Terbio estrutura, propriedades, usos, obtenção

Ele térbio É um elemento que pertence ao grupo Lantanids, das terras raras e cujo símbolo químico é TB. Tem um número atômico de 65 e uma abundância no 1.2 ppm. Não está isoladamente, mas fazendo parte de vários minerais, incluindo o Monacita e o Bastnäsita.

O Terbio foi descoberto em 1843 pelo químico sueco Carl Gustav Mosander, no Mineral Gadolinita. Mosender tratou o Itum com hidróxido de amônio, um óxido do metal, e encontrado como contaminantes duas substâncias desconhecidas, que ele chamou de Erbia e Terbia: substâncias que contêm respectivamente os metais Erbio e Terbio.

Amostra metálica de terbio. Fonte: imagens de alta resolução de elementos químicos, CC por 3.0, via Wikimedia Commons

O nome do Terbio é devido, como o do Ititrium, para a vila sueca de Ytterby, onde as amostras mineralógicas procederam. Muitas vezes acontece que o 'terbio' é facilmente confuso com o 'erbio' e o 'iterbio'.

O Terbio tem várias aplicações devido às suas propriedades magnéticas e de fluorescência. Ele forma seus compostos com o estado de oxidação +3, mas em alguns casos usa o estado de oxidação +4. Tem um total de 38 isótopos, dos quais o único estável é o ¹⁵⁹tb.

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TERBIO Estrutura

O Terbio forma cristais com estruturas hexagonais compactas (HCP) à temperatura ambiente, que é conhecida como fase α. Quando esses cristais aquecem até 1289 ºC, eles sofrem uma transição para a estrutura cúbica centrada no corpo (BCC), conhecida como fase β.

Configuração eletronica

Configuração eletrônica de Terbio

O Terbio tem a seguinte configuração eletrônica:

[Xe] 4f⁹ 6s²

Tendo 9 elétrons em seus orbitais 4F e sendo o nono membro dos Lantanides, disse que a configuração eletrônica não apresenta nenhuma irregularidade contra a ordem de preenchimento indicada pelo princípio da AUFBAU.

Terbio Properties

Aparência física

Metal sólido branco prateado. É maleável, dúctil, resistente a impactos. Seu cátion TB³⁺ É fluorescente e emite uma luz verde brilhante. No entanto, sua fluorescência só é visível em estado sólido.

Número atômico

65

Massa molar

158.925 g/mol

Ponto de fusão

1356 ºC

Ponto de ebulição

3123 ºC

Densidade

8.25 g/cm³

Calor de fusão

10.15 kJ/mol

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Calor de vaporização

391 KJ/mol

Capacidade calórica molar

28.91 KJ/mol

Estados de oxidação

Como os outros lantanídeos, seu principal estado de oxidação é +3 ​​(TB³⁺), mas você também pode apresentar o estado de oxidação +4 (TB⁴⁺). Por exemplo, em compostos tbo₂ e tbf₄ O Terbio atende a um estado de oxidação de +4.

Eletro-negatividade

1.2 na escala Pauling.

Energias de ionização

Primeiro: 565.8 kJ/mol

Segundo: 1110 KJ/mol/mol

Terceiro: 2114 KJ/mol

Ordem magnética

À temperatura ambiente, é um metal paramagnético que pode ser coletado com um ímã de neodímio. Mas a uma temperatura de 230 K (-43 ºC), torna-se antiferromagnético, transformando-se em ferromagnético a temperaturas abaixo de 219 K.

Reatividade

O terbio é estável no ar, incluindo altas temperaturas, devido à presença de um óxido marrom escuro que o cobre.

Este metal é capaz de formar três óxidos: TB₂QUALQUER₃, Branco e empoeirado, sendo a forma comum dos óxidos apresentados pelos lantanídeos; O tbo₂, usado pela oxidação +4 e é gerado a partir de oxigênio atômico; e a TB₄QUALQUER₇, Um óxido marrom escuro apresentado por estados de oxidação +3 e +4.

O Terbio reage com a água formando um hidróxido e liberando gás hidrogênio. Também é atacado por ácidos diluídos formando sais e liberando gás hidrogênio.

O Terbio reage com ácido sulfúrico, obtendo TB₂(SW₄)₃. Este sal é capaz de emitir fluorescência verde. O Terbio é combinado com todos os halogênios através de seu estado de oxidação +3 (TBF₃, Tbcl₃, etc.).

