Terbium

Terbium
65 Tb
- ↑ Tb ↓ Bk Tableau p??riodique gadolinium ← → terbium dysprosium
Apparence
blanc argent??
Propri??t??s g??n??rales
Nom, symbole, nombre	terbium, Tb, 65
Prononciation	/ t ɜr b Je ə m / TUR -bee-əm
??l??ment Cat??gorie	lanthanides
Groupe, p??riode, bloc	n / a, 6, fa
Poids atomique standard	158,92535
Configuration ??lectronique	[ Xe ] 4f 9 6s 2 2, 8, 18, 27, 8, 2
Histoire
D??couverte	Carl Gustaf Mosander (1842)
Premier isolement	Carl Gustaf Mosander (1842)
Propri??t??s physiques
Phase	solide
Densit?? (?? proximit?? rt)	8,23 g ?? cm -3
Liquid densit?? au mp	7,65 g ?? cm -3
Point de fusion	1629 K , 1356 ?? C, 2473 ?? F
Point d'??bullition	3503 K, 3230 ?? C, 5846 ?? F
La chaleur de fusion	10,15 kJ ?? mol -1
Chaleur de vaporisation	293 kJ ?? mol -1
Capacit?? thermique molaire	28,91 J ?? mol -1 ?? K -1
La pression de vapeur
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ?? T (K) 1789 1979 (2201) (2505) (2913) (3491)
Propri??t??s atomiques
??tats d'oxydation	4, 3, 2, 1 (Faiblement oxyde de base)
??lectron??gativit??	? 1,2 (??chelle de Pauling)
??nergies d'ionisation	1er: 565,8 kJ ?? mol -1
	2??me: 1110 kJ ?? mol -1
	3??me: 2114 kJ ?? mol -1
Rayon atomique	177 h
Rayon covalente	194 ?? 17 heures
Miscellan??es
Crystal structure	hexagonale compacte
Ordre magn??tique	paramagn??tique ?? 300 K
R??sistivit?? ??lectrique	( rt) (α, poly) 1,150 μΩ ?? m
Conductivit?? thermique	11,1 W ?? m -1 ?? K -1
Dilatation thermique	( rt) (α, poly) 10,3 um / (m ?? K)
Vitesse du son (tige mince)	(20 ?? C) 2,620 m ?? s -1
Le module d'Young	(Formulaire de α) 55,7 GPa
Module de cisaillement	(Formulaire de α) 22,1 GPa
Module Bulk	(Formulaire de α) 38,7 GPa
Coefficient de Poisson	(Formulaire de α) 0,261
Duret?? Vickers	863 MPa
Duret?? Brinell	677 MPa
Num??ro de registre CAS	7440-27-9
La plupart des isotopes stables
Article d??taill??: Isotopes de terbium
iso N / A demi-vie DM DE ( MeV) DP 157 Tb syn 71 y ε 0,060 157 Gd 158 Tb syn 180 y ε 1,220 158 Gd β - 0,937 158 Dy 159 Tb 100% 159 Tb est stable avec 94 neutrons

Terbium est un ??l??ment chimique avec le symbole Tb et de num??ro atomique 65. Ce est un blanc argent?? terre rare m??tal qui est mall??able, ductile et assez souple pour ??tre coup??s avec un couteau. Terbium est jamais trouv?? dans la nature comme un ??l??ment libre, mais il est contenu dans de nombreux min??raux , y compris cerite, gadolinite, monazite, x??notime et eux??nite.

Terbium est utilis?? pour dope le fluorure de calcium, le calcium et le tungstate de strontium molybdate, les mat??riaux qui sont utilis??s dans dispositifs ?? l'??tat solide, et en tant que stabilisant des cristaux de les piles ?? combustible qui fonctionnent ?? des temp??ratures ??lev??es. En tant que composante de Terfenol-D (un alliage qui dilate et se contracte quand il est expos?? ?? des champs magn??tiques plus que tout autre alliage), le terbium est utilis?? dans actionneurs, dans navale syst??mes sonar et capteurs.

La plupart de l'approvisionnement de terbium du monde est utilis?? dans luminophores verts. Terbium est en oxyde lampes et tubes de t??l??vision fluorescent. Terbium verte luminophores sont combin??s avec divalent europium luminophores bleus et l'europium trivalent luminophores rouges pour fournir la technologie d'??clairage "trichrome", une lumi??re blanche ?? haute efficacit?? utilis?? pour l'??clairage standard dans l'??clairage int??rieur.

