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化學元素鋱符號:Tb

鋱,原子序數65,原子量158.92534,元素名來源於它的最初發現地。1843年瑞典化學家莫桑德爾從釔土中發現鋱的氧化物,1877年正式命名。鋱在地殼中的含量為十萬分之九,存在於多種稀土礦物中,天然穩定同位素只有鋱159。

鋱鏑鐵開始主要用於聲納,已廣泛應用於多種領域,從燃料噴射系統、液體閥門控制、微定位到機械致動器、機構和飛機太空望遠鏡的調節、機翼調節器 到個別種類的揚聲器的製作等領域。鋱為銀灰色金屬,有延展性,質地較軟,可用刀切開;熔點1360°C,沸點3123°C,密度8.2294克/厘米³;鋱在室溫下有很強的順磁性

發現


鋱元素
鋱元素
1843年瑞典的莫桑德(KarlG.Mosander)通過對釔土的研究,發現鋱元素(terbium)。鋱的應用大多涉及高技術領域,是技術密集、知識密集型的尖端項目,又是具有顯著經濟效益的項目,有著誘人的發展前景。1843年由莫桑德爾(C.G.Mosander)發現。當初命名為氧化鉺,1877年才正式命名為鋱。1905年第一次由烏貝因(G.Urbain)提純制出。
在發現鑭的同一時期里,莫桑德爾對最初發現的釔進行了分析研究,並於1842年發表報告,明確最初發現的釔土不是單一的元素氧化物,而是三種元素的氧化物。他把其中的一種仍稱為釔土,其中一種命名為terbia(鋱土)。元素符號定為Tb。它的命名來源和釔一樣,出自最初發現釔礦石的產地,瑞典斯德哥爾摩附近的小蛞姨乇齲╕tterby)。鋱和另兩個元素鑭、鉺的發現打開了發現稀土元素的第二道大門,是發現稀土元素的第二階段。他們的發現是繼鈰和釔兩個元素后又找到稀土元素中的三個。一共是五個了。

礦藏分佈


少量存在於磷鈰釷砂和硅鈹釔礦中。鋱與其他稀土元素共存於獨居石砂中,其中鋱的含量一般為0.03%。其他來源還有磷釔礦和黑稀金礦,兩者都是氧化物的混合物,含有高達1%的鋱。
與其他稀土元素共存於獨居石砂中,其中鋱的含量為0.03%。其他來源還有磷釔礦和黑稀金礦,兩者都是氧化物混合物,含有高達1%的鋱。

化學性質


元素符徠號:Tb 英文名:Terbium 中文名:鋱
相對原子質量:158.925 常見化合價:+3,+4 電負性:1.2
外圍電子排布:4f9 6s2 核外電子排布:2,8,18,27,8,2
同位素及放射線:Tb-151[17.61h] Tb-155[5.3d] Tb-156[5.3d] Tb-157[110y] Tb-158[180y] Tb-159 Tb-160[72.3d] Tb-161[6.91d] Tb-162[7.6m]
電子親合和能:0 KJ·mol-1
第一電離能:564 KJ·mol-1 第二電離能:1112 KJ·mol-1 第三電離能:0 KJ·mol-1
單質熔點:1360.0 ℃ 單質沸點:3041.0 ℃
原子半徑:2.51 埃 離子半徑:1.18(+3) 埃 共價半徑:1.59 埃
常見化合物:無
電負性 1.2(鮑林標度)
比熱 180 J/(kg·K)
電導率 0.889×106/(米歐姆)
熱導率 11.1 W/(m·K)
第一電離能 565.8 kJ/mol
第二電離能 1110 kJ/mol
第三電離能 2114 kJ/mol
第四電離能 3839 kJ/mol
最穩定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰變模式 衰變能量
MeV 衰變產物
157Tb 人造 71年 電子捕獲 0.060 157Gd
158Tb 人造 180年 電子捕獲
β衰變 1.220
0.937 158Gd
158Dy
159Tb 100 % 穩定

氧化鋱

用於製作金屬鋱、磁光玻璃、熒光粉、磁光貯存、化工添加劑 等 

三氧化二鋱

分子式是Tb2O3 。白色粉末。與其他主要鑭系氧化物類似,三氧化二鋱有兩種晶體結構。較穩定的一種結構是缺陷螢石型結構(方鐵錳礦結構),晶格參數 a = 10.72 Å。[4] 另一種結構則為單斜晶系,可在熔融氧化鋱/氧化鎂結晶時生成。

氟化鋱

分子式:TbF3 性質:為白色面心立方或斜方晶體。熔點1172℃。製備方法及化學性質同於氟化鑭。可用於製取金屬鋱及磁致伸縮材料。

四氟化鋱

分子式: TbF4
性質:白色UF4結構。可緩慢地溶解在稀硝酸中得到Tb3+和O2。其在室溫和真空下就有相當大的分解壓力,在低溫下就分解而失去氟。製備方法同於四氟化鈰。

物理性質


1.形狀:銀灰色金屬。
2.密度(g/mL,25℃):8.27
3.相對蒸汽密度(g/mL,空氣=1):未確定
4.熔點(ºC):1356
5.沸點(ºC,常壓):3230
6.沸點(ºC,5.2kPa):未確定
7.折射率:未確定
8.閃點(ºC):未確定
9.比旋光度(º):未確定
10.自燃點或引燃溫度(ºC):未確定
11.蒸氣壓(mmHg,25ºC):未確定
12.飽和蒸氣壓(kPa,ºC):未確定
13.燃燒熱(KJ/mol):未確定
14.臨界溫度(ºC):未確定
15.臨界壓力(KPa):未確定
16.油水(辛醇/水)分配係數的對數值:未確定
17.爆炸上限(%,V/V):未確定
18.爆炸下限(%,V/V):未確定
19.溶解性:未確定

