టెర్బియం

టెర్బియం (Tb) పరమాణు సంఖ్య 65 కలిగిన రసాయన మూలకం. ఇది వెండి-వంటి తెలుపు రంగులో ఉండే, అరుదైన భూ లోహం. ఇది సున్నితంగా ఉండి, సాగే గుణం కలిగి ఉంటుంది. లాంథనైడ్ శ్రేణిలో ఇది తొమ్మిదవది. టెర్బియం చాలా ఎలక్ట్రోపాజిటివ్ మెటల్, ఇది నీటితో చర్య జరుపి,, హైడ్రోజన్ వాయువును వెలువరిస్తుంది. టెర్బియం ప్రకృతిలో స్వేచ్ఛా మూలకం రూపంలో లభించదు. సెరైట్, గాడోలినైట్, మోనాజైట్, జెనోటైమ్, యూక్సెనైట్‌లతో వంటి అనేక ఖనిజాలలో ఉంటుంది.

స్వీడిష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త కార్ల్ గుస్టాఫ్ మొసాండర్ 1843లో టెర్బియంను రసాయన మూలకంగా కనుగొన్నాడు. అతను దానిని యట్రియం ఆక్సైడ్‌లో (Y₂O₃) మలినంగా గుర్తించాడు,. యిట్రియం, టెర్బియం, అలాగే ఎర్బియం, వైటర్బియం ల పేర్లను స్వీడన్‌లోని వైటర్బీ (Ytterby) గ్రామం పేరు మీదుగా పెట్టారు. అయాన్ మార్పిడి పద్ధతులు వచ్చే వరకు టెర్బియంను స్వచ్ఛమైన రూపంలో వేరుచేయలేదు.

లక్షణాలు

భౌతిక లక్షణాలు

టెర్బియం అనేది వెండి-లాంటి తెలుపు రంగులో ఉండే అరుదైన భూ లోహం. ఇది మెత్తగా ఉండి, సాగేగుణం కలిగి ఉంటుంది. కత్తితో కోయగలిగేంత మెత్తగా ఉంటుంది. లాంథనాయిడ్ శ్రేణిలో మొదటి భాగంలో వచ్చే మరింత రియాక్టివ్ లాంథనాయిడ్లతో పోలిస్తే ఇది గాలిలో సాపేక్షంగా స్థిరంగా ఉంటుంది. టెర్బియం రెండు క్రిస్టల్ అలోట్రోప్‌లలో ఉంటుంది. వాటి మధ్య ఉండే పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత 1289°C. టెర్బియం పరమాణువులో 65 ఎలక్ట్రాన్లు [Xe]4f⁹6s² ఎలక్ట్రాన్ ఆకృతీకరణలో అమర్చబడి ఉంటాయి. సగం నిండిన [Xe]4f ⁷ కాన్ఫిగరేషను లోని స్థిరత్వం కారణంగా, ఫ్లోరిన్ వాయువు వంటి చాలా బలమైన ఆక్సీకరణ కారకాల సమక్షంలో మాత్రమే నాల్గవ ఎలక్ట్రాన్‌ను మరింత అయనీకరణం చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.

టెర్బియం(III) కేటయాన్ ప్రకాశవంతమైన నిమ్మ-పసుపు రంగులో చాలా ఫ్లోరసెంట్‌గా ఉంటుంది. ఇది నారింజ, ఎరుపు రంగులోని ఇతర రేఖలతో కలిపి బలమైన ఆకుపచ్చ ఉద్గార రేఖ ఫలితంగా ఏర్పడుతుంది. ఖనిజ ఫ్లోరైట్ యొక్క ఇట్రోఫ్లోరైట్ రకానికి ఉండే క్రీమీ-ఎల్లో ఫ్లోరసెన్స్‌ లక్షణానికి కొంత కారణం టెర్బియమే. టెర్బియం సులభంగా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది. అందువల్ల మూలక రూపంలో దాని వాడుక పరిశోధన కోసం మాత్రమే జరుగుతుంది. సింగిల్ టెర్బియం అణువులను ఫుల్లెరిన్ అణువులలోకి అమర్చడం ద్వారా వేరుచేయబడింది.

