Тербий

ТЕРБИЙ (от назв. селения Иттербю, Ytterby, в Швеции; лат. Terbium) Tb, хим. элемент III гр. периодич. системы, ат. н. 65, ат. м. 158,9254; относится к редкоземельным элементам (иттриевая подгруппа лантаноидов). В природе один стабильный изотоп ¹⁵⁹Тb. Конфигурация внеш. электронных оболочек 4f⁹ 5s² 5p⁶ 6s²; степени окисления +3, + 4, + 1; энергии ионизации при последоват. переходе от Тb⁰ к Тb⁵⁺ соотв. 5,85, 11,52, 21,91, 39,79, 66,5 эВ. Электроотрицательность 1,0-1,2; атомный радиус 0,177 нм, ионные радиусы, нм (в скобках даны координац. числа): ТЪ³⁺ 0,106(6), 0,112(7), 0,118(8), 0,124(9), Тb⁴⁺ 0,090(6), 0,102(8).

Содержание в земной коре 4,3·10^-4% по массе, в морской воде ~ 10^-7 мг/л. Вместе с др. РЗЭ содержится в минералах ксенотиме, эвксените, монаците, бастнезите, лопарите, гадо-лините и др.

Свойства. Т.-серебристо-белый металл. Известны три модификации: a-Tb с гексагон. кристаллич. решеткой типа Mg, а = 0,36010 нм, с = 0,56936 нм, z = 2, пространств. группа P6₃/mmc, плотн. 8,272 г/см³; b-Tb с кубич. решеткой типа a-Fe, а — 0,402 нм, z = 2, пространств. группа Im3m, плотн. 8,12 г/см³; при давлении 1ГПа образуется тригон. модификация типа Sm. а = 0,883 нм, a = 23,42°, z = 3, пространств. группа ; т-ра полиморфного перехода ab 1287°С, DH перехода 5 кДж/моль; т. пл. 1357°С, т. кип. 3227 °С; 29Дж/(моль·К);,388 кДж/моль,10,8 кДж/моль; 73,5 Дж/(моль·К); давление пара 10 кПа (1357°С); температурный коэф. линейного расширения 1,18·10^-5 К^-1; r 1,16·10^-6 Ом·м; для a-Tb точка Кюри 219,6 К, точка Нееля 230,2 К; твердость по Бринеллю литого образца 677 МПа (20 °С). Легко поддается механической обработке.

На воздухе компактный Т. окисляется медленно, при нагр. во влажном воздухе-неск. быстрее. Реагирует с минер. к-тами, медленно окисляется кипящей водой, взаимод. с галогенами, халькогенами, N₂, H₂ при нагр., давая произвол" ные Тb(III). Ион Тb³⁺ в водных средах весьма устойчив, имеет розовую окраску, трудно окисляется и не восстанавливается. Тb⁺ известен только в виде монохлорида TbCl (черные кристаллы тригональной сингонии, пространств, группа ), гидролизуется водой. В водных р-рах Тb⁴⁺ существует лишь в виде малостабильных гетерополиани-онов. В твердых фторидах и оксидах Tb(IV) существенно стабильнее.

Оксиды Т. - темно-коричневые твердые в-ва. Наиб. устойчив нестехиометрич. оксид состава Тb₄О₇, к-рый получают прокаливанием соединений Т. на воздухе при 800-1000 °С. Диоксид ТbО₂ (.— 970,6 кДж/моль) образуется при давлении О₂ выше 15 МПа и т-ре ~ 300 °С, при обработке Тb₄ О₇ слабым р-ром СН₃ СООН либо при кипячении TbF₄ в щелочной среде; сесквиоксид Тb₂О₃ (т. пл. 2390 °С, — 1863,4 кДж/моль)-при разложении гидроксида или др.кислородсодержащих соед. Тb(III).

Тетрафторид TbF₄-бесцв. кристаллы моноклинной сингонии типа UF₄; -1776 кДж/моль; ок. 550 °С разлагается до Tb^III(Tb^IVF₅)₃, выше 600°С-до TbF₃; получают взаимод. F₂ или др. сильных фторирующих агентов с TbF₃ или Тb₄О₇ при 350-500°С. Трифторид TbF₃-бесцв. кристаллы ромбич. сингонии; плотн. 7,23 г/см³; выше 950 °С существует гексагон. модификация; плотн. 7,50 г/см³; т. пл. 1177°С; — 1700,8 кДж/моль; получают осаждением из водных р-ров солей Tb(III) фтористоводородной к-той, р-цией Тb₄О₇ с HF, F₂ при 400-500 °С и др. способами; применяют для металлотермич. получения Т.

Трихлорид ТbСl₃-бесцв. кристаллы с ромбич. решеткой; выше 510°С существует моноклинная модификация; т. пл. 582 °С, т. кип. 1552 °С; -998,7 кДж/моль; образует гидраты; получают взаимод. смеси Сl₂ и ССl₄ с оксидом или оксалатом Tb(III) выше 200 °С, обработкой SOCl₂ гидрата ТbСl₃ при кипячении с послед. перегонкой; применяют для металлотермического получения Т., а также его соединений.

Получение. Выделяют Т. из смеси РЗЭ методами экстракции и хроматографии, очищают, как правило, хроматогра-фически. Металлический Т. получают металлотермич. восстановлением ТbСl₃ или TbF₃.

Т. используют в качестве активатора люминофоров (зеленое свечение) для телевизионных экранов, люминесцентных ртутных ламп, рентгеновских аппаратов; перспективен для изготовления магн. материалов. Нестехиометрич. оксиды (Тb₄О₇)-катализаторы, напр. окисления Н₂ и N₂O. Известно применение также в магн. сплавах.

Тербий впервые выделен в 1834 К. Мосандером из концентрата Y₂O₃. Л. И. Мартыненко, С. Д. Моисеев, Ю.М. Киселев.