存儲方法


儲存於陰涼、乾燥的地方。遠離火源,氧化劑,水源。切勿與酸類物質一起存放。

​合成方法


主要礦物為獨居石。用金屬鈣還原(在鉭制坩堝中)鋱的無水氟化物或無水氯化物可製得金屬鋱。
由鈣熱還原氟化鋱法製備。冶鍊設備為真空感應爐,該設備要能調節控制爐溫高達1800℃,控溫精度±10℃,爐體真空可達10-5Pa。還原劑金屬鈣用鈣粒或鈣屑,都應是重蒸餾過的,其氧、氮等雜質含量要低。氟化物鈣熱直接還原使用能耐氟化物腐蝕並不與稀土金屬作用的鉭坩堝,由厚度為0.3~0.4mm鉭片氬弧焊接而成。還原的保護氣氛使用氬氣。將過量10%~15%的金屬鈣屑或鈣粒與氟化鋱混勻,裝在鉭坩堝中壓實,蓋好蓋子,然後放入真空感應爐中開始抽真空至10-2Pa后,緩慢加熱至400~600℃。在深脫氣后充入凈化的氬氣至6×10^4Pa,繼續升溫至800~1000℃,爐料開始明顯地發生還原反應。然後將溫度升至1750℃並保持10~15min,使金屬與渣熔化和彼此充分分層分離,從而獲得緻密的金屬錠。氟化物鈣熱還原法只能得到工業純的鋱金屬。一般鋱金屬的純度為95%~98%。為了提高還原產品的純度,需要使用經干法氟化法製備的較純的氟化鋱(含氧、氮、過渡金屬特別是鐵少)。還原劑鈣使用前需要再於799.93Pa的氦分壓下蒸餾提純,並把提純過的鈣保存在充氦的密封乾燥箱內,以避免氧化及吸收空氣中水分。還原產品中鈣含量一般為0.2%~0.5%,坩堝雜質鉭含量約為0.1%~0.5%。

應用領域


醫療:診斷人的骨和肺等使用的X射線照相必須用鋱。為提高X射線底片的感光度,就需要受到X射線照射就能發出熒光的增感劑。提高底片感光度的增感劑Gd2O2S中就使用了Tb3+。
磁偏斜:材料在磁化方向上伸縮,即尺寸的改變叫磁偏斜,又叫做磁歪。鋱-鐵,鋱-鏑-鐵具有大的磁偏斜效果,用於計算機印表機的列印頭及精密加工設備。這個秘密在於鋱的平坦的4f電子云的形狀,並且在加了磁場后,為了讓電子運動,依靠與其有對應關係的周圍原子的運動。
激活劑:熒光粉用於三基色熒光粉中的綠粉的激活劑,如鋱激活的磷酸鹽基質、鋱激活的硅酸鹽基質、鋱激活的鈰鎂鋁酸鹽基質,在激髮狀態下均發出綠色光。
光磁碟:作為計算機記錄媒體的光磁碟,使用了鋱-鐵-鈷合金為代表的重稀土類元素-過渡金屬元素系列的合金。激光照射時,利用由表面磁化的反射光的變化寫入、讀出信息。
磁光貯存材料,鋱系磁光材料已達到大量生產的規模,用Tb-Fe非晶態薄膜研製的磁光光碟,作計算機存儲元件,存儲能力提高10~15倍。
磁光玻璃:含鋱的法拉第旋光玻璃是製造在激光技術中廣泛應用的旋轉器、隔離器和環形器的關鍵材料。特別是鋱鏑鐵磁致伸縮合金(TerFenol)的開發研製。
Terfenol是70年代才發現的新型材料,該合金中有一半成份為鋱和鏑,有時加入鈥,其餘為鐵,該合金由美國依阿華州阿姆斯實驗室首先研製,當Terfenol置於一個磁場中時,其尺寸的變化比一般磁性材料變化大這種變化可以使一些精密機械運動得以實現。
鋱還可以用於船舶及管線等焊點的非破壞性檢查。
稀土類有許多磁性體和發光體,這些都是利用了稀土類的特殊性的電子(4f電子)旋轉方向和電子能量的遷移。 
特種激光器和固態元件中用到少量的鋱。

毒理性分析


王春俠曾以蠶豆為材料 ,研究了鋱的遺傳毒性、細胞毒性。1.蠶豆微核試驗、染色體畸變試驗結果顯示:硝酸鋱能誘發蠶豆根尖細胞產生微核,在3—24‘μg/mL濃度范同內呈劑量一效應關係;能誘發染色體畸變,在3—12μg/mL濃度範圍內呈劑量一效應關係,說明稀土元素鋱對蠶豆根尖具有一定的遺傳毒性。2.有絲分裂指數試驗結果顯示:低濃度下(3一12μg/mL)的硝酸鋱能促進蠶豆根尖細胞有絲分裂,MI升高。但隨著濃度的升高,MI下降。說明稀土元素鋱對蠶豆根尖具有一定的細胞毒性。有關研究者指出,蠶豆根尖細胞微核指標與哺乳動物細胞微核指標有非常顯著的相關,說明在同一系統發育水平的兩類物種對損害遺傳物質DNA的崗素有著相同的效應,可以顯示稀土元素鋱塒生物存在潛在影響。

系統編號


CAS號:7440-27-9;110424-82-3
MDL號:MFCD00011256
EINECS號:231-137-6
PubChem號:24855956

其他介紹


生態學數據

該物質對水有稍微危害,不要讓未稀釋或大量的產品接觸地下水、水道或者污水系統。

性質與穩定性

具有較好的延展性。在空氣中可被緩慢氧化。能與冷水反應。避免與氧化物,酸,潮濕的水分接觸。