Таблица химических элементов Менделеева содержит различные вещества.
Часть из них хорошо известны обычным людям, которые не связаны с наукой или медициной. Другие вызывают повышенный интерес. Причина в том, что встречаются они реже, применяются в специализированных направлениях и сферах. К таким можно отнести тербий.
- Что известно об элементе
- История открытия элемента
- Основные свойства тербия
- О добыче и применении тербия
Что известно об элементе
Тербий – химический элемент, который располагается в таблице Менделеева под номером 65. Известно о нем стало в 1818 году. Именно тогда из минерала иттербита была выделена иттриевая земля. В составе были найдены церий и лантаноид. Интерес на этом не иссяк, поэтому в процессе дальнейших исследований удалось выделить из состава такие компоненты, как тербий и эрбий. Названия были даны новым элементам в честь местности и населенного пункта, откуда для анализов была доставлена земля.
Также нужно отметить, что тербия содержится в земной коре не очень много. Известно, что общее количество разведанных запасов не превышает 4% от общей массы. Особый момент затрагивает процесс добычи. Связан он с тем, что компонент содержится в незначительных количествах в минералах или техногенных отходах. В земной коре он, буквально, распылен. Найти тербий можно в таких минералах, как:
- Лопарит.
- Эвдиалит.
- Бастензит.
- Хибинский апатит.
- Природный концентрат Томтора.
Также нужно отметить, что оксид тербия содержится в камнях. Еще один интересный факт касается того, что рассматриваемый элемент не является значимым для организма человека. Основное направление использования – промышленность. Несмотря на то, что тербий известен уже более 200 лет, исследования этого необычного металла все равно продолжаются.
История открытия элемента
История элемента заслуживает более подробного рассмотрения. Связана она с тем, что в процессе исследования ученые заходили в тупик или допускали ошибки. Началась она с того, что в 1788 году был обнаружен необычный минерал черного цвета. Произошло это в населенном пункте Швейцарии – в деревне Иттерби. Минерал был назван гадолинит, по фамилии исследователя. В 1797 году другой ученый – Экеберг, продолжил исследования гадолинита. Именно ему удалось выделить вещество иттрия. История элемента продолжилась в 1843 году.
Ученый Мозандер разложил иттриевую землю на три особые земли:
- Иттрия.
- Тербия.
- Эрбия.
Тербиевая земля представляет собой окись тербия. Это самое слабое основание среди 3 земель. Нужно обратить внимание на то, что ее соли окрашены в розовый цвет. Следующий важный в истории элемента год – 1860. Именно тогда Шведский химик Берлин допустил ошибку при работе с эрбиевой землей. Он перепутал тербию и эрбию. В результате розовые соли были отнесены к эрбиевой земле. Еще тербию Мозандера он называл эрбией. Произошедшее стало причиной многочисленных споров среди ученых. В тоге существование тербиевой земли вызвало сомнения. Следующие 10 лет прошли в исследованиях, которые оказались ошибочными. В 1870 годах Смит выделил из иттрии землю, которая, как он полагал, содержала элемент мозандрием. Лекок де Буабодран в ходе дальнейших исследований нашел в мозандрии такие компоненты, как тербий, гадолиний и самарий.
Следующим ученым, который исследовал состав, стал Мариньяк. Он повторил предыдущие опыты. В результате были сделаны выводы, что мозандрий является окисью тербия. Делафонтен был уверен в существовании тербиевой земли. В процессе исследований он открыл в составе 2 несуществующих элемента - филиппий (между тербием и иттрием) и деципий. Здесь важно отметить, что допущенная ошибка стала положительной для тербия. Мариньяк продолжил его работу. С помощью спектрального анализа из тербиевой земли был выделен гадолиний.
Трудность состояла в том, что все земли имели в своем составе примеси. По этой причине и возникали ошибки, неточности, различные результаты исследований. В 1886 г. Лекок де Буабодран в процессе изучения спектров флюоресценции редких земель сделал вывод о том, что существует не один вид тербия. Он полагал, что это группа элементов. На самом же деле компоненты оказались смесями редкоземельных элементов. Различия в результатах позволили получить 9 разных значений, которые касались атомного веса тербия – 113-163,1. Работы, проведенные в 1906 году, позволили внести ясность в историю открытия и изучения тербия. В исследованиях Урбэна были представлены доказательства, определяющие розовую окраску солей, как принадлежность именно к этому элементу. Точное определение атомного веса тербия составило 159,2.
Основные свойства тербия
Рассматривая химические и физические свойства, нужно отметить следующие моменты:
- Металл ковкий.
- Имеет серебристо-белый цвет.
- При повышении температуры покрывается оксидной пленкой.
- Температура плавления составляет 1629 градусов.
- Парамагнитность в обычных условиях.
- Ферромагнетизм при охлаждении до -54 градусов.
- Температура кипения - 3296 градусов.
Нужно обратить внимание, что при нагревании до 1300 градусов происходит преображение в кристаллической решетке. Она изменяется от гексогональной до кубической. По свойствам тербий одновременно похож на железо и магний. В процессе различных химических реакций возникают оксиды, соединения с фтором, хлором или же серой. Причина в том, что имеются 3 или 4 свободных электрона на внешней оболочке. К самым легкоплавким соединениям этого металла относится треххлористый тербий – галогенид. Он плавится уже при температуре 600 градусов. Также известно, что тербий имеет 16 изотопов. У каждого из них очень короткий период полураспада. Природный же изотоп демонстрирует период полураспада в 100 лет. Здесь нужно учитывать, что подобные малые показатели могут означать радиоактивность тербия.
О добыче и применении тербия
В чистом виде элемент найти практически невозможно. Причина в том, что он распылен по земной коре. Скопления или залежи отсутствуют. В процессе добычи можно использовать 2 основных метода:
- Экстракция. В ходе применения наблюдается осаждение растворов.
- Хроматография. Работы проводятся с применением специального сорбента. Он впитывает в себя основное вещество.
Радиоактивные изотопы тербия добываются из диспрозия или европия. Также его можно получить из изотопа 159.
Основное применение металла связано с радиоэлектроникой. Связано это с таким свойством металла, как свечение. Также используется тербий и в оптике. Применяется лазерной технике. С его участием создаются установки для применения в косметологии или медицине.
Современное оптоволокно легируется ионами этого элемента. Свойства позволяют добавить показателей мощности. Также известно, что металл является активной средой лазера. Применяется в процессе резки металлов, гравировки, обработки деталей, которые затем будут использованы в авиастроении. Используется элемент и в процессе создания компьютерной техники. В производственной сфере элемент применяется при создании мощных магнитов.
Не следует забывать и о том, что рассматриваемый элемент является отличным термоэлектрическим материалом. По этой причине он используется в лазерной технике и микроэлектронике. Еще один момент, который будет полезен в производственном процессе, затрагивает люминесцентные характеристики элемента. Они позволяют расширить область его применения. На его основе создаются, например, современные OLED устройства. Сплавы тербия с другими металлами можно использовать для конструирования магнитных холодильников. Как эффективный катализатор окисления оксид тербия используется в различных опытах и химических реакциях.
