خواص عنصر تربیم چیست؟ کاربرد تربیوم را می شناسید؟
عنصر تربیم از عناصر شیمیایی جدول تناوبی عناصر بوده و با نماد شیمیایی Tb شناخته می شود. عدد اتمی عنصر تربیم ۶۵ و عدد جرمی آن ۱۵۸.۹۲۵ است. عنصر تربیم از فلزات واسطه داخلی بوده و در دسته لانتانید ها جای گرفته است. خواص عنصر تربیم منجر شده است تا این ماده در گروه ۳ و تناوب ۶ جدول تناوبی مندلیف جای بگیرد. عنصر تربیم فلز خاکی کمیاب، خاکستری رنگ و نرم است. از کاربرد عنصر تربیم می توان به استفاده از آن در آلیاژ ها و وسایل برقی مختلف اشاره نمود. ترکیبات عنصر تربیم نیز وجود داشته و کاربرد های صنعتی و تحقیقاتی دارند. ایزوتوپ عنصر تربیم نیز شناسایی شده و در ادامه این مقاله بررسی می شود. برای آگاهی بیشتر از ویژگی و خواص عنصر تربیم می توان به مدل اتمی بور برای عنصر تربیم مراجعه نمود.
نشریه علمی جهان شیمی فیزیک به بررسی عناصر شیمیایی جدول تناوبی پرداخته است. عناصر شیمیایی همچون: پرومتیم، ساماریم، یوروپیم، گادولینیم و… . در ادامه این مقاله با معرفی خواص و کاربرد عنصر تربیم با ما همراه باشید.
تاریخچه عنصر تربیم (تربیوم)
در سال ۱۸۴۳ شیمیدانی سوئدی به نام کارل مساندر موفق به کشف تربیم شد. وی نام این ماده را بر اساس نام دهکده ای در سوئد به نام Ytterby نام گذاری نمود. کارل مساندر این ماده را به شکل ناخالصی هایی در اکسید ایتریم (Y۲O۳) شناسایی نمود. لازم به ذکر است که تا قبل از پیدایش فناوری های اخیر جابجایی یونی، عنصر تربیم خالص جداسازی نشده بود.
منابع عنصر تربیم
عنصر تربیوم را هرگز به صورت آزاد در طبیعت نمی توان یافت. اما در کانی های زیادی از جمله سیریت، گادولینیت و مونازیت (C , La ,Th ,Nd ,Y(PO4 بیش از ۰.۰۳% تربیم، زنوتایم (YPO۴) و اوکسنیت ۱% یا بیشتر تربیوم موجود می باشد. در کشور های چین، ایالات متحده آمریکا، هند، سریلانکا، برزیل و استرالیا ذخایر تربیوم حدود ۳۰۰۰۰۰ تن تخمین زده می شود و تولید جهانی آن ۱۰ تن در سال است.
ویژگی عنصر تربیم عنصر شماره ۶۵ جدول تناوبی عناصر
- عدد اتمی: ۶۵
- جرم اتمی: ۹۲۵/۱۵۸
- گروه: ۳
- تناوب: ۶
- نقطه ذوب: ۱۳۵۶ درجه سانتی گراد
- نقطه جوش: ۳۲۳۰ درجه سانتی گراد
- شعاع اتمی: ۱۷۷ pm
- ظرفیت: ۳
- رنگ: سفید نقره ای
- حالت استاندارد (شرایط STP): جامد
- آرایش الکترونی: [Xe] 4f۹ ۶s۲
- لایه الکترونی: ۲, ۸, ۱۸, ۲۷, ۸, ۲
- چگالی: ۸.۲۳ گرم بر سانتی متر مکعب
- آنتالپی تبخیر: ۲۹۳ کیلوژول بر مول
- رسانش مغناطیسی: پارا مغناطیس
خواص عنصر تربیم
عنصر تربیم (Terbium) عنصر شمار ۶۵ جدولی تناوبی مندلیف است. عنصر تربیم (تربیوم) در دسته فلزات واسطه داخلی (لانتانیدها) جای دارد. این ماده فلزی خاکی، کمیاب و خاکستری رنگی است. از خواص عنصر تربیوم قابلیت انعطاف پذیری و چکش‌خوار بودن آن است. این فلز به قدری نرم است که با چاقو بریده می‌شود. عنصر تربیم به صورت قابل قبولی در هوا پایدار بوده و دارای دو دگرگونی بلورین است. درجه تغییر شکل این عنصر ۱۲۸۹ درجه سانتی‌گراد است. برای شناخت بیشتر خواص عنصر تربیم می توانید به مدل اتمی بور برای عنصر تربیم مراجعه نمایید. این ماده در جدول تناوبی بعد از گادولینیم و قبل از دیسپروزیم قرار گرفته است.
