Terbium, Tb, Ordnungszahl 65

Allgemeines

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.
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. Terbium kommt in der Natur nur in Verbindungen vor. Bekannte terbiumhaltige Minerale sind :
Cerit
Monazit (Ce,LaTh,Nd,Y)PO4 mit einem Tb-Gehalt von max. 0,03 %, das Haupterz fĂĽr 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

Nach einer aufwändigen 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.

Besonderheiten

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 braunem Terbium(III,IV)-oxid (Tb4O7). Mit Wasser reagiert es unter Wasserstoffentwicklung zum 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.
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.
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.

Allgemein
Name, SymbolOrdnungszahl Terbium, Tb, 65
Serie Lanthanoide
Gruppe, Periode, Block La, 6, f
Aussehen silbrig weiĂź
CAS-Nummer 7440-27-9
Massenanteil an der ErdhĂĽlle 0,85 ppm
Atomar
Atommasse 158,92534 u
Atomradius 175 pm
Kovalenter Radius 194 pm
Elektronenkonf. [Xe] 4f(9) 6s2
1. Ionisierungsenergie 565,8 KJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1110 KJ/mol
3. Ionisierungsenergie 2114 KJ/mol
Physikalisch
Aggregatszustand fest
Kristallstruktur hexagonal
Dichte 8,253 g/cm3 (25 °C)
Magnetismus paramagnetisch (χm = 0,11)
Schmelzpunkt 1629 K (1356 C)
Siedepunkt 3503 K (3230 C)
Molares Volumen 19,30 * 10(-6)m(3)/mol
Verdampfungswärme 295 KJ/mol
Schmelzwärme 10,8 KJ/mol
Elektrische Leitfähigkeit 0,870*10(6) A/(V*m)
Wärmeleitfähigkeit 11 W/(m*K)
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