테르비움

Terbium
테르비움, Tb
Terbium-2.jpg
테르비움
발음/ˈtrrbimm/ (TUR-bee-swm)
외관은백색의
표준 원자량Ar, std(Tb)158.925354(8)[1]
주기율표의 터비움
수소 헬륨
리튬 베릴륨 붕어 탄소 질소 산소 플루오린 네온
나트륨 마그네슘 알루미늄 실리콘 인 유황 염소 아르곤
칼륨 칼슘 스칸듐 티타늄 바나듐 크롬 망간 철 코발트 니켈 구리 아연 갈륨 게르마늄 비소 셀레늄 브로민 크립톤
루비듐 스트론튬 이트리움 지르코늄 니오비움 몰리브덴 테크네튬 루테늄 로듐 팔라듐 은색 카드뮴 인듐 주석 안티모니 텔루륨 요오드 제논
세슘 바륨 란타넘 세륨 프라세오디뮴 네오디뮴 프로메튬 사마륨 유로피움 가돌리늄 테르비움 디스프로슘 홀뮴 에르비움 툴륨 이테르비움속 루테튬 하프늄 탄탈룸 텅스텐 레늄 오스뮴 이리듐 백금 금 수은(원소) 탈륨 이끌다 비스무트 폴로늄 아스타틴 라돈
프랑슘 라듐 악티늄 토륨 프로텍티늄 우라늄 넵투늄 플루토늄 아메리슘 큐륨 베르켈륨 캘리포늄 아인슈타인움 페르뮴 멘델레비움 노벨륨 로렌슘 루더포듐 더브니움 수보르기움 보히움 하시움 메이트네리움 다름슈타디움 뢴트게늄 코페르니슘 니혼륨 플레로비움 모스코비움 간모륨 테네신 오가네손
–
↑
TB
↓
Bk
가돌리늄 ← 테르비움 → 디스프로시움
원자번호 (Z)65
그룹그룹 n/a
기간6주기
블록 f-블록
전자 구성[Xe] 4f9 6s2
셸당 전자2, 8, 18, 27, 8, 2
물리적 성질
위상 STP서실체가 있는
녹는점1629K(1356°C, 2473°F)
비등점3396K(3123°C, 5653°F)
밀도 (근처 )8.23 g/cm3
액체가 있을 때 ( )7.65 g/cm3
융해열10.15 kJ/mol
기화열391 kJ/mol
어금니열용량28.91 J/(몰·K)
증기압
P (Pa) 1 10 100 1k 10k 100k
(K)에서 1789 1979 (2201) (2505) (2913) (3491)
원자성
산화 상태0,[2] +1, [3]+2, +3, +4(약하게 기본 산화물)
전기성폴링 스케일: 1.2(?)
이온화 에너지
  • 1차: 565.8 kJ/mol
  • 2위: 1110 kJ/mol
  • 3위: 2114 kJ/mol
원자 반지름경험적: 오후 177시
공동 반지름오후 194±5시
Color lines in a spectral range
테르비움의 스펙트럼 라인
기타 속성
자연발생원시적인
결정구조 육각형 근위축(hcp)
Hexagonal close packed crystal structure for terbium
음속 얇은 막대기2620m/초(20°C)
열팽창α, 폴리: 10.3µm/(m³K)
열전도도11.1 W/(m³K)
전기저항도α, 폴리: 1.150 µΩ⋅m(r.t).
자기순서300K에서 파라마그네틱
어금니 자기 감수성+146000×10cm−63/mol(273K)[4]
영의 계량α 형태: 55.7 GPA
전단 계수α 형태: 22.1 GPA
벌크 계량α 형태: 38.7 GPA
포아송 비율α 형태: 0.261
비커즈 경도MPa 450-865
브리넬 경도MPa 675-1200
CAS 번호7440-27-9
역사
이름 지정이터비(스웨덴) 다음으로 채굴되었다.
검색 및 첫 번째 격리칼 구스타프 모산더 (1843)
테르비움의 주 동위 원소
이소슈토페 아부네댄스 하프라이프 (t1/2) 붕괴 모드 프로덕트
157TB 동음이의 71 y ε 157Gd
158TB 동음이의 180 y ε 158Gd
β− 158DY
159TB 100% 안정적
범주:테르비움
참고 문헌

테르비움은 Tb 기호와 원자 번호 65를 가진 화학 원소다.그것은 은백색의 희토류 금속으로 유연성이 있고 유연성이 있다.란타니드 시리즈의 9번째 멤버인 테르비움은 물과 반응하여 수소 가스를 진화시키는 상당히 전기적인 금속이다.테르비움은 자연에서 결코 자유 원소로 발견되지 않지만 세라이트, 가돌리나이트, 모나자이트, 제노타임, 유크세나이트 등 많은 광물 속에 들어 있다.

