Structure terbio, propriétés, utilisations, obtention

Il terbium C'est un élément qui appartient au groupe Lantanids, des terres rares si appelées, et dont le symbole chimique est TB. Il a un nombre atomique de 65 et une abondance dans le 1.2 ppm. Ce n'est pas isolément, mais faire partie de plusieurs minéraux, y compris la Monacita et le Bastnäsita.

Le terbio a été découvert en 1843 par le chimiste suédois Carl Gustav Mosander, dans le Gadolinita Mineral. Mosender a traité l'itum avec de l'hydroxyde d'ammonium, un oxyde du métal, et trouvé comme contaminants deux substances inconnues, qu'il a appelés erbia et terbia: substances qui contiennent respectivement les métaux Erbio et Terbio.

Échantillon de terbio métallique. Source: Images haute résolution d'éléments chimiques, CC par 3.0, via Wikimedia Commons

Le nom du Terbio est dû, comme celui de l'itrium, au village suédois de Ytterby, où les échantillons minéralogiques se sont déroulés. Il arrive souvent que le «terbio» soit facilement confus par le «erbio» et le «iterbio».

Le terbio a plusieurs applications en raison de ses propriétés magnétiques et de fluorescence. Il forme ses composés avec l'état d'oxydation +3, mais dans certains cas, il utilise l'état d'oxydation +4. Il a un total de 38 isotopes, dont la seule stable est la ¹⁵⁹TB.

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Structure terbio

Le terbio forme des cristaux avec des structures hexagonales compactes (HCP) à température ambiante, connue sous le nom de phase α. Lorsque ces cristaux chauffent jusqu'à 1289 ºC, ils subissent une transition vers la structure cubique centrée dans le corps (BCC), connu sous le nom de phase β.

Configuration électronique

Paramètre de terbio électronique

Le terbio a la configuration électronique suivante:

[XE] 4F⁹ 6s²

Avoir 9 électrons dans leurs orbitales 4F et être le neuvième membre des Lanthanides, cette configuration électronique ne présente aucune irrégularité contre l'ordre de remplissage indiqué par le principe d'Aufbau.

Propriétés Terbio

Apparence physique

Métal solide blanc argenté. Il est malléable, ductile, résistant aux impacts. Son cation TB³⁺ Il est fluorescent et émet un feu vert vif. Cependant, sa fluorescence n'est visible qu'à l'état solide.

Numéro atomique

65

Masse molaire

158.925 g / mol

Point de fusion

1356 ºC

Point d'ébullition

3123 ºC

Densité

8.25 g / cm³

Chaleur de fusion

dix.15 kJ / mol

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Chaleur de vaporisation

391 kJ / mol

Capacité calorique molaire

28.91 kJ / mol

États d'oxydation

Comme les autres lanthanides, son principal état d'oxydation est +3 (TB³⁺), mais vous pouvez également présenter l'état d'oxydation +4 (TB⁴⁺). Par exemple, dans les composés tbo₂ et tbf₄ Le terbio rencontre un état d'oxydation de +4.

Électronégativité

1.2 sur l'échelle Pauling.

Énergies d'ionisation

Premièrement: 565.8 kJ / mol

Deuxième: 1110 kJ / mol

Troisième: 2114 kJ / mol

Ordre magnétique

À température ambiante, c'est un métal paramagnétique qui peut être collecté avec un aimant en néodyme. Mais à une température de 230 K (-43 ºC), il devient antiferromagnétique, se transformant en ferromagnétique à des températures inférieures à 219 K.

Réactivité

Le terbio est stable dans l'air, y compris des températures élevées, en raison de la présence d'un oxyde brun foncé qui le couvre.

Ce métal est capable de former trois oxydes: TB₂SOIT₃, Blanc et poussiéreux, étant la forme commune des oxydes présentés par les lanthanides; Le tbo₂, utilisé par oxydation +4 et est généré à partir de l'oxygène atomique; Et le TB₄SOIT₇, Un oxyde brun foncé présenté par des états d'oxydation +3 et +4.

Le terbio réagit avec l'eau formant un hydroxyde et libérant de l'hydrogène gazeux. Il est également attaqué par des acides dilués formant des sels et libérant de l'hydrogène gazeux.

Le terbio réagit avec l'acide sulfurique, obtenant une TB₂(SW₄)₃. Ce sel est capable d'émettre une fluorescence verte. Le terbio est combiné avec tous les halogènes à travers son état d'oxydation +3 (TBF₃, TBCL₃, etc.).