రసాయన లక్షణాలు

టెర్బియం లోహం, ఎలెక్ట్రోపోజిటివ్ మూలకం. చాలా ఆమ్లాలు (సల్ఫ్యూరిక్ యాసిడ్ వంటివి), హాలోజన్‌లు, నీరు మొదలైనవాటి సమక్షంలో ఇది ఆక్సీకరణం చెందుతుంది.

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↑

టెర్బియం గాలిలో కూడా ఆక్సీకరణం చెంది మిశ్రమ టెర్బియం(III,IV) ఆక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది :

8 Tb + 7 O₂ → 2 Tb₄O₇

టెర్బియం యొక్క అత్యంత సాధారణ ఆక్సీకరణ స్థితి TbCl వంటి +3 ( <span about="#mwt123" class="chemf nowrap" data-cx="[{&quot;adapted&quot;:true,&quot;partial&quot;:false,&quot;targetExists&quot;:true}]" data-mw="{&quot;parts&quot;:[{&quot;template&quot;:{&quot;target&quot;:{&quot;wt&quot;:&quot;Chem&quot;,&quot;href&quot;:&quot;./మూస:Chem&quot;},&quot;params&quot;:{&quot;1&quot;:{&quot;wt&quot;:&quot;Tb&quot;},&quot;2&quot;:{&quot;wt&quot;:&quot;&quot;},&quot;3&quot;:{&quot;wt&quot;:&quot;Cl&quot;},&quot;4&quot;:{&quot;wt&quot;:&quot;3&quot;}},&quot;i&quot;:0}}]}" data-ve-no-generated-contents="true" id="mweQ" typeof="mw:Transclusion">TbCl</span>). ఘన స్థితిలో, TbO₂, TbF₄ వంటి సమ్మేళనాలలో టెట్రావాలెంట్ టెర్బియం కూడా ఉంటుంది. ద్రావణంలో, టెర్బియం సాధారణంగా ట్రైవాలెంట్ జాతులను ఏర్పరుస్తుంది, అయితే అత్యంత క్షార సజల పరిస్థితులలో ఓజోన్‌తో టెట్రావాలెంట్ స్థితికి ఆక్సీకరణం చెందుతుంది.

ఆక్సీకరణ స్థితులు

చాలా అరుదైన-భూ మూలకాలు, లాంథనైడ్‌ల లాగానే టెర్బియం కూడా సాధారణంగా +3 ఆక్సీకరణ స్థితిలో ఉంటుంది. అయితే, ఇది 0, +1, +2, +4 ఆక్సీకరణ స్థితులలో కూడా ఉండే అవకాశం ఉంది.

ఐసోటోపులు

సహజంగా సంభవించే టెర్బియం దాని ఏకైక స్థిరమైన ఐసోటోప్ఉ టెర్బియం-159తో కూడి ఉంటుంది; మూలకం కాబట్టి ఇది మోనోన్యూక్లిడిక్, మోనోఐసోటోపిక్ గా ఉంటుంది. దీనికి 36 రేడియో ఐసోటోప్‌లు ఉన్నాయి. వీటిలో అత్యంత భారీది టెర్బియం-171 ( అణు ద్రవ్యరాశి 170.95330(86) u), అత్యంత తేలికైనది టెర్బియం-135 (ఖచ్చితమైన ద్రవ్యరాశి తెలియదు). టెర్బియం యొక్క అత్యంత స్థిరమైన సింథటిక్ రేడియో ఐసోటోప్‌లు టెర్బియం-158. దీని అర్ధ జీవితం 180 సంవత్సరాలు. 71 సంవత్సరాల అర్ధ జీవితమున్న టెర్బియం-157 దీని మరొక ఐసోటోపు. మిగిలిన అన్ని రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్‌ల అర్ధ జీవితం మూణ్ణెల్ల కంటే తక్కువే ఉంటుంది. వీటిలో ఎక్కువ వాటికి అర్ధ జీవితం అర నిమిషం కంటే తక్కువ ఉంటుంది. అత్యంత సమృద్ధిగా ఉండే స్థిరమైన ఐసోటోపు, ¹⁵⁹Tb కంటే ముందు ప్రాథమిక క్షయం విధానం ఎలక్ట్రాన్ క్యాప్చర్, దీని ఫలితంగా గాడోలినియం ఐసోటోప్‌లు ఉత్పత్తి అవుతాయి. తర్వాతి ప్రాథమిక విధానం బీటా మైనస్ క్షయం, ఫలితంగా డిస్ప్రోసియం ఐసోటోప్‌లు ఏర్పడతాయి.

