Son Haberler

Terbiyum Elementi Nedir, Özellikleri Nelerdir?

-
Eylül 16, 2022
Terbiyum Elementi Nedir, Özellikleri Nelerdir?

Terbiyum, lantanitler arasında birçok özelliği ile imtiyazlı bir elementtir. Kullanıldığı ürünlere gizeme dışı özellikler veren verimli bir metaldir.

Terbiyum Elementi Nedir, Özellikleri Nelerdir?

Terbiyum, ender toprak elementleri arasında yer alır. Euro banknotları, tribolüminesans, yeşil fosforlar ve SoundBug hoparlörlerinin ortak noktası terbiyumdur. Her biltihapta ayrı özellikleri ve işlevleri vardır. Her ne kadar ender olsa da, pahalı olsa da, hudutlu kullanılsa da terbiyum, birçok lantanite göre imtiyazlı elementler arasında sayılır. “Terbiyum” adına atfen ironik olarak biz de “terbiyeli element” ismini vererek yazımıza başlayalım.

Tarihçesi

Terbiyum, 1843 senesinde İsveçli kimyacı Carl Gustav Mosander tarafından Stockholm’de keşfedilmiştir. İsveç’teki Ytterby kasabasında bulunan “gadolinit” veya değişik ismiyle “itterbit” isimli mineral üzerinde yapılan çalışmalarda 3 mineralden oluşan bir karışım olduğu belirlendi. Bu üç mineral “erbiya”, “terbiya” ve “itriya” olarak adlandırıldı. 1843 senesinde Mosander, bu mineraller üzerine uzun ve karışık bir araştırma yaptı. Mosander, daha evvel itriyadan itriyum oksit izole etmişti. Yeni bulduğu maddeleri de; terbiyum oksit sarı ve erbiyum oksitti gül pembesi biçiminde elde etti. Bunların bulgusunu 1843 senesinde duyuru etti. Mosander, gadolinit mineralinin bulunduğu Ytterby kasabasına atfen bu iki yeni elemente “erbiyum” ve “terbiyum” isimlerini verdi. İngilizcesi “terbium”dur.


Fiziksel ve Kimyevi Özellikleri

Terbiyumun kimyevi sembolü “Tb”dir. Atom numarası 65, atom ağırlığı 158,92, yoğunluğu 8,33 gcm3’cins. Erime noktası 1356 derece, kaynama noktası 3123 derecedir. Periyodik element tablosunun 3-B grubunda, lantanitler başka bir deyişle ender toprak elementleri arasında 9. sırada yer alır. Kristal yapısı hekzagonaldır. Metal terbiyum, gümüş beyazı rengindedir. Oksit formu koyu bordo veya çikolata rengindedir. Bıçakla kesilebilecek kadar yumuşak ve sünek bir metaldir. İnce tabakalara ve tellere çekilebilir. Kimyevi özellikleri bakımından iterbiyum ile benzerlik gösterir.

Terbiyum, bileşiklerinde hem +3 hem de +4 bedellikli olabilir. Bu özelliği ile çoğu lantanitten değişiklik gösterir. Saf hali havada oranla kararlıdır. Havada oksitlenerek kararır. Havadaki oksijenle çok kolay tepki vermez. Su ile usulca tepkine girer. Asitlerde çözünür. Metal terbiyum, tüm halojenlerle tepkine girer. Azot, karbon, sülfür, fosfor, bor, selenyum, silikon ve arsenik ile ikili bileşikler oluşturur. Terbiyum, bu bileşiklerde genellikle +3 ve +2 oksidasyon gidişatlarını gösterir.