لانتانید ها را بشناسید
گروه لانتانید ها ۱۴ عنصر فلزی را شامل می شود. تمام عناصر این دسته، فلزاتی براق با واکنش پذیری بالا هستند. خواص این عناصر (لانتانید ها) شبیه خواص عنصر لانتان ۵۷ است. این عناصر نمک های سه ظرفیتی محلول در آب با خواص شیمیایی یکسان به وجود می آورند. لازم به ذکر است که این عناصر قابل احیا شدن هستند. با استفاده از اثر کلسیم و لیتیم بر هالید بدون آب این کار صورت می پذیرد. در مرحله بعد آن را در خلأ ذوب مجدد نموده تا باقیمانده مواد احیا کننده تبخیر شود. این مواد می توانند از طریق حمام های نمک ذوب شده به صورت الکترولیتی نیز احیا شوند. بعلاوه لانتانید ها می توانند با برخی ترکیبات آلی املاح آلی تشکیل دهند.
عناصر گروه لانتانید ها با نام خاک های کمیاب نیز شناخته می شوند. علت این نام گذاری این است که اولین اعضای لانتانید ها که به صورت اکسید جمع آوری شد، شبیه به اکسید های کلسیم و منیزیم (بعد ها در گروه فلزات قلیایی خاکی قرار گرفتند) بودند. منابع لانتانید ها در طبیعت کانی هایی چون مونازیت، زنوتیم و گادولینیت است.
ایزوتوپ عنصر تربیم
به طور طبیعی یک ایزوتوپ عنصر تربیم پایدار با نام Tb-159 وجود دارد. همچنین عنصر تربیوم ۳۳ رادیو ایزوتوپ نیز دارد. فراوان ترین رادیو ایزوتوپ عنصر تربیم، ۱۵۸Tb با نیمه عمر ۱۸۰ سال، ۱۵۷Tb با نیمه عمر ۷۱ سال و ۱۶۰Tb با نیمه عمر ۷۲,۳ روز است. بقیه ایزوتوپ های رادیواکتیو تربیوم نیمه عمر هایی کمتر از ۶,۹۰۷ روز دارند. لازم به ذکر است که بیشتر این ایزوتوپ های رادیواکتیو حتی نیمه عمری کمتر از ۲۴ ثانیه دارند. همچنین عنصر تربیم ۱۸ حالت متا نیز دارد.
حالت فروپاشی اولیه قبل از فراوان ترین ایزوتوپ پایدار یعنی تربیوم ۱۵۹، جذب الکترون است. حالت اولیه پس از آن نیز فروپاشی منفی بتا است. محصول فروپاشی اولیه قبل از تربیوم ۱۵۹ ایزوتوپ های Gd (گادولینیم) است. محصول اولیه پس از فروپاشی، ایزوتوپ های Dy (دیسپروزیم) هستند.
ترکیبات عنصر تربیم
ترکیبات مختلفی از تربیوم وجود دارند که کاربرد های متنوعی نیز برایشان تعریف شده است. برخی از این ترکیبات عبارتند از:
- فلوئورید ها: TbF۲ و TbF۳
- کلرید ها: TbCl۳
- برمید ها: TbBr۳
- یدید ها: TbI۳
- اکسید ها: TbO۲ و Tb۲O۳
- سولفید ها: Tb۲S۳
- سلنید ها: Tb۲Se۳
- نیترید ها: TbN
اکسید تربیم (III ، IV) گاهی اوقات هپتا اکسید تترا تربیم نیز نامیده می شود. این ماده ترکیبی شیمیایی به شکل پودر سیاه رنگ است. اکسید تربیوم یکی از مهم ترین ترکیبات تجاری تربیوم بشمار می آید. چنین محصولی حاوی حداقل مقداری تربیوم در حالت اکسیداسیون ۴+ همراه با Tb پایدار (III) می باشد. اغلب اکسید تربیم از طریق احتراق اگزالات یا سولفات موجود در هوا تولید می گردد.
کاربرد عنصر تربیم
کاربرد عنصر تربیم به دلیل کمیاب بودن و قیمت بالا در صنعت گسترش زیادی ندارد. در ادامه به برخی از کاربرد های عنصر تربیم اشاره شده است.
کاربرد عنصر تربیوم به عنوان ماده تخریب گر در فلوراید کلسیم، تنگستات کلسیم و مولیبدات استرانسیم صورت می گیرد. این مواد در دستگاه های حالت جامد استفاده می شوند. این ترکیبات به همراه ZrO۲ به عنوان تثبیت کننده بلوری سلول های سوختی استفاده می شوند که در دمای بالا کار می کنند.
