Terbium

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine GHS-Piktogramme H- und P-Sätze H: keine H-Sätze P: keine P-Sätze

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
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.

Basierend auf einem Artikel in: Wikipedia.de

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Datum der letzten Änderung:  Jena, den: 22.11. 2023