Terbiyum Nedir? Terbiyum Elementinin Özellikleri ve Kullanım Alanları

Terbiyum, 1843’te İsveçli kimyager Carl Gustaf Mosander tarafından yttria adı verilen ağır nadir toprak fraksiyonunda keşfedilmiştir. Ancak varlığı en az 30 yıl boyunca doğrulanamamıştır. Saf bileşikleri ise 1905 yılına kadar hazırlanamamıştır. Terbiyum nadir bulunduğu belirtilen bir çok toprak mineralinde görülür. Ancak neredeyse sadece bastnazit ve laterit iyon değişim killerinden elde edilir. Ayrıca nükleer füzyon ürünlerinde bulunur. Terbiyum en nadir az bulunan toprak elementlerinden biridir. Yer kabuğundaki bolluğu talyum elementi ile aynıdır.

Element Özellikleri

Terbiyum, saf haldeyken doğada stabil olan orta derecede sert, gümüşi-beyaz bir metaldir. Metal, Tb2O3 (Terbiyum Oksit) ve Tbo2’den oluşan karışık bir oksit olarak temsil edilebilen sıkı, sert, koyu bir oksit tabakasının oluşması nedeniyle, yüksek sıcaklıklarda bile doğada nispeten kararlı ve stabildir. Terbiyum seyreltik asitlerle kolayca reaksiyona girer, ancak hidroflorik asitte (HF) çözünmez. Bunun nedeni florür iyonunun varlığı, Tbf3’ün koruyucu bir tabakasını oluşturarak metali daha fazla reaksiyondan korur. Metal 230 Kelvin (-43 °c veya -46 °F) üzerinde çok güçlü bir paramanyetiktir. 220 K (-53 °c veya -64 °F) ve 230 K arasında antiferromanyetik olup, 220 K’nin altında ferromanyetik hale gelir. Cevherlerde meydana gelen tek izotopu terbiyum-159’dur. Terbiyumun toplamda nükleer izomerler hariç 36 adet radyoaktif izotopları tanımlanmıştır. Kütleleri 135 ila 171 arasında değişirken izotopların yarı ömrü 200 nanosaniyeden (terbiyum-138) ila 180 yıl arasında değişir (terbiyum-158).

Grup	Lantanitler	Erime Noktası	1359°C, 2478°F, 1632 K
Periyot	6	Kaynama Noktası	3230°C, 5846°F, 3503 K
Blok	f	Yoğunluk (g cm⁻³)	8.23
Atom Numarası	65	Göreceli Atom Kütlesi	158.925
20°C’de ki durumu	Solid	Ana İzotopu	¹⁵⁹Tb
Elektron Konfigrasyonu	[Xe] 4f⁹6s²	CAS Numarası	7440-27-9

Terbiyumun ticari amaçlar doğrultusunda üretimi için solvent-solvent ekstraksiyonu ve iyon değişim teknikleri kullanılmaktadır. Metal, susuz florürün kalsiyum metali ile metalotermik olarak azaltılması ile oldukça saf bir biçimde hazırlanmaktadır. Terbiyumun üç allotropik (yapısal) formu bulunur. Bunlar şu şekildedir; A fazı altıgen, b fazı ortorombik ve y fazı kübiktir.

Kullanım Alanları

Terbiyum bileşikleri floresan lambalar, bilgisayar monitörleri ve katot ışını tüpleri kullanan TV ekranlarında yeşil fosfor olarak kullanılır. Bir başka önemli kullanımı ise, manyetik olarak kontrol edilen erişim düzenekleri, sonar sistemlerinin ve basınç sensörlerinin bir bileşeni olan manyetostriktif alaşımı Terfenol-D’nin (Tb0.3Dy0.7Fe2) içinde bulunan disprosyum ve demirdir. Başka bir lantanit olan gadolinyum ile birlikte Geoffrey Green ve arkadaşları tarafından 1990 yılında deneylerde kullanılmıştır. Yüksek sıcaklık aşaması olarak gadolinyum ve düşük sıcaklık aşaması olarak terbiyum ile çift aşamalı bir oda sıcaklığında manyetik buzdolabı prototipi oluşturmak için kullanılmıştır.

Terbiyum, katı hal cihazlarında kullanılan kalsiyum florür, kalsiyum tungstat ve stronsiyum molibdat’ı uyarmak için kullanılır. Düşük enerjili ampullerde ve cıva lambalarında da kullanılır. Aynı kalitede görüntüyü çok daha kısa pozlamasına fırsat veren bir element olmasından dolayı tıbbi X-ışınlarının güvenliğini artırmak için kullanılmıştır. Ayrıca lazer cihazlarında terbiyum tuzları da kullanılır ve disprosyum ve demir alaşımı manyetik alanda uzar ve kısalır.

Element, +4 ve +3 oksidasyon durumuna sahip birkaç nadir toprak yığınından biridir; birincisi, yarı dolu 4F kabuğunun stabilitesinin bir sonucudur. Hava ateşlemesiyle hazırlanan kahverengi oksit yaklaşık tb4o7 formülüne sahiptir; oksit TbO2 atomik oksijen kullanılarak elde edilir. Tetraflorür TbF4, triflorürün florlanması ile hazırlanır; Tb4 + iyonu çözelti içinde bilinmemektedir. Diğer tuzlarda ve solüsyonda, terbiyum + 3 oksidasyon durumunda bulunur ve tipik bir nadir toprak gibi davranır. Çözülümleri soluk pembeden renksizdir.