✨Terbi

Terbi (tên La tinh: terbium), còn gọi là tecbi, là một nguyên tố hóa học với ký hiệu Tb và số nguyên tử 65. Terbi không được tìm thấy trong tự nhiên ở dạng nguyên chất, nhưng nó có trong nhiều loại khoáng vật, bao gồm cerit, gadolinit, monazit, xenotim và euxenit.

Đặc trưng

Vật lý

Nó là một kim loại đất hiếm màu trắng bạc, mềm, dẻo, dễ uốn, đủ để cắt bằng dao. Nó ổn định vừa phải trong không khí (không bị xỉn sau 19 tháng ở nhiệt độ phòng) và 2 thù hình tinh thể tồn tại, với nhiệt độ chuyển dạng là 1.289 °C.

Terbi có trật tự sắt từ đơn giản ở nhiệt độ dưới 219 K. Trên 219 K, nó chuyển sang trạng thái phản sắt từ xoắn ốc trong đó mọi mômen nguyên tử trong một lớp mặt phẳng cơ sở cụ thể là song song, và định hướng ở một góc cố định với các mômen của các lớp cận kề. Tính chất phản sắt từ bất thường này chuyển thành trạng thái thuận từ không trật tự ở nhiệt độ 230 K.

Hóa học

Trạng thái hóa trị phổ biến nhất của terbi là +3, như trong terbi(III) oxit (Tb₂O₃). Trạng thái +4 được biết đến trong TbO₂ và TbF₄. :2Tb(r) + 3H₂SO₄(dd) → 2Tb³⁺(dd) + 3SO₄^2-(dd) + 3H₂(k)

Hợp chất

Terbi kết hợp với nitơ, cacbon, lưu huỳnh, phosphor, bo, selen, silic và asen ở nhiệt độ cao, tạo thành các hợp chất hóa trị hai khác nhau như TbH₂, TbH₃, TbB₂, Tb₂S₃, TbSe, TbTe và TbN.

Các hợp chất khác còn có:

• Chloride: TbCl₃
• Bromide: TbBr₃ *Iodide: TbI₃
• Fluoride: TbF₃, TbF₄

Terbi(IV) fluoride là tác nhân flo hóa mạnh, giải phóng ra flo nguyên tử tương đối tinh khiết khi bị nung nóng chứ không phải hỗn hợp của hơi flo giải phóng ra từ CoF₃ hay CeF₄.

Đồng vị

Terbi nguồn gốc tự nhiên chỉ bao gồm 1 đồng vị ổn định là Tb¹⁵⁹. Ngoài ra, 33 đồng vị phóng xạ cũng đã được miêu tả đặc trưng, với ổn định nhất là Tb¹⁵⁸ có chu kỳ bán rã là 180 năm, Tb¹⁵⁷Tb có chu kỳ bán rã 71 năm và Tb¹⁶⁰ có chu kỳ bán rã 72,3 ngày. Tất cả các đồng vị còn lại đều là đồng vị phóng xạ với chu kỳ bán rã nhỏ hơn 6,907 ngày, và phần lớn có chu kỳ bán rã không quá 24 giây. Nguyên tố này ũng có 18 trạng thái giả ổn định, với ổn định nhất là Tb^156m1 (t_½ 24,4 giờ), Tb^154m2 (t_½ 22,7 giờ) và Tb^154m1 (t_½ 9,4 giờ).

Phương thức phân rã chủ yếu trước đồng vị phổ biến nhất, Tb¹⁵⁹, là bắt điện tử, còn phương thức phân rã chủ yếu sau đồng vị phổ biến nhất là phân rã beta trừ. Sản phẩm phân rã chủ yếu trước đồng vị phổ biến nhất là các đồng vị của Gd (gadolini), còn sản phẩm phân rã chủ yếu sau đồng vị phổ biến nhất là các đồng vị của Dy (dysprosi).

Lịch sử

Terbi được nhà hóa học người Thụy Điển là Carl Gustaf Mosander phát hiện năm 1843, ông đã phát hiện nó như là tạp chất trong ytri(III) oxit, Y₂O₃, và đặt tên cho nó theo làng Ytterby ở Thụy Điển. Nó đã không được cô lập ở dạng tinh khiết mãi cho tới phát minh ra kỹ thuật trao đổi ion gần đây.

Phổ biến

nhỏ|Xenotim Terbi không được tìm thấy ở dạng tự do trong tự nhiên, nhưng nó có trong nhiều khoáng vật, như cerit, gadolinit, monazit ((Ce,La,Th,Nd,Y)PO₄, chứa tới 0,03% terbi), xenotim (YPO₄) và euxenit ((Y,Ca,Er,La,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)₂O₆, chứa tới trên 1% terbi). Mật độ phổ biến trong lớp vỏ Trái Đất là khoảng 1,2 mg/kg.

Các nguồn thương mại giàu terbi nhất hiện tại là lớp đất sét ion hấp phụ ở miền nam Trung Quốc. Các mẫu chứa nhiều ytri từ lớp đất sét này chứa khoảng 2/3 là ytri(III) oxit (theo trọng lượng) và khoảng 1% terbia. Tuy nhiên, các lượng nhỏ cũng có trong bastnasit và monazit, và khi chúng được chế biến bằng chiết dung dịch để phục hồi các kim loại nặng trong nhóm Lanthan dưới dạng "cô đặc samari-europi-gadolini" thì hàm lượng terbi của quặng còn lại trong đó. Do một lượng lớn bastnasit được chế biến, một tỷ lệ đáng kể (tương đối so với đất sét giàu ion hấp phụ) nhu cầu về terbi trên thế giới có nguồn gốc từ bastnasit.

Terbi cũng được sử dụng trong các hợp kim và trong sản xuất các thiết bị điện tử. Là một thành phần của Terfenol-D, terbi được sử dụng trong các thiết bị truyền động, trong các hệ thống định vị thủy âm và cảm biến của hải quân, trong thiết bị SoundBug (ứng dụng thương mại đầu tiên của nó) cũng như trong các thiết bị cơ-từ khác. Terfenol-D là hợp kim giãn nở hay co ngót trong từ trường. Nó có độ từ giảo cao nhất trong số tất cả các hợp kim đã biết.

Terbi(III) oxit được sử dụng trong các chất lân quang màu xanh lục trong các đèn huỳnh quang và các ống TV màu. Các chất lân quang "xanh lục" terbi (phát màu vàng chanh tươi) được kết hợp với các chất lân quang màu xanh lam của europi hóa trị 2 và các chất lân quang màu đỏ của europi hóa trị 3 để tạo ra công nghệ chiếu sáng "ba màu". Chiếu sáng ba màu cung cấp lượng sáng cao hơn khi xét cùng một lượng điện năng đầu vào so với các đèn nóng sáng. Đây cũng là lĩnh vực tiêu thụ terbi nhiều nhất trên thế giới. Borat terbi natri được sử dụng trong các thiết bị trạng thái rắn. Huỳnh quang tươi màu cho phép sử dụng terbi làm mẫu thăm dò trong hóa sinh học, trong đó nó là gần giống như calci về hành vi.

Phòng ngừa

Giống như các nguyên tố trong nhóm Lanthan khác, các hợp chất của terbi có độc tính từ nhẹ tới vừa phải, mặc dù mức độ độc của chúng vẫn chưa được kiểm tra chi tiết. Terbi không có vai trò sinh học nào đã biết.