کاربرد عنصر تربیوم در آلیاژ ها و در تولید دستگاه های الکترونیکی نیز دیده می شود. از این عنصر به عنوان یک جز در محرک ها، سیستم های سونار نیروی دریایی، سنسور ها، در دستگاه SoundBug (اولین کاربرد تجاری آن) و سایر دستگاه های مغناطیسی مکانیکی استفاده می شود.
جالب است بدانید Terfenol-D یک آلیاژ تربیوم است. این آلیاژ در حضور یک میدان مغناطیسی منبسط یا منقبض می شود. در واقع این بالاترین فشار مغناطیسی در هر آلیاژ است.
از خواص عنصر تربیم برای تشخیص آندوسپور ها نیز استفاده می شود. زیرا این ماده به عنوان سنجش اسید دیپیکولینیک بر اساس نور لامپ عمل می کند.
بورات تربیم سدیم از ترکیبات عنصر تربیم است. این ماده به عنوان ماده لیزری به کار می رود که در ۵۴۶۰ آنگستروم نور هم نوسان ساطع می‌کند.
پوشش تربیوم، آهن، کبالت در CD و DVD برای ذخیره سازی مطالب مورد استفاده قرار می گیرد.
کاربرد عنصر تربیم در لامپ ها
کاربرد تربیوم در ترکیبات فسفر سبز در لامپ های فلورسنت و لوله های تلویزیون رنگی وجود دارد. بورات سدیم تربیوم در دستگاه های حالت جامد نیز استفاده می شود. فلورسانس درخشان موجب می شود تا تربیوم به عنوان یک پروب در بیوشیمی استفاده شود. جایی که در رفتار خود تا حدودی شبیه کلسیم است.
فسفر های سبز تربیوم با فسفرهای آبی دو ظرفیتی یوروپیم و فسفر های قرمز سه ظرفیتی یوروپیم ترکیب می شوند. به این ترتیب فناوری روشنایی سه رنگ فراهم خواهد شد. این کاربرد بزرگ ترین کاربرد عنصر تربیم در جهان است. روشنایی سه رنگ برای مقدار مشخصی از انرژی الکتریکی خروجی نور بسیار بیشتری نسبت به روشنایی رشته ای فراهم می کند.
خطرات
تمامی ترکیبات عنصر تربیم را باید به شدت سمی در نظر گرفت. ترکیبات این عنصر چشم را تحریک می کنند. تماس این ترکیبات با پوست نیز منجر به آسیب جدی خواهد شد.
گرده فلز تربیم خطر انفجار داشته و در صورت عدم احتیاط لازم آتش زایی به همراه خواهد داشت.
سخن آخر
جدول تناوبی مندلیف عناصر مختلفی را در خود جای داده است. هر کدام از این عناصر شیمیایی می توانند کاربرد و استفاده خاصی داشته باشند. عناصر جدول تناوبی مندلیف از لحاظ خواص فیزیکی و شیمیایی با یکدیگر تفاوت دارند. درواقع کاربرد متنوع عناصر به دلیل همین تفاوت هاست. اغلب عناصری که در یک گروه از جدول تناوبی قرار گرفته اند خواص مشابهی دارند. برای شناخت بیشتر عناصر شیمیایی می توان به جدول تناوبی مندلیف مراجعه نمود و خواص آن ها را بررسی نمود.
همه عناصر در جدول تناوبی مندلیف جایگاه مخصوص به خود را دارا هستند. با شناخت بهتر خواص عناصر جدول تناوبی می توان به کاربرد و ویژگی عناصر و استفاده بهینه از آن ها پی برد. درواقع با شناخت دقیق عناصر، کاربرد آن ها در صنعت و سلامت و پزشکی و کشاورزی و… امکان پذیر خواهد شد. دانشمندان از گذشته تا حال تلاش های زیادی برای شناخت بیشتر این عناصر داشته اند.
عناصر جدول تناوبی حالت های مختلفی دارند. برخی از عناصر موجود در این جدول فلز و برخی دیگر نافلز و برخی هم شبیه فلزند. برای از عناصر جدول تناوبی گازی شکل و برخی دیگر جامدند. بنابراین خواص متفاوت عناصر، بررسی و شناسایی دقیق آن ها را به امری بسیار ضروری تبدیل نموده است.
نشریه علمی جهان شیمی فیزیک به دلیل اهمیت بالای شناخت عناصر در زندگی روزمره به توضیح و بررسی خواص و کاربرد عناصر پرداخته است. برای آشنایی با خواص و کاربرد و پیشینه عناصر شیمیایی جدول تناوبی می توان به سایت نشریه علمی جهان شیمی فیزیک مراجعه نموده و اطلاعات خود در این زمینه را افزایش دهید.