Caract??ristiques

Propri??t??s physiques

Terbium est un blanc argent?? terre rare m??tal qui est mall??able, ductile et assez souple pour ??tre coup??s avec un couteau. Il est relativement stable ?? l'air par rapport aux autres lanthanides. Terbium existe dans deux cristaux formes allotropiques dont la temp??rature de transformation de 1289 ?? C entre eux.

Le terbium (III) cation est brillamment fluorescent, dans une couleur jaune citron brillant qui est le r??sultat d'un vert forte raie d'??mission en combinaison avec d'autres lignes ?? l'orange et le rouge. Le yttrofluorite de la vari??t?? min??rale fluorite doit sa fluorescence jaune cr??me en partie ?? terbium. Terbium oxyde facilement, et est donc utilis?? dans sa forme ??l??mentaire sp??cifiquement pour la recherche. Atomes simples Tb ont ??t?? isol??s en leur implantation dans mol??cules de fuller??ne.

Terbium a simple ordre ferromagn??tique ?? des temp??ratures inf??rieures 219 K.-dessus de 219 K, il se transforme en une h??lice ??tat antiferromagn??tique dans lequel tous les moments atomiques dans un particulier couche de plan de base sont parall??les et orient??s selon un angle fixe les moments de couches adjacentes. Ce antiferromagn??tisme inhabituelle transforme en d??sordre ??tat paramagn??tique ?? 230 K.

Propri??t??s chimiques

L'??tat de valence le plus commun de terbium est trois, comme dans Tb ₂ O _3. L'??tat 4 est connu dans TbO ₂ et ₄ TbF. Terbium br??le ais??ment pour former un m??lange terbium (III, IV) de l'oxyde:

8 Tb + 7 O ₂ → 2 Tb ₄ O ₇

En solution, les formulaires de terbium seuls les ions trivalents. Terbium est assez ??lectropositive et r??agit lentement avec l'eau froide et assez rapidement avec de l'eau chaude pour former de l'hydroxyde de terbium:

2 Tb + 6 H ₂ O → 2 Tb (OH) ₃ + 3 H ₂ ↑

Terbium m??tal r??agit avec tous les halog??nes, formant trihalog??nures blancs:

2 Tb 3 + ₂ X → 2 TbX ₃ (X = F , Cl , Br , I )

Terbium se dissout facilement dans dilu??e de l'acide sulfurique pour former des solutions contenant le terbium rose p??le (III) des ions, qui existent comme [Tb (OH _{2) 9]} ³⁺ complexes:

2 Tb (s) + 3 H ₂ SO ₄ → 2 Tb ³⁺ + 3 SO 2-
4 + 3 H ₂ ↑

Compos??s

Sulfate Terbium, Tb ₂ (SO _{4) 3} (en haut), ??met une fluorescence verte sous la lumi??re ultraviolette (en bas)

Terbium se combine avec l'azote, le carbone, le soufre, le phosphore, le bore, le s??l??nium, le silicium et l'arsenic ?? des temp??ratures ??lev??es, en formant divers compos??s binaires tels que TbH _{2, 3} TbH, TbB _2, Tb ₂ S _3, TBSE, et TbTe TbN. Dans ces compos??s, la plupart du temps Tb pr??sentent ??tats d'oxydation 3 et parfois deux. Terbium (II) halog??nures sont obtenus par recuit Tb (III) en pr??sence des halog??nures m??talliques Tb dans des conteneurs de tantale. Terbium forme ??galement le sesquichlorure Tb ₂ Cl _3, qui peut ??tre encore r??duit ?? TBCL par recuit ?? 800 ?? C. Ce terbium (I) chlorure formes plaquettes avec une structure de type graphite en couches.

D'autres compos??s comprennent

• Chlorures: TBCL ₃
• Bromures: TbBr ₃
• Iodures: TBi ₃
• Fluorures: TbF _3, TbF ₄

Terbium (IV) fluorure est un agent de fluoration solide, ??mettant fluor atomique relativement pur au chauffage plut??t que le m??lange de vapeurs de fluorure ??mis par CoF ₃ ou CeF _4.