Tabiatta ender bulunur. Tabiattaki lantanitler arasında en ender element, terbiyumdur. Saf halde bulunmaz. Yerkabuğunda en bol bulunan elementler arasında 55. sıradadır. Yerkabuğu, ağırlık bakımından kgda 1,2 miligram terbiyum kapsar. Bolluk bakımından talyum, tungsten ve molibden kadardır; cıva, iyot, altın ve gümüşderi daha yaygın bulunur. Ender toprak metalleri mineralleri terbiyum da kapsar. Başlıca mineralleri; ksenotim, bastnasit, laterit, monazit, serit, gadolinit ve öksenittir. Toryum kaynağı monazit kumlarından yan ürün olarak elde edilebilir. Monazitteki içeriği yüzde 0,03 ortamındadır. Gadolinitte yüzde 2 etrafında terbiyum bulunurken; öksenitteki içeriği de yüzde 1 ortamındadır. Nükleer fisyon ürünleri arasında da bulunur. Ticari olarak solvent ekstraksiyonu ve iyon başkalaşımı usulleri ile elde edilir. Monazitten karışık bir iyon başkalaşımı süreci kullanılarak ticari olarak üretilebilir. Metal terbiyum, anhidröz flüorürün kalsiyum metali ile termal olarak indirgenmesi neticeyi son derece saf olarak elde edilebilir.

Terbiyum, tabiatta yalnız bir izotoptan oluşur. Tabiatta kararlı Tb-159 izotopu bulunur, başka bir deyişle monoizotopiktir. Bunun dışında atom kütle numaraları 135 ila 171 arasında değişen 36 adet radyoaktif izotopu karakterize edilmiştir. Bunların yarılanma ömürleri 200 nanosaniye Tb-138 ile 180 sene Tb-158 arasında değişir. En kararlı radyoaktif izotopları Tb-158’in yarılanma ömrü 180 sene, Tb-157’nin yarılanma ömrü 71 yıldır.

Natürel Tb-159 izotopundan evvelki izotopları elektron tutma bozunma modu ile gadolinyum izotoplarına; sonraki izotopları ters beta bozunma modu ile disprosyum izotoplarına bozunur. Ayrıca 141, 154, 156 ve 158 kütle numaralı 27 adet de nükleer izomeri vardır. Bunların en kararlıları Tb-156m 24,4 saat, Tb-156m2, 22,7 saat yarılanma ömrüne sahiptir. Bazı terbiyum izotopları ve yarılanma ömürleri şöyledir; Tb-151 17.61 saat, Tb-155 5,3 gün, Tb-156 5,3 gün, Tb-157 110 sene, Tb-158 180 sene, Tb-159 Kararlı, Tb-160 72,3 gün, Tb-161 6.91 gün, Tb-162 7,6 dakika.

Hangi Alanlarda Uygulamaları Vardır?

Terbiyum, pahalı ve ender bir element olduğu için kullanım alanları da hudutludur. İterbiyum ile benzer özellikleri sebebiyle kullanım alanları da benzerlik gösterir. En yaygın kullanımı yeşil fosforlardır. Fosfor, elektronlar tarafından uyarıldığında ışıma yapan bir maddedir. Terbiyum oksit, renkli televizyon tüplerinde yeşil fosforu uyaran maddeler arasındadır. Bazı terbiyum bileşiklerinin güçlü bir tribolüminesans özelliği vardır. Bu özelliği ile oldukça gizeme dışıdır. Bu özellik sayesinde florometri aygıtlarında çok hassas ölçümler alınabilir. Lüminesans veya ışıldama; bazı maddelerin ısısı değişmeksizin elektromanyetik ışınım yaymasıdır. Tribolüminesans ise, ‘sürtünmeyle ışıldama’ anlamındadır. Florometri; ultraviyole ışın yayarak maddelerin uyarılması, belirlenmesi ve dışarı verilen flüoresan ışığın karakteristik dalga boyunun ölçülmesi ile bir maddenin çok minik ölçülerinin belirlenmesini sağlayan aygıtlardır.