스웨덴의 화학자 칼 구스타프 모산더는 1843년 화학 원소로 테르비움을 발견했다.이트리움 산화물에서 불순물로 발견했고YO23. Yttrium과 Terbium은 물론 Erbium과 Ytterbium은 스웨덴의 Ytterby 마을의 이름을 따서 명명되었다.테르비움은 이온교환 기법이 등장하기 전까지 순수한 형태로 고립되지 않았다.

테르비움은 불소 칼슘, 텅스테이트 칼슘, 스트론튬 몰리브데일, 고체 상태의 장치에 사용되는 물질, 상승된 온도에서 작용하는 연료 전지의 결정 안정제로 사용된다.테르페놀-D(다른 어떤 합금보다 자기장에 더 많이 노출되면 팽창하고 수축하는 합금)의 성분으로 터비움은 액츄에이터, 해군 음파탐지기, 센서 등에 사용된다.

전 세계 테르비움 공급의 대부분은 녹색 인광에 사용된다.산화테르비움은 형광등과 텔레비전에 있으며 음극선관(CRT)을 감시한다.테르비움 그린인광은 분액 유로피움 블루인광과 3가 유로피움 레드인광과 결합해 실내 조명에 표준 조명에 사용되는 고효율 백색광인 삼색조명 기술을 제공한다.

특성.

물리적 성질

터비움은 은백색의 희토류 금속으로, 유연성이 있고 칼로 자를 수 있을 만큼 부드럽다.[5]란타니드 시리즈 전반기의 초기 반응성이 높은 란타니드에 비해 상대적으로 공기가 안정적이다.[6]테르비움은 두 개의 결정 할당체에 존재하며 그 사이에 1289 °C의 변환 온도가 있다.[5]는 테르븀 원자의 65전자는 전자 구성[Xe]4f96s2에기 전에 핵료가 너무 더 이상의 이온화 가능케 하기에 충분이 정상적으로 단지 3개의 전자,지만 테르븀의 경우,half-filled[Xe]4f7 구성 안정성 4전자의 pres의 추가적인 이온화할 수 있는 제거할 수 있어 있다.en불소가스와 같은 매우 강한 산화제의 [5]ce

테르비움.III) 양이온(cation)은 밝은 레몬-노란색으로, 주황색과 적색의 다른 선과 조합된 강한 녹색 방출선의 결과물이다.이트로플루오라이트 계열의 미네랄 플루오르산염은 크림색-노란색 형광의 일부가 테르비움에 기인한다.테르비움은 산화되기 쉬우며, 따라서 연구용으로 특별히 원소 형태로 사용된다.단일 테르비움 원자는 풀레렌 분자에 주입하여 분리되었다.[7]

터비움은 219K 이하의 온도에서 간단한 강자성 순서가 있다.219 K 이상에서는 특정 기저 평면 층의 모든 원자 모멘트가 평행하고, 인접 층의 모멘트에 고정된 각도로 지향하는 나선 반엽자성 상태로 변한다.이 특이한 반소자석은 230K에서 질서 정연한 파라마그네틱 상태로 변한다.[8]

화학적 특성

테르비움 금속은 전기적 원소로 대부분의 산(황산 등), 모든 할로겐, 심지어 물에서도 산화한다.[9]

2Tb(s) + 3HSO24 → 2Tb3+ + 3 SO2-4 + 3H³2
2 Tb + 3 X2 → 2 TbX3 (X = F, Cl, Br, I)
2Tb(s) + 6 HO2 → 2Tb(OH)3 + 3H2↑

테르비움은 공기 중에 쉽게 산화하여 혼합 테르비움을 형성하기도 한다.III,IV) 산화물:[9]

