ფასის დაწევისას შეიძლება მისი ფართოდ გამოყენება თერმოელექტროგენერატორების წარმოებაში (თერმო-ე.მ.ძ. 160—170 მკვ/К).

ლაზერის მასალები[რედაქტირება]

ტერბიუმ გალიუმის ძოწი (ტგძ) გამოიყენება ლაზერულ ტექნიკაში როგორც ოპტიკური იზოლატორი და ფარადეის მბრუნავი.

ლუმინოფორები[რედაქტირება]

ტერბიუმის ვოლფრამატი მუდმივად იწარმოება და გამოიყენება ელექტრონიკაში როგორც ლუმინოფორი. OLED- მოწყობილობებში გამოყენებას ჰპოვებს ტერბიუმის კომპლეხსური ნაერთები (ევროპიუმთან და სამარიუმთან ერთად). ეს დაკავშირებულია კარგ ლუმინესცენტურ მახასიათებლებზე - ლუმინოსცენციის მაღალ ინტენსივობაზე და სპექტრის ხაზების მცირე ნახევარსიფართეზე. ასეთი სუპრამოლეკულარული ფოტოფიზიკური მოწყობილობების მოქმედების პრინციპი (გამსაზღვრულია ჟ.მ. ლენა) დაფუძნებულია ანტენის ეფექტს.

გიგანტური მაგნითოკალორიული ეფექტი[რედაქტირება]

ტერბიუმის და გადოლინიუმის შენადნობები ავლენენ მნიშვნელოვან მახასიათებლებს მაგნიტური მაცივრების კონსტრუირებისათვის.

კატალიზატორები[რედაქტირება]

ტერბიუმის ოქსიდი გამოიყენება როგორც მაღალეფექტური ჟანგვის კატალიზატორი.

ელექტრონიკა[რედაქტირება]

ტერბიუმის ფტორიდი ცერიუმისა და იტრიუმის ფტორიდებთან ერთად გამოიყენება მიკროელექტრონიკაში როგორც სილიციუმის საფარი.

კომპიუტერების წარმოება[რედაქტირება]

ბოლო წლებში კომპიუტერების წარმოებაში განსაკუთრებული მნიშვნელობა შეიძინა ტერბიუმის ფერიტმა.

რესურსები ინტერნეტში[რედაქტირება]

Commons-logo.svg
ვიკისაწყობში? არის გვერდი თემაზე:

სქოლიო[რედაქტირება]

  1. რედკოლ.:ზეფიროვი (მთ. რედ.) ქიმიური ენციკლოპედია: 5 ტომად. — მოსკოვი: დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია, 1995. — ტომი: 4. — გვ. 639. — 20 000 ეგზ. — ISBN 5—85270—039—8