Terbium: Het element

Terbium is een lanthanide, in 1843 ontdekt door Carl Gustaf Mosander. Hij trof het element aan bij het ontleden van "verontreinigingen" in yttriumoxide. Pas rond 1900 lukte het Georges Urbain het element te isoleren door middel van ionenuitwisseling. De naam "terbium" is afgeleid van de plaatsnaam Yt(terby) in Zweden. Terbium is een buigzaam, gemakkelijk te vervormen metaal en zacht genoeg om met een mes te snijden. Vergeleken met de meeste andere lanthaniden is het bij kamertemperatuur redelijk bestand tegen zuurstof in de lucht.

Plaats van terbium in het periodiek systeem

Terbium is een element met het symbool Tb en atoomnummer 65.Het is een zeldzaam aardmetaal dat commercieel gewonnen wordt uit vooral de erts monaziet. Als andere zeldzame metalen vormt het driewaardige ionen Tb3+s, maar ook Tb4+ ion komt voor. Het zilvergrijze metaal terbium behoort tot de reeks zeldzame aarden (lanthaniden). De oxide (Tb2O3) is een witte poeder en de heptaoxide (Tb4O7) een donkere roodbruine stof. De heptaoxide bevat terbium in zowel +3 en +4 oxidatie toestanden. Tb3+ ionen lichten groen op (luminiceren) als ze aangeslagen worden.

Algemene eigenschappen van het element terbium

Chemische eigenschappen van het element terbium

Fysische eigenschappen van het element terbium

Isotopen van het element terbium

Terbium heeft maar een stabiele isotoop namelijk 159Tb. Er zijn ruim 30 radio isotopen. De langste levertijd heeft 158Tb met 180 jaar. De rest van deze radiotopen heeft veel kortere halveringstijden.

De stabielste isotopen van terbium

Voorkomen en winning van het element terbium

In de natuur komt terbium niet voor als vrij element maar gebonden aan andere elementen, tot oxiden, fluoriden etc. Het komt voor in meerdere mineralen zoals gadoliniet, ceriet, monaziet en bastnäsiet, altijd samen met andere lanthaniden. Belangrijke ertsen zijn monaziet, en bastnaesiet. De eerste is een orthophosphate LnPO4 (Ln staat voor een mengsel van lanthaniden), de tweede is een fluoridecarbonate LnCO3F. Vaak vorkomende lanthaniden in deze mineralen zijn: cerium, lanthanum, neodymium, en praseodymium. Ook komen voor ytrrium en thorium die radioactief is waarvan de verval producten voor die de winning van terbium bemoeilijken omdat ze en hun vervalproducten radioactief zijn. Moderne winning van de lanthanide-zouten gebeurt met ionenwisselaars. Uit de zouten wordt zuiver terbium verkregen door reductie van bijv. TbF3 met calcium volgens:

• 2TbF3 + 3Ca → 2Tb + 3CaF2

Toepassingen van terbium

Industriële toepassingen zijn:

• Ter verrijking van calciumfluoride, calciumwolframaat enstrontiummolybdaat voor de halfgeleiderindustrie.
• Natriumterbiumboraat wordt gebruikt als lasermateriaal, het geeft coherent licht met een golflengte van 0,546 μm.
• Als hybridisatieprobe in de biochemie.
• Een terbium-ijzer legering wordt gebruikt om metallische films voor magneto-optische registratie van gegevens.
• Hybride auto motoren zijn voorzien van elektrische motoren en alle elektrische motoren zijn gebaseerd op magneten. Deze magneten moeten hun magnetisme behouden bij hoge temperaturen. Legeren van neodymium met terbium en dysprosium produceert zulke magneten. Deze magneten worden ook gebruikt in de elektromotoren van windturbines, waarbij hoge temperaturen ontstaan.
• De luminescentie van Tb3 + is belangrijk en heeft een aantal toepassingen. Terbium wordt gebruikt kleurfosforen voor verlichtings toepassingen zoals trichromatische verlichting en voor beeldbuizen van de kleuren TV. Het creërt ook de groene kleur op high-definition schermen.
• Tb3 + ionen worden gebruikt om de aanwezigheid van microben aan te tonen. Aangebrachte terbiumchloride belicht met UV-licht zal binnen enkele minuten groen oplichten indien er microscopisch leven aanwezig is.
• Bescherming bankbiljetten tegen vervalsen. UV-licht op een eurobiljet resulteert in groene fluorescentie van terbium Tb3+; rood van europium Eu3+, en blauw van thulium TM3+.
• Het gebruik van terbium neemt toe, het wordt veel gebruikt in katalysatoren.
• Terfenol-D (een terbium, dysprosium, ijzer legering) expandeert en contracteert in aanwezigheid van een magnetisch veld (magnetostrictie). Het wordt o.a. gebruikt in de "Soundbug" luidspreker.
• Terbium wordt gebruikt als doteerstof in halfgeleiders en optische vezels.

Invloed van terbium op milieu en volksgezondheid

• Over schadelijke gevolgen van terbium is weinig bekend. Men verwacht dat het zich gedraagt als de andere, alle zeldzame chemicaliën hebben vergelijkbare eigenschappen. Terbium wordt beschouwd als matig giftig.
• Terbium kan in huishoudelijke apparatuur zitten, zoals in kleurentelevisies, in fluorescerende lampen, in spaarlampen en glas.
• Terbium is als vele andere stoffen, gevaarlijk in niet geventileerde werkruimte, omdat de dampen en gassen met de lucht ingeademd worden, met mogelijk longembolie als gevolg. Wanneer terbium zich in het lichaam ophoopt kan het de lever beschadigen.
• Terbium wordt op veel plaatsen in het milieu gedumpt. Dit wordt gedaan door bedrijven verwant aan de petroleumindustrie. Maar ook in het milieu storten van huishoudelijke apparatuur. Terbium accumuleert geleidelijk in bodems en waterbodems en dit leidt via de voedselketen tot een toenemende concentratie in mens en dier. Bij waterdieren veroorzaakt terbium schade aan de cellen, met negatieve effecten voor o.m. het functioneren van het zenuwstelsel.