Terbiyum, çok yüksek sıcaklıklarda bile tesirli çalışabildiği için yakıt hücrelerinde de kullanılır. Hibrit otomobillerde kullanılan elektrik motorlarında yüksek manyetizma sağlayan mıknatısların içeriğindeki alaşımlarda neodim ve disprosyum ile birlikte terbiyum da vardır. Bu mıknatıslar aynı zamanda yüksek sıcaklıklarda çalışan rüzgâr cinsbinlerinin elektrik motorlarında da kullanılmaktadır. “Terfenol-D” ismi verilen terbiyum, demir ve disprosyum alaşımı, bir manyetik alanda genişler veya daralır. Alaşımın bu özelliğine “manyetostriksiyon” ismi verilir. Bu özelliği sebebiyle “SoundBug” ismi verilen bir hoparlör çeşidinde kullanılır. Bu hoparlörler, masa yüzeyi gibi “rezonant” başka bir deyişle akciğer sesi üretebilecek rastgele bir düz yüzeyi veya malzemeyi titreştirerek hoparlör haline getirebilen minik bir hoparlördür. Sodyum terbiyum borat bileşiği, lazer ışıklarının yapımında kullanılır. Moleküler terbiyum bileşikleri, biyolojik ve tıbbi araştırmalarda kullanılmaktadır. Bu bileşikler, Deoksirübo Nükleik Asit ve RNA deneyleri, protein yapılarının belirlenmesi, kanser gibi bazı hastalıkların erken teşhisi ve rehabilitasyonlarında yararlanılan maddelerdir.

Terbiyum, alaşımları ve bileşiklerinin kullanıldığı bazı alan ve ürünler şunlardır; elektronik aletler, lazerler, x-ray ekranları, flüoresan lambalar, monitörler, katot ışını tüpleri, deniz sonar sistemleri, basınç sensörleri, cep telefonu ekranları, manyeto-optik kayıt makineleri, rüzgâr cinsbinleri, fiber optik materyaller, katı hal aygıtları, yarı geçirgen makineler, düşük enerjili ampuller, cıva lambaları, aküatörler, bilimsel araştırma ve deneyler…

Terbiyum, lazer ve x ışınlarında kullanılabilen bir elementtir.

Bunları Biliyor Musunuz?

Yine yazdırılabilir kompakt disklerin ilk yapımında terbiyum kullanılmıştır.
“Terfenol-D” ismi verilen terbiyum kapsayan alaşım, bir manyetik alanda genişleyen ve daralan özelliği ile azami manyetostriksiyon özelliğine sahip alaşımdır.
Terbiyum, her ne kadar ender dense de gümüş ve cıvadan daha yaygındır. Minerallerden bölmeleri çok güç olduğu için geçmişteki kimyacılar bu elementlere “ender toprak elementleri” diyordu. Bu adı almalarının bir sebebi de bazı alanlarda ender olarak kullanılmalarından kaynaklanıyor. Günümüzde ender toprak elementlerinin ayrıştırılması için yeni usuller geliştirilmiş ve minerallerden kolayca ayrıştırılabilmektedirler.
Tb-149 isimli radyoaktif izotopu, tıp alanında kullanılır. Doğrudan kanserli bir hücreye enjekte edilerek urların yok edilmesine dayanakçı olur.
Tb-149, değişik izotoplar gibi kanserli hücreler dışındaki dokulara hasar vermez veya ötekilerinden çok daha az hasar verir.
Avrupa Birliği ülkelerinin ortak para bkocamanımı euro avro banknotlarında terbiyum da bulunur. Ultraviyole ışınlar altında yeşil fosfor rengi veren terbiyum, sahte euroların tespitini sağlar. Eurolar üzerinde ayrıca evropiyum ve tulyum da vardır. Ultraviyole ışın altında evropiyum kırmızı, tulyum da mavi rengi vererek sahteciliğin önüne geçilir.
Terbiyumun biyolojik bir rolü bulunmuyor. Yutulduğunda toksik özellikler gösterebilir. Terbiyum tozu ve bileşikleri, cilt ve gözlere temas halinde tahriş edebilir.
Terbiyum, bitkiler ve etraf için tehdit oluşturan bir element değildir.
Terbiyum kapsayan minerallerin rezervleri başlıca Çin, ABD, Hindistan, Sri Lanka, Brezilya ve Avustralya’da bulunur.
Dünyadaki terbiyum rezervlerinin takribî 300 bin ton olduğu varsayım edilmektedir. Dünya genelinde senede 10 ton etrafında terbiyum üretilir.