Isotopes

Naturellement terbium survenant est compos?? de sa seule stable isotope , le terbium-159; l'??l??ment est donc appel?? mononuclidic et monoisotopique. 36 des radio-isotopes ont ??t?? caract??ris??s, ?? ??tre le plus lourd terbium-171 (avec masse atomique de 170,95330 (86) u) et le plus l??ger ??tre terbium 135 (exacte inconnue masse). Le plus stable radio-isotope synth??tique de terbium sont terbium-158, avec une demi-vie de 180 ans et terbium-157, avec une demi-vie de 71 ans. Tout le reste isotopes radioactifs ont des demi-vies qui sont bien moins d'un quart un an, et la majorit?? d'entre eux ont des demi-vies qui sont moins d'une demi-minute. Le primaire mode de d??sint??gration avant l'isotope stable le plus abondant, ¹⁵⁹ Tb, est capture d'??lectrons, ce qui conduit ?? la production de gadolinium isotopes, et le mode primaire est-apr??s d??sint??gration b??ta moins, r??sultant en dysprosium isotopes.

L'??l??ment 27 comporte ??galement isom??res nucl??aires, avec des masses de 141 ?? 154, 156 et 158 (pas tous un num??ro de masse correspond ?? un seul isom??re). Le plus stable d'entre eux sont terbium 156m, avec demi-vie de 24,4 heures et de terbium-156m2, avec demi-vie de 22,7 heures; ce est plus longue que la demi-vie de la plupart des ??tats fondamentaux d'isotopes radioactifs de terbium, sauf que ceux qui ont des nombres de masse de 155 ?? 161.

Histoire

Terbium a ??t?? d??couvert en 1843 par la Su??de chimiste Carl Gustaf Mosander, qui d??tect?? comme une impuret?? dans L'oxyde d'yttrium, Y ₂ O _3, et nomm?? d'apr??s le village Ytterby en Su??de . Il n'a pas ??t?? isol?? sous forme pure jusqu'?? l'av??nement r??cent de techniques d'??change d'ions.

Lorsque Mosander premier partitionn?? "yttrium" en trois fractions, "terbia" ??tait la fraction qui contenait la couleur rose (en raison de ce qui est maintenant connu comme l'erbium), et "erbia" ??tait la fraction qui ??tait essentiellement incolore en solution, mais a donn?? une l'oxyde brun teint??. Plus tard, les travailleurs avaient de la difficult?? ?? observer cette derni??re, mais la fraction rose ??tait impossible de manquer. Arguments allaient et venaient de savoir si "erbia" a m??me exist??. Dans la confusion, les noms originaux se sont invers??s, et l'??change des noms bloqu??s. On pense maintenant que les travailleurs qui ont utilis?? la double sodium ou des sulfates de potassium pour ??liminer les "oxyde c??rique" de "l'oxyde d'yttrium" perdue par inadvertance, la teneur en terbium du syst??me dans le pr??cipit?? contenant l'oxyde de c??rium. En tout cas, ce qui est maintenant connu comme le terbium ??tait que d'environ 1% de l'oxyde d'yttrium originale, mais ce ??tait suffisant pour conf??rer une couleur jaun??tre ?? l'oxyde. Ainsi, le terbium est un composant mineur dans la fraction originale de terbium, domin?? par ses voisins imm??diats, le gadolinium et dysprosium . Par la suite, chaque fois que d'autres terres rares ont ??t?? taquin?? dehors de ce m??lange, selon fraction a donn?? l'oxyde brun conserv?? le nom de terbium, jusqu'?? ce qu'enfin il ??tait pur. Les enqu??teurs du 19??me si??cle ne ont pas l'avantage de la technologie de fluorescence, de quoi observer la fluorescence brillante qui aurait rendu cet ??l??ment beaucoup plus facile ?? suivre dans des m??langes.

Occurrence

Xenotime

Terbium est jamais trouv?? dans la nature par elle-m??me, mais est contenu avec d'autres ??l??ments des terres rares dans de nombreux min??raux, y compris monazite ((Ce, La, Th, Nd, Y) PO ₄ avec jusqu'?? 0,03% de terbium), x??notime (YPO ₄₎ et euxenite ((Y, Ca, Er, La, Ce, U, Th) (Nb, Ta, Ti) ₂ O ₆ avec 1% ou plus du terbium). L'abondance de cro??te de terbium est estim?? ?? 1,2 mg / kg.