సంభవించిన

జెనోటైమ్

మోనజైట్‌తో ((Ce,La,Th,Nd,Y)PO₄ వరకు 0.03% టెర్బియంతో), జెనోటైమ్ (YPO₄), euxenite ((Y,Ca,Er,La,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)₂O₆ 1% లేదా అంతకంటే ఎక్కువ టెర్బియంతో) వంటి అనేక ఖనిజాలలో టెర్బియం, ఇతర అరుదైన భూ మూలకాలతో పాటుగా ఉంటుంది. భూమి పైపెంకులో టెర్బియం సమృద్ధి 1.2mg/kg గా అంచనా వేసారు. టెర్బియం ప్రముఖంగా ఉన్న ఖనిజాన్ని ఇంకా కనుగొనలేదు.

2018లో, జపాన్‌లోని మినామిటోరి ద్వీపం తీరంలో టెర్బియం సమృద్ధిగా ఉందని కనుగొన్నారు. ఇది "420 సంవత్సరాల ప్రపంచ డిమాండ్‌ను తీర్చడానికి సరిపోతుంది".

అప్లికేషన్లు

ఘన-స్థితి పరికరాలలో ఉపయోగించే పదార్థాలైన కాల్షియం ఫ్లోరైడ్, కాల్షియం టంగ్‌స్టేట్, స్ట్రోంటియం మాలిబ్డేట్‌లలో డోపాంట్‌గాను, అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పనిచేసే ఇంధన కణాల క్రిస్టల్ స్టెబిలైజర్‌గాను టెర్బియంను ఉపయోగిస్తారు.

టెర్బియం మిశ్రమ లోహాల్లోను ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల ఉత్పత్తిలోనూ ఉపయోగపడుతుంది. టెర్ఫెనాల్-డి యొక్క ఒక భాగం వలె, టెర్బియం యాక్యుయేటర్లలో, నావల్ సోనార్ సిస్టమ్స్‌లో, సెన్సార్‌లలో, సౌండ్‌బగ్ పరికరంలో (దాని మొదటి వాణిజ్య అనువర్తనం), ఇతర మాగ్నెటోమెకానికల్ పరికరాలలో ఉపయోగించబడుతుంది. టెర్ఫెనాల్-డి అనేది టెర్బియం మిశ్రమం, ఇది అయస్కాంత క్షేత్రం సమక్షంలో సంకోచ వ్యాకోచాలు చెందుతుంది. మిశ్రమ లోహాలన్నిటి లోకీ, దీనికి అత్యధిక మాగ్నెటోస్ట్రిక్షన్ ఉంటుంది.

ముందుజాగ్రత్తలు

మిగతా లాంథనైడ్‌ల మాదిరిగానే, టెర్బియం సమ్మేళనాల్లో విషం తక్కువ నుండి మితమైన స్థాయిలో ఉంటుంది. అయితే, వాటి విషప్రభావం గురించి వివరమైన పరిశోధన జరగలేదు. జీవులలో టెర్బియమ్‌కు పాత్రేమీ లేదు.