8Tb + 7O2 → 2TbO47

테르비움의 가장 일반적인 산화 상태는 TbCl과
3 같은 +3(트리발렌트)이다.고체 상태에서는 TbO와2 TbF와4 같은 화합물에서도 사차 테르비움이 알려져 있다.[10]용액에서 터비움은 전형적으로 3가성 종을 형성하지만, 매우 기본적인 수용 조건에서 오존과 함께 4가성 상태로 산화될 수 있다.[11]

테르비움의 조정과 유기농 화학은 다른 란타니드와 비슷하다.수성 조건에서 터비움은 3중 프리즘 분자 기하학으로 배열된 9개의 물 분자에 의해 조정될 수 있다.조정 번호가 낮은 테르비움의 복합체도 알려져 있는데, 일반적으로 3개 좌표 Tb[N(SiMe3)]23 콤플렉스를 이루는 bis(트리메틸-실리아미드)와 같이 부피가 큰 리간드를 가지고 있다.

대부분의 조정과 유기농 복합체는 3가 산화 상태의 테르비움을 함유하고 있다.부피가 큰 사이클로펜타디엔틸형 리간드(Tb2+) 단지도 알려져 있다.[12][13][14]테르비움의 4가성 상태에서 테르비움을 함유한 몇몇 조정 화합물도 알려져 있다.[15][16][17]

산화 상태

대부분의 희토류 원소와 란타니데스처럼 테르비움은 보통 +3 산화 상태에서 발견된다.그러나 테르비움은 0, +1, +2 및 +4 산화 상태에서도 발견될 수 있다.

화합물

황산테르비움, Tb2(SO4)3 (상단), 자외선 아래 녹색 형광(하단)
참고 항목: 카테고리:테르비움 화합물

테르비움은 높은 온도에서 질소, 탄소, 황, 인, 붕소, 셀레늄, 실리콘, 비소와 결합하여 TbH2, TbH3, TbB2, TbS23, TbS, TbS, TbTe, TbN 등 다양한 이항 화합물을 형성한다.[18]이러한 화합물에서 Tb는 대부분 산화 상태 +3과 때로는 +2를 나타낸다.테르비움()II) 할로겐화물은 탄탈룸 용기에 금속 Tb가 있는 상태에서 Tb(III) 할로겐화물을 어닐링하여 얻는다.테르비움은 또한 세스퀴클로로이드 TbCl을23 형성하는데, 800 °C에서 어닐링하면 TbCl로 더욱 감소할 수 있다.이 테르비움(I) 염화물은 흑연과 같은 층을 이루는 구조로 혈소판을 형성한다.[19]

그 밖의 화합물은 다음과 같다.

테르비움()IV) 플루오르화물은 강력한 플루오르화제로3, CoF4 또는 CeF에서 방출되는 플루오르화 증기의 혼합물이 아니라 가열 시 비교적 순수한 원자 플루오린을 방출한다.[20]

동위 원소

주요 기사:테르비움 동위 원소

자연적으로 발생하는 테르비움은 유일하게 안정된 동위원소인 테르비움-159로 구성된다. 따라서 원소는 단핵종이며 단핵종이다.36개의 방사성 동위원소가 특징지어졌는데, 가장 무거운 것은 테르비움-171 (원자 질량 170.95330 (86) u)이고 가장 가벼운 것은 테르비움-135 (정확한 질량 미상)이다.[21]테르비움의 가장 안정적인 합성 방사성동위원소는 반감기가 180년인 테르비움-158, 반감기가 71년인 테르비움-157이다.나머지 방사성 동위원소는 모두 반감기가 1년 4분의 1도 채 안 되는 반감기가 있고, 이들 중 대다수는 반감기가 채 안 되는 반감기가 있다.[21]가장 풍부한 안정 동위원소 이전의 일차 붕괴 모드인 Tb는 전자 포획으로 가돌리늄 동위원소가 생성되고, 그 후의 일차 모드는 베타 마이너스 붕괴로 디프로시움 동위원소가 발생한다.[21]

원소는 또한 27개의 핵 이소머를 가지고 있으며 질량은 141–154, 156, 158이다(모든 질량 수가 하나의 이소머에만 해당하는 것은 아니다).이중 가장 안정된 곳은 반감기가 24.4시간인 테르비움-156m와 22.7시간인 테르비움-156m²로 질량 155~161을 제외한 대부분의 방사성 테르비움 동위원소 지반 상태의 반감기보다 길다.[21]

역사

테르비움, 란타넘, 에르비움을 발견한 과학자 칼 구스타프 모산데르.

