Terbium
| Sicherheitshinweise | |||||||
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Terbium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Tb und der Ordnungszahl 65. Im Periodensystem steht es in der Gruppe der Lanthanoide und zählt damit auch zu den Metallen der Seltenen Erden. Terbium ist nach dem ersten Fundort, der Grube Ytterby bei Stockholm, benannt, wie auch Yttrium, Ytterbium und Erbium.
Geschichte
Die Entdeckung des Elementes Terbium ist sehr verworren und bis heute nicht geklärt. Allgemein sieht man Carl Gustav Mosander als Entdecker an, der Anfang der 1840er die von Johan Gadolin entdeckte Yttererde untersuchte. Die vermeintlich reine Terbium-Verbindung war aber eine Mischung mehrerer Lanthanoide (Bunsen).
Reines Terbium wurde erst mit Aufkommen der Ionenaustauschtechnik nach 1945 hergestellt.
Aus dem Namen der schwedischen Grube Ytterby leitete Mosander die Elementbezeichnung ab.
| Eigenschaften | |
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| Allgemein | |
| Name, Symbol, Ordnungszahl | Terbium, Tb, 65 |
| Elementkategorie | Lanthanoide |
| Gruppe, Periode, Block | La, 6, f |
| Aussehen | silbrig weiß |
| CAS-Nummer | 7440-27-9 |
| Massenanteil an der Erdhülle | 0,85 ppm |
| Physikalisch | |
| Aggregatzustand | fest |
| Kristallstruktur | hexagonal |
| Dichte | 8,253 g/cm3 (25 °C) |
| Magnetismus | paramagnetisch (Χm = 0,11) |
| Schmelzpunkt | 1629 K (1356 °C) |
| Siedepunkt | 3396 K (3123 °C) |
| Molares Volumen | 19,30 · 10−6 m3·mol−1 |
| Verdampfungswärme | 391 kJ/mol |
| Schmelzwärme | 10,8 kJ·mol−1 |
| Schallgeschwindigkeit | 2620 m·s−1 bei 293,15 K |
| Elektrische Leitfähigkeit | 0,870 · 106 A·V−1·m−1 |
| Wärmeleitfähigkeit | 11 W·m−1·K−1 |
| Chemisch | |
| Oxidationszustände | 4, 3 |
Vorkommen
Terbium kommt in der Natur nur in Verbindungen vor. Bekannte terbiumhaltige Minerale sind:
- Cerit
- Monazit (Ce,La,Th,Nd,Y)PO4 mit einem Tb-Gehalt von max. 0,03 %, das Haupterz für Tb
- Gadolinit (Vorkommen bei Ytterby sind erschöpft)
- Euxenit (Y,Ca,Er,La,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6 mit einem Tb-Gehalt von max. 1 %
Gewinnung und Darstellung
Nach einer aufwendigen Abtrennung der anderen Terbiumbegleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Terbiumfluorid umgesetzt. Anschließend wird mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum Terbium reduziert. Die Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgt in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.
Eigenschaften
Das silbergraue Metall der Seltenen Erden ist duktil und schmiedbar. Bei Temperaturen oberhalb 1315 °C wandelt sich α-Terbium (hcp-Kristallgitter) in β-Terbium um. In Luft ist Terbium relativ beständig, es überzieht sich mit einer Oxidschicht. In der Flamme verbrennt es zum braunen Terbium(III,IV)-oxid (Tb4O7). Mit Wasser reagiert es unter Wasserstoffentwicklung zu Hydroxid.
Verwendung
Terbium wird zum Dotieren von Calciumfluorid, Calciumwolframat und Strontiummolybdat zur Verwendung in Halbleitern (solid-state devices) verwendet. Zusammen mit Zirconium(IV)-oxid dient es zur Gefügestabilisierung in Hochtemperatur-Brennstoffzellen. Das Oxid wird dem grünen Leuchtstoff in Bildröhren und Fluoreszenzlampen zugesetzt. Natriumterbiumborat dient als Lasermaterial zur Erzeugung von kohärentem Licht mit einer Wellenlänge von 546 nm (grün).
Terbium-Eisen-Cobalt- oder Terbium-Gadolinium-Eisen-Cobalt-Legierungen dienen als Beschichtung auf wiederbeschreibbaren magneto-optischen (MO) Disks. Terbium-Dysprosium-haltige Legierungen zeigen eine starke Magnetostriktion (Längenänderung durch ein Magnetfeld oder magnetische Impulse bei Längenänderung). Solche Legierungen werden in der Materialprüftechnik eingesetzt.
In Neodym-Eisen-Bor-Magneten erhöhen sie die Koerzitivität, das heißt die Entmagnetisierungs-Resistenz wird erhöht.
Der durchsichtige künstliche Kristall Terbium-Gallium-Granat Tb3Ga5O12 zeigt einen starken Faraday-Effekt und wird daher für optische Isolatoren verwendet.
Sicherheitshinweise
Terbium und Terbiumverbindungen sind als gering toxisch zu betrachten. Das Element hat keine biologische Bedeutung für den menschlichen Organismus. Terbiummetallstäube sind wie fast alle Metallstäube feuer- und explosionsgefährlich.
Verbindungen
In Verbindungen kommt Terbium in den Oxidationsstufen +2, +3, +4 vor.
- Terbium(III)-sulfat Tb2(SO4)3 · 8 H2O: farblose Kristalle die unter Anregung mit kurzwelliger UV-Strahlung gelbgrün fluoreszieren.
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 22.11. 2023