Terbium

A terbium a periódusos rendszer egyik eleme. Vegyjele Tb, rendszáma 65, nyelvújításkori neve terbeny.^[2] Ezüstfehér színű, a lantanoidák csoportjába tartozik.

65 gadolínium ← terbium → diszprózium - ↑ Tb ↓ Bk 65 Tb Periódusos rendszer
Általános
Név, vegyjel, rendszám	terbium, Tb, 65
Latin megnevezés	terbium
Elemi sorozat	lantanoidák
Csoport, periódus, mező	?, 6, f
Megjelenés	ezüstfehér
Atomtömeg	158,925 354(8)[1]  g/mol
Elektronszerkezet	[Xe] 4f9 6s2
Elektronok héjanként	2, 8, 18, 27, 8, 2
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség (szobahőm.)	8,23 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on	7,65 g/cm³
Olvadáspont	1629 K (1356 °C, 2473 °F)
Forráspont	3503 K (3230 °C, 5846 °F)
Olvadáshő${\displaystyle \Delta _{fus}{H}^{\ominus }}$	10,15 kJ/mol
Párolgáshő ${\displaystyle \Delta _{vap}{H}^{\ominus }}$	293 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	(25 °C) 28,91 J/(mol·K)
Gőznyomás P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k T/K 1789 1979 (2201) (2505) (2913) (3491)
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet	hexagonális
Oxidációs szám	4 (gyengén bázikus oxid)
Elektronegativitás	? 1,2 (Pauling-skála)
Ionizációs energia	1.: 565,8 kJ/mol
	2.: 1110 kJ/mol
	3.: 2114 kJ/mol
Atomsugár	175 pm
Atomsugár (számított)	225 pm
Egyebek
Mágnesség	ferromágneses szárazjégben
Elektromos ellenállás	(sz.h.) (α módosulat) 1,150 µΩ·m
Hővezetési tényező	(300 K) 11,1 W/(m·K)
Hőtágulási tényező	(sz.h.) (α módosulat) 10,3 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd)	(20 °C) 2620 m/s
Young-modulus	(α módosulat) 55,7 GPa
Nyírási modulus	(α módosulat) 22,1 GPa
Kompressziós modulus	(α módosulat) 38,7 GPa
Poisson-tényező	(α módosulat) 0,261
Vickers-keménység	863 MPa
Brinell-keménység	677 HB
CAS-szám	7440-27-9
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A terbium izotópjai izotóp természetes előfordulás felezési idő bomlás mód energia (MeV) termék 157Tb mest. 71 y ε 0,060 157Gd 158Tb mest. 180 y ε 1,220 158Gd β- 0,937 158Dy 159Tb 100% Tb stabil 94 neutronnal
Hivatkozások

Carl Gustaf Mosander(en) svéd kémikus fedezte fel 1843-ban a svédországi Ytterby(en) közelében; innen az elem neve.^[3]

Tulajdonságai

Fizikai tulajdonságok

A terbium ezüstfehér, képlékeny, nyújtható ritkaföldfém, olyan puha, hogy késsel vágható. Levegőn – a többi lantanoidához képest – viszonylag stabil.^[4] Két kristályos allotrop módosulata ismert, ezek között az átalakulási hőmérséklet 1289 °C.^[5]

A terbium(III) kation ragyogóan, világos citromsárgán fluoreszkál, ez a szín erős zöld emissziós vonalának és más, a narancssárgába és vörösbe eső vonalnak az eredője. A fluorit ásvány ittrofluorit változatának krémsárga fluoreszcenciája is részben a terbiumnak köszönhető. A terbium könnyen oxidálódik, így elemi állapotban csak kutatási célokra használják. Egyedi terbiumatomokat fullerénmolekulákba történő beültetéssel izoláltak.^[6]

A tebium 219 K hőmérséklet alatt egyszerű ferromágneses rendezettséget mutat. 219 K felett helikális antiferromágneses állapotba kerül, melyben az egyes bázissíkok minden atomjának momentuma párhuzamos, és a szomszédos rétegek momentumával meghatározott szöget zár be. Ez a szokatlan antiferromágnesség 230 K-en rendezetlen paramágneses állapottá válik.^[7]

Kémiai tulajdonságok

A terbium leggyakoribb oxidációs állapota a +3, ilyen például a Tb₂O₃. +4-es vegyértékkel a TbO₂ és TbF₄ ismeretes.^[8][9] A terbium – vegyes terbium(III,IV)-oxid keletkezése közben – könnyen elég:

8 Tb + 7 O₂ → 2 Tb₄O₇

Oldatban a terbium csak háromértékű ionokat képez. A terbium eléggé elektropozitív elem, hideg vízzel lassan, forró vízzel meglehetősen gyorsan reagál, miközben terbium-hidroxid keletkezik:

