Terbi

Lo terbi (simbòle quimic : Tb) es l'element quimic de numèro atomic Z = 65 e de massa atomica 158,93. Descubèrt en lo 1843 per Carl Gustaf Mosander, es un metal gris argentat, dau grop dei tèrras rari, qu'es extrach de la monazita. A d'aplicacions coma dopant e intra dins la fabricacion de dispositius luminofòres.

Tròç de terbi pur.

Istòria

Carl Gustaf Mosander (1797-1858).

L'existença dau terbi foguèt establida en lo 1789 per lo quimista finlandés Johan Gadolin (1760-1852) qu'identifiquèt un oxide desconoissut dins un tròç d'itterbi trobat per lo mineralogista Carl Axel Arrhenius (1757-1824). Lu sieus trabalhs foguèron confirmats en lo 1797 per Anders Gustaf Ekeberg (1767-1813) e l'oxide novèl foguèt dich « yttria ». Totun, dins li annadas 1830-1840, lo Suedés Carl Gustaf Mosander (1797-1858) suspectèt la presença de mantuni substanças diferenti dins l'yttria. En lo 1842, après un important trabalh de fraccionament e de purificacion, identifiquèt tres oxides que foguèron dichs itterbi, erbina e terbina^[1][2].

Mas, durant lu decennis seguents, li aguèt de problemas per confirmar lu trabalhs de Mosander. D'efècte, de quimistas coma Nils Johan Berlin (1812-1891) e Robert Wilhelm Bunsen (1811-1889) trobèron de resultats divergents : absença d'un oxide, presença d'autru compausats, etc^[3][4]. Totun, lo Soísse Marc Delafontaine (1838-1911) trobèt de resultats identics en lo 1864^[5]. Per rendre la situacion pus escura, cada quimista avia adoptat li sieui denomincacions per lu oxides obtenguts. La confusion s'installèt e lo terbi foguèt retirat de la lista dei elements quimics conoissuts. Es ensinda absent de la premiera version de la classificacion periodica de Mendeleiev, publicada en lo 1869.

Totun, Delafontaine identifiquèt la presença de terbi dins un autre mineral, la samarskita^[6]. En lo 1878, lu trabalhs de Delafontaine e de Mosander foguèron confirmats per Jean Charles Galissard de Marignac (1817-1894) e per John Lawrence Smith (1813-1883)^[7][8]. Lo debat s'acabèt definitivament en lo 1892 emb la descubèrta de l'espèctre dau terbi per Henry Enfield Roscoe (1833-1915)^[9].

Proprietats e caracteristicas

Proprietats fisiqui e quimiqui

Dins li condicions normali de temperatura e de pression, lo terbi es un metal gris argentat, malleable, ductile e mòl. La sieua estructura cristallina es exagonala compacta, coma per li autri tèrras rari. A una densitat de 8,230 e un ponch de fusion de 1 356 °C^[10]. Es un conductor electric e termic, mas li sieui performànças dins aquelu domenis son febli a repòrt de metals coma lo coire. Au niveu optic, lo cation terbi (III) presenta una fluorescença^[11].

L'estat d'oxidacion pus frequent dau terbi es l'estat +III, mas lu estats 0, +I, +II e +IV son de còps observats. Aquò permet au terbi de formar de compausats binaris emb d'elements coma l'oxigène, lo carbòni, l'idrogène, lu alogènes, l'azòte, lo fosfòre, lo sofre, lo silici, lo seleni, lo telluri, lo bòre, l'arsenic e l'antimòni^[12]. Totun, en solucion aquosa, l'estat +III es l'unic observat.

Isotopia

A l'estat natural, lo terbi a un unic isotòpe estable : lo terbi-159. Totun, despí l'aparicion dei tecnologias nucleari, d'autru isotòpes son estats descubèrts, dau terbi-135 au terbi-171. Lu pus estables son lo terbi-158, de periòde radioactiu de 180 ans, e lo terbi-157 que tèn un periòde de 71 ans^[13]. Aquelu isotòpes non an d'aplicacions.

Produccion e extraccion

Cristal de xenotima (Norvègia).

Lo terbi es extrach de la monazita coma la màger part dei tèrras rari dont sa concentracion mejana es de l'òrdre de 0,03 %. D'autru minerals pòdon contenir de concentracions auti de terbi, mas son rars (xenotima, euxenita, cerita, etc.). Lo mineral es trissat e mesclat emb d'acide sulfuric concentrat caud per produrre de sulfates de tèrras rari solubles dins l'aiga. Aquela solucion es neutralizada per un ajust de soda fins a arribar a un pH de 3-4. Aquò permet la precipitacion de l'idroxide de tòri qu'es eliminat. Pi, la solucion es tractada emb d'oxalate d'ammòni que permet de produrre d'oxalates de tèrras rari insolubles. Aquelu oxalates son alora descompausats per caufatge per formar d'oxides. Un ajust d'acide nitric es alora fach per entraïnar la precipitacion de l'oxide de cèri.

