№65 Тербий

История открытия:

В 1843 году шведский химик К. Г. Мосандер разделил итриевую землю, полученную из минерала иттербита три фракции, для названий которых (итриевая, тербиевая и эрбиевая) разделил на слоги название минерала. Мосандер предполагал, что каждая фракция содержит оксид нового химического элемента. После этого элемент тербий несколько раз "закрывали" и открывали вновь, находили для него различные атомные массы и другие свойства. Только в 1906 году французский химик Жорж Урбэн, используя технологию ионного обмена выделил соединения элемента в чистом виде, доказал, что Мосандер был прав, и определил близкое к современному значение атомного веса тербия (159,2).

Нахождение в природе, получение:

Тербий — рассеянный элемент, его содержание в земной коре 4,3·10-4% по массе. Входит в состав минералов: монаците (Ce, La …)PO₄, бастнезите (Ce, La, Pr)CO₃F, и других. Выделяют тербий из смеси редкоземельных элементов методами ионной хроматографии или экстракции. Металлический тербий получают металлотермическим восстановлением TbCl₃ или TbF₃

Физические свойства:

Тербий достаточно устойчив в воздухе. Это серебристо-серый металл, он ковкий, пластичный и достаточно мягкий, чтобы его можно было нарезать ножом. Плотность 8,23 г/см³, t_плав. = 1356°C, t_кип=3023°C. Тербий — моноизотопный элемент (стабилен только тербий-159), искусственно полученные изотопы тербия имеют короткие периоды полураспада.

Химические свойства:

На воздухе при комнатной температуре компактный тербий устойчив, но уже при небольшом нагревании (выше 150°C) легко окисляется, образуя Tb₄O₇. При нагревании металлический тербий реагирует с галогенами, азотом, водородом. Реагирует с кипящей водой, образуя гидроксид Tb(OH)₃ и водород. С минеральными кислотами тербий реагирует с образованием солей тербия(III).
В соединениях проявляет преимущественно степень окисления +3, реже +4. Большинство из них бесцветны, или слабоокрашены.

Важнейшие соединения:

Оксиды тербия. Наиболее устойчив смешанный оксид Tb₄O₇ или 2 TbO₂*Tb₂O₃ - (темно-коричневый порошок), нерастворим в воде. Получают окислением металла или разложением кислородсодержащих соединений тербия (оксалата, нитрата и др.)
Оксид тербия(IV) TbO₂ может быть выделен обработкой смешанного оксида минеральными кислотами на холоду. При кипячении его или смешанного оксида с кислотами, реакция идет с выделением кислорода и образованием солей тербия(III).
Оксид тербия(III), Tb₂O₃, может быть получен осторожным обезвоживанием гидроксида Tb(ОН)₃. Он также имеет коричневый цвет, нерастворим в воде. При окислении атомарным кислородом переходит в TbO₂.
Гидроксид тербия(III), Tb(ОН)₃, белое кристаллическое вещество нерастворимое в воде.Может быть получен реакцией обмена из растворимых солей тербия(III).
Фторид тербия(III), TbF₃ - бесцветные кристаллы, нерастворим, получают обменными реакциями или взаимодействием тербия с газообразным HF. Реакцией его с избытком фтора может быть получен также бесцветный фторид тербия(IV)
Хлорид тербия(III), TbСl₃ - бесцветные кристаллы, растворим, образует кристаллогидрат TbСl₃*6H₂O.
Нитрат тербия (III), Tb(NO₃)₃, хорошо растворим, образует бесцетные кристаллогидраты состава Tb(NO₃)₃•nH₂O, где n = 5 и 6, которые плавятся в собственной кристаллизационной воде при 91-92°С.
Cульфат тербия(III) Tb₂(SO₄)₃, бесцветные кристаллы, растворяется в воде. Образует кристаллогидрат состава Tb₂(SO₄)₃•8H₂O вещество белого цвета, имеющее зеленую флюоресценцию при облучении УФ-лампой.
В информации об окраске солей тербия есть противоречие. Мосандер, а затем Урбэн считали, что соли тербия имеют розовую окраску. Современные характеристики всех распространенных солей тербия говорят, что они белого цвета (бесцветные).

Применение:

Сплав тербий-железо — лучший магнитострикционный материал современной техники (особенно его монокристалл) — применяется для производства мощных приводов малых перемещений (например, адаптивная оптика крупных телескопов-рефлекторов), источников звука огромной мощности, сверхмощных ультразвуковых излучателей.
Соединения тербия используют в люминофорах, лазерных материалах и ферритах. Тербий галлиевый гранат (Tb₃Ga₅O₁₂, ТГГ) применяется в лазерной технике в качестве оптического изолятора.