Actuellement, les sources commerciales les plus riches de terbium sont les ions adsorption argiles de sud de la Chine; les concentr??s avec les deux tiers environ de l'oxyde d'yttrium en poids sont d'environ 1% oxyde de terbium. De petites quantit??s de terbium se produisent dans bastn??site et monazite; lorsque celles-ci sont trait??es par extraction par solvant pour r??cup??rer les lanthanides lourds pr??cieux comme le samarium - europium - gadolinium concentr??, le terbium y est r??cup??r??. En raison des grands volumes de bastn??site transform??s par rapport aux argiles ions adsorption, une proportion importante de l'approvisionnement de terbium du monde vient de bastn??site.

Production

Crushed min??raux contenant terbium sont trait??s avec concentr?? chaud de l'acide sulfurique pour produire des sulfates de terres rares solubles dans l'eau. Les filtrats acides sont partiellement neutralis??s avec de la soude caustique ?? un pH de 3-4. thorium pr??cipite dans la solution sous forme d'hydroxyde et est enlev??e. Apr??s que la solution est trait??e avec oxalate d'ammonium pour convertir les terres rares dans leur insoluble oxalates. Les oxalates sont convertis en oxydes par recuit. Les oxydes sont dissous dans de l'acide nitrique qui exclut l'un des principaux composants, le c??rium, dont l'oxyde est insoluble dans HNO _3. Terbium est s??par?? comme un double sel avec du nitrate d'ammonium par cristallisation.

La routine de s??paration la plus efficace pour le sel de terbium ?? partir de la solution de sel de terre rare est l'??change d'ions. Dans ce proc??d??, les ions de terres rares sont adsorb??s sur la r??sine ??changeuse d'ions appropri??e, par ??change avec de l'hydrog??ne, l'ammonium ou des ions cuivriques pr??sents dans la r??sine. Les ions de terre rare sont ensuite lav??es de fa??on s??lective par un agent complexant appropri??. Comme avec d'autres terres rares, le terbium m??tallique est produit par la r??duction du chlorure ou du fluorure anhydre avec le m??tal de calcium. De calcium et de tantale impuret??s peuvent ??tre ??limin??s par refusion sous vide, la distillation, la formation ou l'amalgame fusion de zone.

Applications

Terbium est utilis?? comme En dopant le fluorure de calcium, le calcium et le tungstate de strontium molybdate, les mat??riaux qui sont utilis??s dans des dispositifs ?? semi-conducteurs, et en tant que stabilisant des cristaux de les piles ?? combustible qui fonctionnent ?? des temp??ratures ??lev??es, ainsi que ZrO _2.

Terbium est ??galement utilis?? dans alliages et dans la production de dispositifs ??lectroniques. En tant que composante de Terfenol-D, le terbium est utilis?? dans actionneurs, dans navale syst??mes sonar, des capteurs, dans le Dispositif Soundbug (sa premi??re application commerciale de), et d'autres dispositifs magn??tom??caniques. Terfenol-D est un alliage qui se dilate ou se contracte en pr??sence d'un champ magn??tique. Il a le plus haut magn??tostriction selon l'une quelconque alliage.

Terbium oxyde est utilis?? en vert phosphores dans des tubes de lampes fluorescentes et TV couleur. Sodium terbium borate est utilis?? en dispositifs ?? l'??tat solide. La fluorescence brillante terbium permet d'??tre utilis?? comme sonde dans la biochimie, o?? il ressemble quelque peu calcium dans son comportement. Terbium luminophores "verts" (qui fluorescent un citron jaune brillante) sont combin??s avec l'europium divalent luminophores bleus et l'europium trivalent luminophores rouges pour fournir le " ??La technologie d'??clairage trichrome qui est de loin le plus grand consommateur de l'approvisionnement de terbium du monde. Trichromatic d'??clairage fournit une sortie beaucoup plus de lumi??re pour une quantit?? donn??e d'??nergie ??lectrique que ne le fait ??clairage incandescent.

Pr??cautions

Comme avec les autres lanthanides , compos??s de terbium sont de toxicit?? faible ?? mod??r??e, bien que leur toxicit?? n'a pas ??t?? ??tudi??e en d??tail. Terbium a pas connu r??le biologique.