Formulários

Fluorescência

Os compostos terbio (iii) são caracterizados por sua fluorescência verde, absorvendo a radiação UV. Fonte: LEIEM, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

O Terbio é usado como fósforo verde em aplicações de iluminação tricromática e em tubos de televisão coloridos. O Terbio produz a cor verde dos telefones celulares de amora, ou em outras telas de alta definição.

Íons TB³⁺ Eles são usados ​​para mostrar a presença de micróbios, aplicando o cloreto terbiano na amostra a ser examinada, que é então iluminada com luz ultravioleta. Isso faz com que os endosporos vivos brilhem com uma cor verde.

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O Terbio (TB³⁺), O Europio (UE³⁺) e o Tulio (TM³⁺) Eles são usados ​​para detectar a falsificação de ingressos para euro, pois quando os ingressos com luz ultravioleta são iluminados, produzem fluorescência verde pelo Terbio, um vermelho pelo europium e outro azul pelo tule.

Ligas

Uma liga de terbio-hierro é usada na construção de filmes de metal para o registro de dados magneto-pósticos.

Outra liga de neodímio-terbio-disprosio é usada para a fabricação de ímãs, capaz de preservar seu magnetismo a altas temperaturas. Esses tipos de ímãs são usados ​​em motores elétricos elétricos, onde altas temperaturas são produzidas.

O terfenol é uma liga de Therm. Esta liga é usada nos alto -falantes “Soundbug”, que nos permitem usar uma mesa ou desktop como alto -falantes. Além disso, essa liga é usada em ativadores controlados magneticamente, sistemas de som e sensores de pressão.

Outros usos

O terbio é usado para dopar fluoreto de cálcio, tungstato de cálcio e molibdato de estrôncio, compostos que são usados ​​em estado sólido e dispositivos de fibra óptica. O Terbio também é usado em lâmpadas de baixo consumo e lâmpadas de mercúrio.

O Terbio tem sido usado para a melhoria da segurança da raiz X, pois, ao melhorar sua resolução, permite que o tempo de exposição seja reduzido a eles.

Juntamente com Gadolinio, o Terbio foi usado para a construção de um teste magnético de dois testes: gadolínio como um estágio de alta temperatura e o Terbio como um estágio de baixa temperatura.

Obtenção

Matéria prima

O Terbio tem uma abundância de 1.2 ppm no córtex da Terra, sendo um elemento que não está em forma livre. Está presente em Monacita, Xenotima, Bastnäsita e Euxenita Minerals, sendo este último um óxido contendo 1% de terbio.

Separação

O Terbio é extraído comercialmente do monacito e do bastnäsite por um esmagamento inicial desses minerais, seguido de um tratamento com ácido sulfúrico e um ajuste de pH do pH da solução com hidróxido de sódio a um pH entre 3 e 4. Isso produz a separação do tório.

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Então, a solução é tratada com oxalato de amônio, para a subsequente formação de óxidos de terras raras. Posteriormente, os óxidos são dissolvidos em ácido nítrico, que produz a separação do cerio. O terbio é separado como um sal de nitrato de sal duplo por cristalização.

O método mais eficaz para separar os sais de terbio é através da cromatografia de troca iônica. Os íons terras raros são absorvidos em uma resina de troca de íons adequada, interação com hidrogênio, amônio ou íons metálicos presentes nele.

Os íons terras raros são separados da resina através de sua lavagem usando um agente adequado para cada metal específico.

Produção

Separou os íons de térmicos Os minerais, seus cloretos ou fluoretos reagem com cálcio de metal em um derretimento de Tantalio, uma redução metalotérmica ocorrendo. As impurezas de cálcio e tântalo são eliminadas aplicando uma destilação a vácuo.

Por outro lado, o Terbio também pode ser obtido por eletrólise de óxido térmico em cloreto de cálcio fundido.

Isótopos

O terbio tem um total de 38 isótopos, entre o ¹³⁵TB e o ¹⁷²TB, do qual o único isótopo estável é ¹⁵⁹TB; que corresponde quase com 100% do terbio obtido da crosta terrestre. O restante dos isótopos da térmica é radioativo.

A maioria dos isótopos radioativos de térmicos são emissores de partículas β^- ou β⁺. O tempo médio de vida da maioria deles é muito curto, destacando o ¹³⁸TB com meia -idade de meio -secundos. Enquanto isso, seus isótopos de metade da vida são: o ¹⁵⁸TB (58 anos) e ¹⁵⁷TB (71 anos).

Referências

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