2 Tb (s) + 6 H₂O (l) → 2 Tb(OH)₃ (aq) + 3H₂ (g)

A fémterbium minden halogénnel reagál:

2 Tb (s) + 3 F₂ (g) → 2 TbF₃ (s) [fehér]

2 Tb (s) + 3 Cl₂ (g) → 2 TbCl₃ (s) [fehér]

2 Tb (s) + 3 Br₂ (g) → 2 TbBr₃ (s) [fehér]

2 Tb (s) + 3 I₂ (g) → 2 TbI₃ (s)

Híg kénsavban készségesen oldódik, a keletkező halvány rózsaszín oldatban Tb(III)-ionok találhatók [Tb(OH₂)₉]³⁺ komplex formájában:^[10]

2 Tb (s) + 3 H₂SO₄ (aq) → 2 Tb³⁺ (aq) + 3 SO2−4 (aq) + 3 H₂ (g)

Vegyületei

A terbium-szulfát – Tb₂(SO₄)₃ – (felül) ultraibola fényben zölden fluoreszkál (alul)

További vegyületei:

• kloridok: TbCl₃
• bromidok: TbBr₃
• jodidok: TbI₃
• fluoridok: TbF₃, TbF₄

A terbium(IV)-fluorid erős fluorozószer, melegítés hatására viszonylag tiszta fluort bocsát ki,^[11] ellentétben a CoF₃ vagy CeF₄ esetével, melyekből fluoridgőzök keveréke emittál.

Magasabb hőmérsékleten különféle biner vegyületek képződése közben reakcióba lép a nitrogénnel, szénnel, kénnel, foszforral bórral, szelénnel, szilíciummal és arzénnel, így keletkezik többek között a TbH₂, TbH₃, TbB₂, Tb₂S₃, TbSe, TbTe vagy TbN.^[9] Ezekben a vegyületekben oxidációs száma jellemzően +3, néha +2. Terbium(II)-halogenideket tantál edénybe helyezett Tb(III)-halogenidek fémtallium jelenlétében történő izzításával lehet nyerni. Szeszkvikloridja is ismert (Tb₂Cl₃), ez 800 °C-on történő izzítással továbbredukálható TbCl-dá. Ez a terbium(I)-klorid lemezkéket alkot, grafitszerű, réteges szerkezettel.^[12]

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Terbium című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Jegyzetek

1. Standard atomic weights 2017 – Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW). (Hozzáférés: 2018. október 6.)
2. Szőkefalvi-Nagy Zoltán; Szabadváry Ferenc: A magyar kémiai szaknyelv kialakulása. A kémia története Magyarországon. Akadémiai Kiadó, 1972. (Hozzáférés: 2010. december 3.)
3. Fülöp József: Rövid kémiai értelmező és etimológiai szótár. Celldömölk: Pauz–Westermann Könyvkiadó Kft. 1998. 139. o. ISBN 963 8334 96 7
4. Rare-Earth Metal Long Term Air Exposure Test. (Hozzáférés: 2009. május 5.)
5. C. R. Hammond, "The Elements", in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
6. (2004) „Transport properties of C₇₈, C₉₀ and Dy@C₈₂ fullerenes - nanopeapods by field effect transistors”. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures 21 (2–4), 1089–1092. o. DOI:10.1016/j.physe.2003.11.197.
7. M. Jackson (2000). „Magnetism of Rare Earth”. The IRM quarterly 10 (3), 1. o. [2017. július 12-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2005. augusztus 12.)
8. D.M. Gruen, W.C. Koehler, and J.J. Katz (1951. április 1.). „Higher Oxides of the Lanthanide Elements: Terbium Dioxide” (PDF). Journal of the American Chemical Society, 1475. o. [2008. május 28-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2010. augusztus 17.)
9. Patnaik, Pradyot. Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill, 920–921. o. (2003). ISBN 0070494398. Hozzáférés ideje: 2009. június 6.
10. Chemical reactions of Terbium. Webelements. (Hozzáférés: 2009. június 6.)
11. (2001. november 2.) „Transition and rare earth metal fluorides as thermal sources of atomic and molecular fluorine”.
12. Cotton. Advanced inorganic chemistry, 6th, Wiley-India, 1128. o. (2007. november 2.). ISBN 81-265-1338-1

Források

• Dr. Otto – Albrecht Neumüller: Römpp vegyészeti lexikon. Budapest: Műszaki Könyvkiadó. 1984. 4 kötet., 575. o. ISBN 963-10-3269-8

További információk

• a terbium vegyületeinek listája a magyar Wikipédián külső keresővel

• Kémiaportál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap