Usuari:CarlesBo/Terbium
El terbi és un element químic amb símbol Tb i nombre atòmic 65. És una terra rara de color blanc platejat, mal·leable, dúctil, i prou tou per ser tallat amb un ganivet.[1] És el novè membre de la sèrie dels lantànids. El terbi és un metall força electropositiu que reacciona amb l'aigua generant hidrogen gas. El terbi no es troba a la natura com a element lliure, però és present en molts minerals, com la cerita, la gadolinita, la monazita, la xenotima i la euxenita.
El químic suec Carl Gustaf Mosander va descobrir el terbi com a element químic al 1843. El va detectar com una impuresa en òxid d'itri. L'itri i el terbi prenen el nom del poble Ytterby, a Suècia. El terbi no va ser aïllat en forma pura fins l'arribada de tècniques de bescanvi iònic.
El terbi s'usa per a dopar el fluorur de calci, el tungstat de calci i el molibdat d'estronci, materials que són utilitzats en dispositius d'estat sòlid, i també com a estabilitzador en cèl·lules de combustible que operen a temperatures elevades. Com a component de Terfenol-D (un aliatge que s'expandeix i es contracta, més que qualsevol altre aliatge, quan s'exposa a camps magnètics. El terbi s'usa en actuadors, en sistemes de sonar naval i en sensors.
La major part del subministrament de terbi al món es destina a la fabricació de fòsfor verd. L'òxid de terbi és present en llums fluorescents, i en televisions i monitors de tubs de raigs catòdics (CRTs). El terbi, en el fòsfor verd, es combina amb l'europi divalent, en el fòsfor blau, i amb l'europi trivalent, en el fòsfor vermell, per proporcionar la tecnologia d'enllumenat anomenada tricromàtica, que genera una llum blanca molt eficient utilitzada per il·luminació d'interiors.
Característiques modifica
Propietats físiques modifica
El terbi és una terra rara de color blanc platejat, mal·leable, dúctil, i prou tou per ser tallat amb un ganivet.[1] Situat en la primera meitat de la sèrie de lantànids, és relativament estable a l'aire comparat amb els primers membres de la sèrie molt més reactius.[2] El terbi existeix en dues formes cristallines al·lòtropes amb una temperatura de transformació entre elles de 1289 °C. Els 65 electrons d'un àtom de terbi estàn distribuïts segons la configuració d'electrónica [Xe]4f96s2. L'estabilitat de la configuració [Xe]4f7 amb la capa f mig plena permet l'ionització de fins a quartre electrons en presència d'agents oxidants molt forts com el gas fluor.
El catió terbi(III) és fluorescent de color groc llimona brillant, que és el resultat d'una línia d'emissió verda intensa combinada amb altres línies en el taronja i vermell. La varietat yttrofluorita del mineral fluorita deu en part la seva fluorescència groga cremosa al terbi. El terbi fàcilment s'oxida, i és per això utilitzat en la seva forma elemental en recerca. Àtoms de terbi han estat aïllats implantant-los en molècules de ful·lerè.[3]
El terbi té un ordre ferromagnètic senzill a temperatures per sota 219 K. Per sobre 219 K, presenta un estat antiferromagnètic helicoidal en el que els moments atòmics en una capa basal particular són paral·lels, i orientats a un angle fixe respecte als moments de capes adjacents. Aquest antiferromagnetisme inusual es transforma en un estat paramagnetic desordenat a 230 K.[4]
Propietats químiques modifica
El terbi metall és un element electropositiu que s'oxida en presència de la majoria d'àcids (com l'àcid sulfúric), tots els halògens, i fins i tot aigua.[5]
- 2 Tb (s) + 3 H₂SO4→ 2 Tb3++ 3 SO2−
4+ 3 H₂↑ - 2 Tb + 3 X₂→ 2 TbX3 (X = F, Cl, Br, I)
- 2 Tb (s) + 6 H₂O → 2 Tb(OH)3+ 3 H₂↑
El terbi també s'oxida fàcilment en l'aire per formar un òxid de terbi mixt (III,IV):[5]
- 8 Tb + 7 O₂→ 2 Tb4O7
L'estat d'oxidació més corrent del terbi és +3 (trivalent), com en el <span about="#mwt27" class="chemf nowrap" data-cx="[{"adapted":true,"partial":false,"targetExists":true}]" data-mw="{"parts":[{"template":{"target":{"wt":"Quím","href":"./Plantilla:Quím"},"params":{"1":{"wt":"Tb"},"2":{"wt":""},"3":{"wt":"Cl"},"4":{"wt":"3"}},"i":0}}]}" data-ve-no-generated-contents="true" id="mwjg" typeof="mw:Transclusion">TbCl3<span style="display:inline-block;margin-bottom:-0.3em;vertical-align:-0.4em;line-height:1em;font-size:80%;text-align:left"><br><br><br><br></span></span>. En estat sòlid, el terbi tetravalent també és conegut en compostos com el TbO₂ i el TbF4.[6] En dissolució, el terbi típicament forma espècies trivalents, però pot ser oxidat a l'estat tetravalent amb ozó en condicions aquoses fortament bàsiques.[7]
La química de coordinació i organometàllica del terbi és similar a la d'altres lantànids. En condicions aquoses, el terbi pot coordinar fins a nou molècules d'aigua distribuïdes segons una geometría prismàtica trigonal truncada. Complexes de terbi amb nombres de coordinació més baixos son també coneguts, típicament amb lligands voluminosos com la bis(trimetil-sililamida), que forma el complexe tri-coordinat Tb[N(SiMe3)₂]3.
La majoria de complexos de coordinació i organometallics que contenen terbi ho fan en l'estat d'oxidació trivalent. Complexos amb terbi divalent (Tb2+) són també coneguts, normalment amb lligands voluminosos de tipus ciclepentadienil .[8][9][10] Es coneixen només uns quants compostos de coordinació amb el terbi en el seu estat tetravalent.[11][12]El terbi combina amb el nitrogen, carboni, sofre, fòsfor, bor, seleni, silici i arsènic a elevades temperatures formant diversos compostos binaris com el TbH₂, TbH3, TbB₂, Tb₂S3, TbSe, TbTe i TbN.[13] En aquests compostos, el terbi majoritàriament exhibeix l'estat d'oxidació +3 i de vegades +2. Halogenurs de Terbi(II) s'obtenen fonent halogenurs de Tb(III) en presència de Tb metàl·lic dins reactors de tàntal. El terbi també forma el sesquiclorur Tb₂Cl3, que pot ser reduït a TbCl a 800 °C. Aquest clorurde terbi(I) forma plaquetes com l'estructura en capes del grafit.[14]
Altres compostos inclouen
El fluorur de terbi(IV) és un fort agent fluorinant, que emet fluor atòmic relativament pur quan s'escalfa enlloc de la mescla de vapors de fluorur que emeten el CoF3 o el CeF4.[15]
Isòtops modifica
Naturalment ocorrent el terbi és compost del seu isòtop estable únic, terbi-159; l'element és així va cridar mononuclidic i monoisotopic. Trenta-sis radioisòtops han estat caracteritzats, amb el terbi de ser més pesat-171 (amb massa atòmica de 170.95330(86) u) i terbi de ser més lleuger-135 (la massa exacta desconeguda).[19] La majoria de radioisòtops sintètics estables de terbi són terbi-158, amb un mig-vida de 180 anys, i terbi-157, amb un mig-vida de 71 anys. Tot dels isòtops radioactius restants haver-hi mig-vides que són molt menys que un quart d'un any, i la majoria d'aquests tenir mig-vides que són menys de mig un minut.[19] El mode de decadència primari abans l'isòtop estable més abundant, 159Tb, és captura d'electró, el qual resulta dins producció d'isòtops de gadolini, i el mode primari després que és beta minus decadència, resultant dins isòtops de disprosi.[19] [[Categoria:Lantànids]] [[Categoria:Elements químics]]
- ↑ 1,0 1,1 Hammond, C. R.. «The Elements». A: Lide, D. R.. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 86th. Boca Raton (FL): CRC Press, 2005. ISBN 978-0-8493-0486-6.
- ↑ «Rare-Earth Metal Long Term Air Exposure Test». [Consulta: 5 maig 2009].
- ↑ Shimada, T.; Ohno, Y.; Okazaki, T.; Sugai, T.; Suenaga, K.; 3 Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 21, 2–4, 2004, pàg. 1089–1092. Bibcode: 2004PhyE...21.1089S. DOI: 10.1016/j.physe.2003.11.197.
- ↑ Jackson, M. The IRM Quarterly, 10, 3, 2000, pàg. 1.
- ↑ 5,0 5,1 «Chemical reactions of Terbium». Webelements. [Consulta: 6 juny 2009].
- ↑ Gruen, D.M.; Koehler, W.C.; Katz, J.J. Journal of the American Chemical Society, 73, 4, April 1951, pàg. 1475–1479. DOI: 10.1021/ja01148a020.
- ↑ Hobart, D.E.; Samhoun, K.; Young, J.P.; Norvell, V.E.; Mamantov, G. Inorganic and Nuclear Chemistry Letters, 16, 5, 1980, pàg. 321-328. DOI: 10.1016/0020-1650(80)80069-9.
- ↑ Jenkins, T.F.; Woen, D.H; Mohanam, L.N.; Ziller, J.W.; Furche, F. Organometallics, 141, 21, 2018, pàg. 3863-3873. DOI: 10.1021/acs.organomet.8b00557.
- ↑ Macdonald, M.R.; Bates, J.E.; Ziller, J.W.; Furche, F.; Evans, W.J. Journal of the American Chemical Society, 135, 21, 2013, pàg. 9857-9868. DOI: 10.1021/ja403753j.
- ↑ Gould, Colin A.; McClain, K. Randall; Yu, Jason M.; Groshens, Thomas J.; Furche, Filipp Journal of the American Chemical Society, 141, 33, 21-08-2019, pàg. 12967–12973. DOI: 10.1021/jacs.9b05816. ISSN: 0002-7863.
- ↑ Palumbo, C.T.; Zivkovic, I.; Scopelliti, R.; Mazzanti, M. Journal of the American Chemical Society, 141, 25, 2019, pàg. 9827-9831. DOI: 10.1021/jacs.9b05337.
- ↑ Rice, Natalie T.; Popov, Ivan A.; Russo, Dominic R.; Bacsa, John; Batista, Enrique R. Journal of the American Chemical Society, 141, 33, 21-08-2019, pàg. 13222–13233. DOI: 10.1021/jacs.9b06622. ISSN: 0002-7863.
- ↑ Patnaik, Pradyot. Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill, 2003, p. 920–921. ISBN 978-0-07-049439-8.
- ↑ Cotton. Advanced inorganic chemistry. 6th. Wiley-India, 2007, p. 1128. ISBN 978-81-265-1338-3.
- ↑ Rau, J. V.; Chilingarov, N. S.; Leskiv, M. S.; Sukhoverkhov', V. F.; Rossi Albertini, V. Falta indicar la publicació, 2001.