Тербий – металл. Свойства и применения тербия

Тербий – химический элемент, занимающий позицию № 65 в периодической таблице Д.И. Менделеева. 1818 году из минерала иттербита была выделена иттриевая земля. Ученые сразу решили, что ее состав содержит церий и еще какой-то лантаноид. Исследования не останавливались, поэтому вскоре было выяснено, что на самом деле еще два лантаноида таит иттриевая земля: тербий и эрбий, занявших свои места в таблице. Названия были даны в честь деревни, где была обнаружена земля, содержащая их.

Сегодня уже доподлинно известно, что в земной коре тербий занимает не более 4% от ее массы. Трудность добычи обуславливается распыленностью элемента, техногенные отходы и ряд минералов отличаются его низким содержанием:

• лопарит;

Минерал лопарит

• оксид тербия в камнях;

• эвдиалит;

• бастензит;

• хибинский апатит;

• природный концентрат Томтора.

Тербий – один из тех элементов, потребность в котором отсутствует для организма человека, однако он нашел достойное применение в промышленности. Но стоит отметить, что изучение материала все еще продолжается и возможно свое настоящее предназначение металл еще только получит в будущем.

Основные свойства тербия

Этот ковкий металл, как и многие лантаноиды имеет серебристо-белый цвет. При повышении температуры материал покрывается оксидной пленкой, активизировать реакцию можно нагревом до 180 градусов. Плавится тербий при 1629, кипение наблюдается, когда Т достигает 3296 градусов по Цельсию.

К особенным свойствам ТЬ относится его парамагнитность в обычных условиях, сменяющаяся на ферромагнетизм, если металл охладить до 54 градусов ниже нуля. Своеобразное преобразование наблюдается и при повышении температуры: нагревание до 1300 градусов вызывает изменения в кристаллической решетке от гексогональной до кубической. Так получается, что с одной стороны, тербий похож на железо, с другой, на магний. Фактически металл имеет две аллотропных модификации.

Взаимодействуя с другими веществами, Tb образует оксиды, соединения с фтором, хлором, а также серой. Этому способствует 3 или 4 свободных электрона на внешней оболочке. К самым легкоплавким соединениям этого металла относится ТЬСl3 (треххлористый тербий – галогенид), который плавится при Т=600 град по Цельсию.

Тербий имеет 16 изотопов (с массовыми числами 147-163) плюс один природный ТЬ-159. Они имеют короткое время жизни. Например, для Тербия 160 – период полураспада 72.5 дней. Тогда как для стабильного ТЬ-159 эта цифра достигает 100 лет. Однако для металла – это не долгожительство. Между тем, столь малые периоды полураспада говорят о возможной радиоактивности тербия.

О добыче и применении металла

Как уже отмечалось в чистом виде ТЬ практически не встречается, сильно распылен, что затрудняет его получение. Используется два основных метода добычи природного тербия: экстракции и хроматографии. Осаждение растворов в первом случае. Во втором, с применением специального сорбента, который впитывает в себя вещество. Радиоактивные изотопы тербия добываются из диспрозия (66), европия (63), а также из изотопа ТЬ 159.

Основное применение металла – это радиоэлектроника (см. лом радиодеталей). Хорошо известно, что лигатура тербия активно принимается как лом на вес, поштучно или вместе такими приборами, как телевизоры, компьютеры, мобильные, планшеты. В них используется свойство металла – свечение. Применяются также компаньоны: иттрий и европий, которые также относятся к группе люминофоров, преобразующих потребляемую энергию на свет.

Свечение люминофоров

По данным актуальной статистики потребление тербия за последние несколько лет возросло на 15%, чему как раз и способствовало активное развитие электронных средств, а также интенсивно растущие.

Используется тербий в оптике, лазерной технике. Это установки для косметологии, медицины.

Современное оптоволокно (кабель) легируют ионами ТЬ, полученный материал служит активной средой лазера. Такое устройство имеет большую мощность и может применяться даже резки металлов, гравировки, обработки деталей для авиастроения.

Тербий-галлиевый гранат

Хотя несколько иное применение у тербий-галлиевого граната, он служит изолятором для тех же лазерных системах. В данном случае его миссия: не пропускать обратное излучение, которое может стать причиной поломки оборудования.

На производстве ферримагнитные свойства ТЬ используются для создания мощнейших магнитов. По силе они превосходят даже образцы из сплавов самария с кобальтом, последний усиливает и действие тербия также.

Ультразвуковые излучатели также не обходятся без сплава ТЬ с железом или титаном.

В химии элемент под номером 65 используют, как катализатор для реакций окислений. Оксид тербия, применяемый для этого, выглядит, как темно-коричневый порошок, чем-то напоминающий какао. В медицине этот оксид используют, как реагент для рентгеновских установок.

Тербий – стоимость, зависящая от формы продаж

Поскольку чистый металл практически не встречается, то цена на него определяется формой сдачи или сказать точнее, представленным соединением.

Так, к примеру, на трехфтористый тербий цена доходит до 70-80 тысяч за килограмм, когда на чистый металл она может быть почти в два раза выше.

Из-за того, что элемент обладает особыми физическими свойствами он вызывает интерес в равной степени у промышленников и ученых. Им интересуется даже Российская Академия благородных металлов, периодически делающая официальные запросы на приобретение этого материала.

Ситуация усложняется тем, что основным добытчиком металла сегодня является КНР. Между тем, страна также нуждается в накоплении ТЬ, поэтому периодически появляются сведения о приостановке его продаж за рубеж. Это иногда становится причиной панических настроений, ведь известная компания Apple активно использует элемент 65 для создания своей продукции: телефоны, планшеты.

Разговоры о том, что Россия также может заняться добычей тербия ведутся уже несколько лет и пока остаются на уровне разработок.

Видео – как получить флуоресцентные кристаллы сульфата тербия