Applications

Fluorescence

Les composés terbio (III) sont caractérisés par leur fluorescence verte en absorbant le rayonnement UV. Source: Leiem, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Le terbio est utilisé comme phosphore vert dans des applications d'éclairage trichromatiques et dans des tubes de télévision couleur. Le terbio produit la couleur verte des téléphones à cellules mûres, ou sur d'autres écrans haute définition.

Ions TB³⁺ Ils sont utilisés pour montrer la présence de microbes, en appliquant le chlorure terbien sur l'échantillon à examiner, qui est ensuite éclairé avec une lumière ultraviolette. Cela fait briller les endospores vivantes avec une couleur verte.

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Le terbio (TB³⁺), L'Europio (UE³⁺) et le tulio (tm³⁺) Ils sont utilisés pour détecter la falsification des billets en euros, car lorsque les billets à lumière ultraviolette sont illuminés, ils produisent une fluorescence verte par le terbio, une rouge par l'Europium et un autre bleu par le tulle.

Alliages

Un alliage de terbio-hierro est utilisé dans la construction de films métalliques pour l'enregistrement magnéto-positif des données.

Un autre alliage de néodyme-terbio-disprosio est utilisé pour la fabrication d'aimants, capable de préserver leur magnétisme à des températures élevées. Ces types d'aimants sont utilisés dans les moteurs électriques électriques, où des températures élevées sont produites.

Le terfenol est un alliage de therm. Cet alliage est utilisé dans les haut-parleurs «Soundbug», qui nous permettent d'utiliser une table ou un bureau comme haut-parleur. De plus, cet alliage est utilisé dans les activateurs à commande magnétique, les systèmes audio et les capteurs de pression.

Autres utilisations

Le terbio est utilisé pour dopar fluorure de calcium, tungstate de calcium et molybdate de strontium, composés utilisés dans les dispositifs à état solide et à fibre optique. Le terbio est également utilisé dans les ampoules à faible consommation et les lampes au mercure.

Le terbio a été utilisé pour l'amélioration de la sécurité des rayons x, car en améliorant sa résolution, il permet de réduire le temps d'exposition.

Avec le gadolinio, le terbio a été utilisé pour la construction d'un réfrigérateur magnétique de test à deux étages: le gadolinium comme stade à haute température, et le terbio comme un stade à basse température.

Obtention

Matière première

Le terbio a une abondance de 1.2 ppm dans le cortex terrestre, étant un élément qui n'est pas sous forme libre. Il est présent dans les minéraux de Monacita, Xenotima, Bastnäsita et Euxenita, ce dernier étant un oxyde contenant 1% de terbio.

Séparation

Le terbio est extrait commercialement de la monacite et du bastnäsite par un écrasement initial de ces minéraux, suivi d'un traitement avec de l'acide sulfurique et d'un ajustement de pH du pH de la solution avec un hydroxyde de sodium à un pH entre 3 et 4. Cela produit la séparation du thorium.

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Ensuite, la solution est traitée avec de l'oxalate d'ammonium, pour la formation ultérieure d'oxydes de terre rares. Par la suite, les oxydes sont dissous dans l'acide nitrique, ce qui produit la séparation du cério. Le terbio est séparé sous forme de sel de nitrate à double sel par cristallisation.

La méthode la plus efficace pour séparer les sels de terbio est la chromatographie d'échange d'ions. Les ions de terres rares sont absorbés dans une résine d'échange d'ions adéquate en interactionnant avec l'hydrogène, l'ammonium ou les ions métalliques qui y sont présents.

Les ions de terres rares sont séparés de la résine à travers son lavage en utilisant un agent adéquat pour chaque métal spécifique.

Production

Séparés les ions des minéraux thermiques, leurs chlorures ou fluorures réagissent avec le calcium métal. Les impuretés de calcium et de tantalium sont éliminées en appliquant une distillation sous vide.

D'un autre côté, le terbio peut également être obtenu par électrolyse de l'oxyde thermique dans le chlorure de calcium fondu.

Isotopes

Le terbio a un total de 38 isotopes, entre le ¹³⁵TB et le ¹⁷²TB, dont le seul isotope stable est ¹⁵⁹TB; qui correspond presque à 100% du terbio obtenu à partir de la croûte terrestre. Le reste des isotopes de thermal est radioactif.

La plupart des isotopes radioactifs de thermiques sont des émetteurs de particules β^- ou β⁺. La durée de vie moyenne de la plupart d'entre eux est très courte, mettant en évidence le ¹³⁸TB avec un demi-nanosecondes à moitié-vie. Pendant ce temps, ses isotopes à moitié à moitié sont: le ¹⁵⁸TB (58 ans) et ¹⁵⁷TB (71 ans).

Les références

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