Элемент без биологической роли. Не секрет, что человеческий организм – кладись составных таблицы Менделеева. Каждый элемент играет свою роль.
Кальций, к примеру, строитель костей. Проводимость нервов зависит от концентрации натрия и калия.
Магний расслабляет мускулатуру, входит в состав белков. Но, есть ряд веществ, не используемых организмом. Одно из них – тербий.
Его открыл Густав Мосандер. Это шведский химик, живший на рубеже 18-го и 19-го веков. Ученый исследовал оксид иттрия, из которого и выделил примесь.
Оксид входил в состав минерала иттербит. Он найден близ шведского селения Иттерби.
Новый элемент, будучи ненужным организму, оказался весьма полезным для промышленности. Дабы понять, почему, разберем свойства металла.
Свойства тербия
Тербий – химический элемент с порядковым номером 65, относится к лантаноидам. Все они – серебристо—белые, ковкие металлы.
При нагревании они окисляются, покрываясь оксидной пленкой. Для быстроты реакции нужен нагрев до 180-ти градусов Цельсия.
Описание напоминает представителей еще одной группы – актиноидов. Они, действительно, схожи с лантаноидами.
Тербий свойства имеет типичные для своей группы. Но, есть отличительная особенность, делающая металл интересным для промышленников.
В стандартных условиях вещество является парамагнетиком. Так именуют слабомагнитные материалы.
Дабы свойство проявилось, необходимо внешнее поле. Но, все меняется при температуре ниже 54-ех градусов Цельсия.
Тербий становиться ферромагнитом, то есть, намагничивается в отсутствии внешнего поля.
Позже объясним, как и где это пригождается. Пока же, продолжим знакомство с металлом.
Из степеней окисления химическое вещество тербий проявляет лишь две: третью и четвертую.
Это значит, что в реакциях атомы металла отдает либо 3, либо 4 электрона. В ходе взаимодействий с другими веществами, тербий образует оксиды, фториды, хлориды, сульфиды.
Из рядя продуктов реакций выделяется треххлористый тербий. Это самый легкоплавкий из галогенидов редкоземельных металлов.
Галогениды – соединения элементов с галогенами, то есть веществами 17-ой группы таблицы Менделеева, к коим относится и хлор. Хлорид тербия плавится всего при 600-от градусах.
В чистом виде 65-ый металл размягчается при температуре в 1629 градусов. Закипает тербий при 3296-ти по шкале Цельсия.
Нагрев до 1300-от градусов меняет гексогональную решетку вещества на кубическую.
Последняя близка к структуре железа, а первая – магния. То есть, у тербия две аллотропных модификации.
Изотопов у 65-го элемента более 10-ти. Один из них – природный. Это 159-ый нуклид.
Его можно встретить в минералах бастнезит, иттербит, лопарит, эвксенит, монацит. В камнях присутствует оксид тербия.
Все минералы редкие, а значит, и металл не из распространенных. Не зря же тербий зовут редкоземельным.
Выручают искусственно полученные изотопы. Их номера, а значит и массы, от 147-ми до 163-ех.
В рамках геологической истории все нуклиды тербия быстро разрушаемы. Самый длительный период полураспада у 157-ой разновидности, составляет 100 лет.
У наиболее применяемого 160-го тербия период полураспада составляет 73 дня.
Разговор о полураспаде указывает на радиоактивные свойства 65-го элемента. Излучение исходит от всех искусственно полученных нуклидов.
Не удивительно, что получают их с помощью ядерных реакций. Разберемся в их сути.
Добыча тербия
Добыча природного тербия затруднительна не только из-за малой распространенности, но и рассеянности элемента.
Из минералов элемент извлекают методами экстракции и хроматографии. В первом случае металл осаждают из растворов.
Хроматография же проводится в трубках, заполненных сорбентом. Он вбирает элемент. Остальное уносится водой, или газом.
Полученный из минерального сырья 159-ый тербий служит основой для формирования радиоактивных изотопов.
Однако, есть и иные элементы, преображающиеся в ходе ядерных реакций в 65-ое вещество. Пример – диспрозий.
У него в периодической таблице 66-ой номер. Из диспрозия получают 155-ый изотоп тербия.
Прием с 66-ым веществом протонов-облучателей и элюирование, то есть, вымывание нужного элемента, делают свое дело.
Правда, требуется дополнительная очистка металла от комплексообразователя.
Получают 155-ый тербий и из европия. У него в таблице Менделеева 63-ий номер. Европий облучают 4-частицами на циклотроне без носителя.
Метод основан на различной экстрагируемости тербия и 63-го металла. Экстракция – это растворяемость.
Растворителем выступает минеральная кислота. Реакция проводиться на хроматографической колонне.
Она заполнена инертной насадкой, пропитанной диалкилфосфорной кислотой. Этот способ дает сразу три нуклида тербия.
Кроме 155-го, выходят, так же, 153-ий и 156-ой. На них приходятся около 40% получаемого материала.
Применение тербия
Крупнейший рынок сбыта тербия – сфера производства электроники. В частности, металл присутствует в мониторах телевизоров, компьютеров, планшетов.
Вкупе с тербием идут еще два редкоземельных металла: иттрий и европий. Они тоже являются люминоформами, то есть, способны преобразовывать получаемую энергию в световую. Без этого, собственно, экраны техники всегда были бы черными.
Если рассматривать детали электроники, то тербий содержится в лучевых трубках и многоволновых лучевых лампах.
Ежегодно их производство расширяется примерно на 15%. По крайней мере, настолько растет мировое потребление тербия.
Причем, добывают его, в основном, в Китае. В США, к примеру, где базируется компания Apple, тербия почти нет.
Отсюда риски, прогнозируемые экспертами при вложении в акции американской фирмы. А что, если по каким-то причинам КНР запретит поставки?
В оптике из тербий-галлиевого граната делают изоляторы. Это главные составляющие лазерных систем.
Миссия изоляторов – не пропускать обратное излучение. Оно является оптическим сигналом, отраженным от неоднородных элементов системы.
Если отраженный сигнал попадет в резонатор лазера, он станет паразитарным, помешает работе аппаратуры.
Ферромагнитные свойства 65-го металла пригождаются на производстве сверхмощных магнитов.
Они превосходят по мощи даже сделанные из сплава самария с кобальтом. В тербиевые магниты кобальт, кстати, тоже добавляют.
Если же примешать к герою статьи железо или титан, получатся сплавы для изготовления приводов малых перемещений и мощных ультразвуковых излучателей.
Цена тербия
На тербий цена зависит от формы элемента. Большинство продаж связаны с соединениями металла.
Так, за килограмм оксида 65-го элемента просят около 50 000 рублей. На тербий трехфтористый цена доходит до 65 000 за 1000 граммов. Если же брать чистый металл, за кило отдашь 110 000-130 000 рублей.
Купить тербий желают не только промышленники, но и научные учреждения.
В сети, к примеру, имеется запрос Российской Академии благородных металлов. Она находится в Москве.
В учреждении хотят приобрести 65-ый элемент в чистом виде и в соединениях по договорным ценам.
Готовы принять товар из Казахстана, Беларуси, Молдовы. Россия тоже богата лантаноидами. На территории страны есть несколько месторождений.
Однако, добыча тербия не отлажена. Подвинуть КНР на рынке редкоземельных металлов в России решили лишь в прошлом году.
Тогда же утверждена программа отечественного производства лантаноидов. О результатах ее исполнения, пока, говорить рано.
Комментариев нет:
Отправить комментарий