Pi, istoricament, d'etapas de cristallisacion e de recristallisacion fraccionada permetian de separar lei tèrras rari^[14]. Totun, encuèi, lo procèssus de separacion dei tèrras rari pus eficaç es l'escambi d'ions. Pus rapide e pus aisat de metre en òbra, aqueu metòde permet de produrre de trifluorure de terbi TbF₃ ò de triclorure de terbi TbCl₃ anidre. Una reduccion termica en presença de calci metallic dins un crusòu de tantale. Enfin, es purificat per refusion^[15].

En lo 2018, li resèrvas pus importanti èran situadi en China, ai Estats Units d'America, en Brasil, en Índia, en Sri Lanka e en Austràlia. Èran estimadi a 300 000 tonas per una produccion annuala de l'òrdre de 10 tonas en lo 2001^[16]. De mai, en lo 2018, de resèrvas considerabli son estadi identifiqui au larg de Japon.

Utilizacions

Fluorescença dau sulfat de terbi.

Lo terbi es mai que mai utilizat per la fabricacion de dispositius luminofòres. D'efècte, la fluorescents dei compausats trivalents de terbi permet de produrre una lutz verda utilizada dins lu tubes catodics, l'esclairatge e la radiografia medicala. En bioquimia, aquela proprietat es finda utilizada per identificar la presença de bacterias. De mai, lo terbi es utilizat coma dopant de materiaus coma lo fluorure de calci, lo tungstat de calci ò lo molibdat d'estronci, que son destinats a la fabricacion de pilas de combustible^[17]. Enfin, lo terbi intra dins d'aliatges destinats a la fabricacion de sonars e d'aparelhs de deteccion^[18].

Toxicitat

Lo terbi non a de ròtles biologics conoissuts e sa toxicitat es pauc estudiada. Es considerada coma similara ai autri tèrras rari que presentan una toxicitat relativament febla, sovent inferiora a aquela de la sal alimentària^[19].

Annèxas

Ligams intèrnes

• Tèrra rara

Bibliografia

Nòtas e referenças

1. Pieter Thyssen e Koen Binnemans, « Accommodation of the Rare Earths in the Periodic Table », dins Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths, vol. 41, Elsevier, 2010.
2. Per Enghag, Encyclopedia of the Elements : Technical Data - History - Processing - Applications, John Wiley & Sons, 2008.
3. Nils Johan Berlin, « Om de i den blandade ytterjorden befintliga oxider », Forhandlinger ved de skandinaviske Naturforskeres, ottende Møde, 1860, pp. 448-454.
4. Johan Bahr e Robert Bunsen, « Ueber Erbinerde Und Yttererde », Annalen der Chemie und Pharmacie, vol. 61,‎ 1866, pp. 1-34
5. Marc Delafontaine, « Sur les métaux de la gadolinite », Bulletin de la Société chimique de Paris, t. 3,‎ 1865, pp. 415-418.
6. Marc Delafontaine, Archives des sciences physiques et naturelles, junh de 1877, p. 184.
7. John Lawrence Smith, « Le Mosandrum, un nouvel élément », Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences, t. 87,‎ 1878, pp. 148-151.
8. Jean Charles Marignac, « Observation sur la découverte, annoncée par M. L. Smith, d'une nouvelle terre appartenant au groupe du cérium », Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences, t. 87,‎ 1878, pp. 281-283.
9. C.H. Evans, Episodes from the History of the Rare Earth Elements, Springer Science & Business Media, 2012.
10. David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics (90th edition), CRC Press, 2009.
11. Pekka Hänninen e Harri Härmä, Lanthanide Luminescence : Photophysical, Analytical and Biological Aspects, Springer Science & Business Media, 2011.
12. Pradyot Patnaik, Handbook of Inorganic Chemicals, McGraw-Hill, 2003.
13. G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot e O. Bersillon, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties », Nuclear Physics A, vol. 729,‎ 2003, pp. 3–128.
14. Pradyot Patnaik, Handbook of Inorganic Chemical Compounds, McGraw-Hill, 2003, pp. 920-921.
15. William M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press/Taylor & Francis, 2015.
16. John Emsley, Nature's building blocks : an A-Z guide to the elements, Oxford University Press, 2001, pp. 240–242.
17. C. R. Hammond, « The Elements », dins D. R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.), CRC Press, 2005.
18. C. Rodriguez, M. Rodriguez, I. Orue, J. Vilas, J. Barandiaran, M. Gubieda e L. Leon, « New elastomer–Terfenol-D magnetostrictive composites », Sensors and Actuators A: Physical, vol. 149, n° 2, 2009, p. 251.
19. John Emsley, Nature's Building Blocks, Oxford University Press, 2001, pp. 129-132.