스웨덴의 화학자 칼 구스타프 모산더는 1843년에 테르비움을 발견했다.YO23, Yttrium oxide에서 불순물로 발견했어이트리움은 스웨덴의 이테르비 마을의 이름을 따서 지어졌다.테르비움은 이온교환 기법이 등장하기 전까지 순수한 형태로 고립되지 않았다.[22][23][24]: 701 [25][22][26][27]

모산데르는 처음에 이트리아를 세 개의 분수로 분리했는데, 모두 광석의 이름을 따서 이트리아, 에르비아, 테르비아라고 지었다."테르비아"는 원래 핑크색을 함유한 분수로, 현재 에르비움으로 알려진 원소 때문이다."Erbia"(현재 테르비움으로 알려진 것을 포함)는 원래 용액에서 무색인 분수였다.이 원소의 용해되지 않는 산화물은 갈색으로 염색된 것으로 알려졌다.

이후 작업자들은 사소한 무색의 '에르비아'를 관찰하는 데 어려움을 겪었지만, 용해성 핑크 분율은 놓칠 수 없었다.에르비아가 존재하는지 여부에 대한 논쟁이 오갔다.혼란 속에서 원래의 명칭이 뒤바뀌고, 명칭의 교환이 고착되어 결국 에르비움(해결에서 에르비움)을 함유한 용액(해결에서 분홍색)을 지칭하는 분홍색 분율이 용액을 가리켰다.현재 yttria에서 세럼을 제거하기 위해 이중 나트륨이나 황산칼륨을 사용하는 노동자들이 무심코 테르비움을 세럼 함유 침전물에 빠뜨린 것으로 생각된다.현재 테르비움이라고 알려진 것은 원래 이트리아의 1% 정도밖에 되지 않았지만, 이트륨 산화물에는 황색을 띠기에 충분했다.따라서 테르비움은 그것을 함유하고 있는 원래 분수의 소성분으로서, 바로 이웃인 가돌리늄과 디스프로시움이 지배하고 있었다.

그 후, 이 혼합물을 제외하고 다른 희토류들이 놀림을 받을 때마다, 갈색 산화물을 준 분수는 테르비움이라는 이름을 유지했고, 마침내 테르비움의 갈색 산화물은 순수한 형태로 얻어졌다.19세기 조사관들은 고형 혼합물이나 용액에서 테르비움을 더 쉽게 식별할 수 있게 만들었던 빛나는 노란색 또는 녹색 Tb(III) 형광을 관찰할 수 있는 UV 형광 기술의 혜택을 누리지 못했다.[23]

발생

제노타임

테르비움은 모나자이트(Ce,La,Th,Nd,Y)를 포함한 많은 광물에 다른 희토류 원소와 함께 포함되어 있다.최대4 0.03% 테르비움), 세노타임(YPO4), 엑세나이트(Y,Ca,Er,La,Ce,U,Th) 1% 이상(Nb,Ta,Ti)2O6.테르비움의 지각 풍부함은 1.2mg/kg으로 추정된다.[18]아직 테르비움 도미노산 광물은 발견되지 않았다.[28]

현재, 테르비움의 가장 풍부한 상업적 공급원은 중국 남부의 이온 흡착 층이다; 무게로 약 2/3 이티움 산화물을 가진 농축물은 약 1% 테르비아를 가지고 있다.바스트네이트와 모나자이트에서는 소량의 테르비움이 발생하는데, 이 테르비움이 사마륨-에우로피움-가돌리늄 농축액으로 귀중한 란타니드를 회수하기 위해 용매 추출에 의해 처리되면 테르비움이 그 안에서 회수된다.이온흡착밀에 비해 처리된 많은 양의 보루네이트가 있기 때문에, 세계 테르비움 공급의 상당 부분이 보루네이트에서 나온다.[5]

2018년, 일본 미나미토리 섬 앞바다에서 풍부한 테르비움 공급이 발견되었는데, 명시된 공급량은 "420년 동안 전 세계 수요를 충족하기에 충분하다"[29]고 한다.

생산

찌그러진 테르비움 함유 미네랄은 희토류의 수용성 황산염을 생성하기 위해 뜨거운 농축 황산으로 처리된다.산성 필트레이트는 pH 3–4까지 가성소다로 부분적으로 중화된다.토륨은 수산화물로 용액에서 침전되어 제거된다.그 후에 용액은 희귀한 지구를 불용성 옥살레이트로 바꾸기 위해 암모늄 옥살레이트로 처리된다.황산염은 난방에 의해 산화물 분해된다.산화물은 주요 성분 중 하나인 세륨을 제외한 질산에 용해되며, 산화물은 HNO에서3 용해되지 않는다.테르비움은 결정화에 의해 질산암모늄과 함께 이중염으로 분리된다.[18]

희토류 소금 용액에서 터비움 소금의 가장 효율적인 분리 절차는 이온 교환이다.이 과정에서 희토류 이온은 수지에 존재하는 수소, 암모늄 또는 큐빅 이온과 교환하여 적합한 이온교환수지에 소싱된다.희토류 이온은 적절한 복합제에 의해 선택적으로 씻겨 나간다.다른 희토류와 마찬가지로 테르비움 금속은 칼슘 금속으로 무수 염화나 불소를 줄여 생산된다.칼슘과 탄탈륨 불순물은 진공 재융제, 증류, 아말감 형성 또는 구역 녹음에 의해 제거될 수 있다.[18]

적용들

터비움은 불소 칼슘, 텅스테이트 칼슘, 스트론튬 몰리브데일 등에 도판트(dopant)로 쓰이며, 고체상태 기기에 사용되는 물질이며, ZrO와2 함께 높은 온도에서 작동하는 연료전지의 결정 안정제로 사용된다.[5]

터비움은 합금이나 전자기기 생산에도 사용된다.테르페놀-D의 구성 요소로서, 터비움은 액츄에이터, 해군 음파탐지기, 센서, 사운드버그 장치(그 최초의 상용 응용 프로그램) 및 기타 자기역학 장치에 사용된다.테르페놀-D는 자기장이 있는 곳에서 팽창하거나 수축하는 테르비움 합금이다.그것은 어떤 합금보다도 자기초사율이 높다.[30]

산화테르비움은 형광등과 컬러 TV 튜브의 녹색 인광체에 사용된다.보레이트 나트륨은 고체 기기에 사용된다.이 뛰어난 형광물질은 테르비움이 생화학에서 탐사로 사용될 수 있도록 하는데, 테르비움은 그 행동에서 칼슘과 다소 닮았다.테르비움 "녹색" 인광체(밝은 레몬-노란색 형광체)는 분열성 유로피움 청색 인광체 및 삼발성 유로피움 적색 인광체와 결합되어 세계 테르비움 공급량 중 단연 가장 큰 3색 조명 기술을 제공한다.삼색 조명은 백열 조명보다 주어진 전기 에너지의 양에 대해 훨씬 더 높은 광 출력을 제공한다.[5]

테르비움은 광인광 발광에 기초한 디피콜린산(dipicolinic acid)의 어세이 역할을 하기 때문에 내포자 검출에도 사용된다.[31]

주의사항

다른 란타늄과 마찬가지로 테르비움 화합물의 독성은 자세히 조사되지 않았지만, 테르비움 화합물의 독성은 낮거나 중간 수준이다.터비움은 알려진 생물학적 역할이 없다.[5]

참고 항목

참조

  1. ^ "Standard Atomic Weights: Terbium". CIAAW. 2017.
  2. ^ 이트륨과 Ce고 그럼 제외한 모든 lanthanides은 산화 상태에서 bis(1,3,5-tri-t-butylbenzene)단지에 클로크, F. 제프리 N(1993년)를 참조하십시오. 관측되고 있다."제로 악서 데이션 국가 화합물 스칸듐, 이트륨, 그리고 Lanthanides".화학. 속짱. 목사 22:17–24. doi:10.1039/CS9932200017.와 아놀드 폴리는 L.;Petrukhina, 마리나 a.;.Bochenkov, 블라디미르 E.Shabatina, 타티야나 나;Zagorskii, 뱌체 슬라프 V;클로크(2003-12-15)."Sm, 지고, Tm과 Yb의 원자로Arene 복합화:가변 온도 분광 조사".필기장 유기 금속 화학의.688년(1–2):49–55. doi:10.1016/j.jorganchem.2003.08.028.
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