ტერბიუმი

ტერბიუმი

65Tb

158.93

4f9 6s2

ტერბიუმი, ₆₅Tb

ზოგადი თვისებები
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა	რბილი მოვერცხლისფრო ლითონი
სტანდ. ატომური წონა Ar°(Tb)	158.925354±0.000007 158.93±0.01 (დამრგვალებული)
ტერბიუმი პერიოდულ სისტემაში
წყალბადი ჰელიუმი ლითიუმი ბერილიუმი ბორი ნახშირბადი აზოტი ჟანგბადი ფთორი ნეონი ნატრიუმი მაგნიუმი ალუმინი სილიციუმი ფოსფორი გოგირდი ქლორი არგონი კალიუმი კალციუმი სკანდიუმი ტიტანი ვანადიუმი ქრომი მანგანუმი რკინა კობალტი ნიკელი სპილენძი თუთია გალიუმი გერმანიუმი დარიშხანი სელენი ბრომი კრიპტონი რუბიდიუმი სტრონციუმი იტრიუმი ცირკონიუმი ნიობიუმი მოლიბდენი ტექნეციუმი რუთენიუმი როდიუმი პალადიუმი ვერცხლი კადმიუმი ინდიუმი კალა სტიბიუმი ტელური იოდი ქსენონი ცეზიუმი ბარიუმი ლანთანი ცერიუმი პრაზეოდიმი ნეოდიმი პრომეთიუმი სამარიუმი ევროპიუმი გადოლინიუმი ტერბიუმი დისპროზიუმი ჰოლმიუმი ერბიუმი თულიუმი იტერბიუმი ლუტეციუმი ჰაფნიუმი ტანტალი ვოლფრამი რენიუმი ოსმიუმი ირიდიუმი პლატინა ოქრო ვერცხლისწყალი თალიუმი ტყვია ბისმუტი პოლონიუმი ასტატი რადონი ფრანციუმი რადიუმი აქტინიუმი თორიუმი პროტაქტინიუმი ურანი (ელემენტი) ნეპტუნიუმი პლუტონიუმი ამერიციუმი კიურიუმი ბერკელიუმი კალიფორნიუმი აინშტაინიუმი ფერმიუმი მენდელევიუმი ნობელიუმი ლოურენსიუმი რეზერფორდიუმი დუბნიუმი სიბორგიუმი ბორიუმი ჰასიუმი მეიტნერიუმი დარმშტადტიუმი რენტგენიუმი კოპერნიციუმი ნიჰონიუმი ფლეროვიუმი მოსკოვიუმი ლივერმორიუმი ტენესინი ოგანესონი – ↑ Tb ↓ Bk გადოლინიუმი ← ტერბიუმი → დისპროზიუმი
ატომური ნომერი (Z)	65
პერიოდი	6 პერიოდი
ბლოკი	f-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია	[Xe] 4f9 6s2
ელექტრონი გარსზე	2, 8, 18, 27, 8, 2
ელემენტის ატომის სქემა
ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში	მყარი სხეული
დნობის ტემპერატურა	1356 °C ​(1629 K, ​2473 °F)
დუღილის ტემპერატურა	3123 °C ​(3396 K, ​5653 °F)
სიმკვრივე (ო.ტ.)	8.23 გ/სმ3
სიმკვრივე (ლ.წ.)	7.65 გ/სმ3
დნობის კუთ. სითბო	10.15 კჯ/მოლი
აორთქ. კუთ. სითბო	391 კჯ/მოლი
მოლური თბოტევადობა	28.91 ჯ/(მოლი·K)
ნაჯერი ორთქლის წნევა P (პა) 1 10 100 1 k 10 k 100 k T (K)-ზე 1789 1979 (2201) (2505) (2913) (3491)
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი	0, +1, +2, +3, +4
ელექტროდული პოტენციალი	Tb←Tb3+ −2.31 ვ
ელექტრო­უარყოფითობა	პოლინგის სკალა: 1.2
იონიზაციის ენერგია	1: 565.8 კჯ/მოლ 2: 1110 კჯ/მოლ 3: 2114 კჯ/მოლ
ატომის რადიუსი	ემპირიული: 177 პმ
კოვალენტური რადიუსი (rcov)	194±5 პმ
მოლური მოცულობა	19.2 სმ3/მოლი
ტერბიუმის სპექტრალური ზოლები
სხვა თვისებები
ბუნებაში გვხვდება	პირველადი ნუკლიდების სახით
მესრის სტრუქტურა	მჭიდრო ჰექსაგონალური
მესრის პერიოდი	3.600 Å
ბგერის სიჩქარე	2620 მ/წმ (20 °C)
თერმული გაფართოება	10.3 µმ/(მ·K)
თბოგამტარობა	11.1 ვტ/(მ·K)
მაგნეტიზმი	პარამაგნეტიკი (300 K)
მაგნიტური ამთვისებლობა	6999146000000000000♠+146000.0×10−6 სმ3/მოლ
იუნგას მოდული	55.7 გპა
წანაცვლების მოდული	22.1 გპა
დრეკადობის მოდული	38.7 გპა
პუასონის კოეფიციენტი	0.261
ვიკერსის მეთოდი	450–865 მპა
ბრინელის მეთოდი	675–1200 მპა
CAS ნომერი	7440-27-9
ისტორია
სახელწოდება მომდინარეობს	after Ytterby (Sweden), where it was mined
აღმომჩენი და პირველი მიმღებია	კარლ გუსტავ მოსანდერი (1843)
ტერბიუმის მთავარი იზოტოპები
იზო­ტოპი გავრცე­ლება­დობა ნახევ. დაშლა (t1/2) რადიო. დაშლა პრო­დუქტი 157Tb სინთ 7001710000000000000♠71 წ ε 157Gd 158Tb სინთ 7002180000000000000♠180 წ ε 158Gd β− 158Dy 159Tb 100% სტაბილური
ტერბიუმი ვიკისაწყობში •

ტერბიუმი (ლათ. Terbium; ქიმიური სიმბოლო — ${\ce {Tb}}$) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეექვსე პერიოდის, ჯგუფგარეშე (ძველი კლასიფიკაციით მესამე ჯგუფის თანაური ქვეჯგუფის, IIIბ) ქიმიური ელემენტი. განეკუთვნება ლანთანოიდების ოჯახს. ატომური ნომერია — 65, ატომური მასა — 158.93, t_დნ — 1356 °C, t_დუღ — 3123 °C, სიმკვრივე — 8.23 გ/სმ³. რბილი მოვერცხლისფრო იშვიათ მიწათა ლითონი. ბუნებაში ტერბიუმი გვხვდება ერთი მდგრადი იზოტოპის ${\ce {^{159}Tb}}$ სახით. 1843 წელს აღმოაჩინა კ. მოსანდერმა. დედამიწის ქერქში ტერბიუმის ქერქში მასის მიხედვით 6996430000000000000♠4.3×10⁻⁴ %. ტერბიუმის ჟანგვის რიცხვია +3. ჰაერზე იჟანგება, ოთახის ტემპერატურაზე რეაგირებს წყალთან, მარილმჟავასთან, ${\ce {H2SO4}}$, ${\ce {HNO3}}$ და სხვა. ღებულობენ ფთორიდის ლითონთერმული აღდგენით.

ისტორია

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

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

ფიზიკური თვისებები

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

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

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 F_{2 (აირი)} → 2 TbF_{2 (მყ) [თეთრი]}

2 Tb _(მყ) + 3 Cl_{2 (აირი)} → 2 TbCl_{2 (მყ) [თეთრი]}

2 Tb _(მყ) + 3 Br_{2 (აირი)} → 2 TbBr_{2 (მყ) [თეთრი]} 2 Tb _(მყ) + 3 I_{2 (აირი)} → 2 TbI_{2 (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 H₂SO_{4 (სითხე)} → 2 Tb⁺³_{(სითხე)} + 3 SO₂⁻⁴ _{(სითხე)} + 3 H_{2 (აირი)}

ბუნებაში

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

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

მიღება

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

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

გამოყენება

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

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

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

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

ლუმინოფორები

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

ტერბიუმის და გადოლინიუმის შენადნობები ავლენენ მნიშვნელოვან მახასიათებლებს მაგნიტური მაცივრების კონსტრუირებისათვის.

კატალიზატორები

ტერბიუმის ოქსიდი გამოიყენება როგორც მაღალეფექტური ჟანგვის კატალიზატორი.

ელექტრონიკა

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

კომპიუტერების წარმოება

ბოლო წლებში კომპიუტერების წარმოებაში განსაკუთრებული მნიშვნელობა შეიძინა ტერბიუმის ფერიტმა.

რესურსები ინტერნეტში

• ტერბიუმი Webelements-ზე
• ტერბიუმი ქიმიური ელემენტების პოპულარული ბიბლიოთეკაში დაარქივებული 2009-10-25 საიტზე Wayback Machine.

სქოლიო

პორტალი ქიმია