Úvod
Terbium (Tb) je chemický prvek, jehož protonové číslo je 65. Řadí se mezi lantanoidy, které jsou součástí prvků vzácných zemin. V čisté podobě se jedná o stříbřitě bílý, kujný a měkký kov, který je na vzduchu relativně stálý. V přírodě se nevyskytuje samostatně, ale nachází se v malých množstvích v minerálech jako monazit a xenotim. Z těchto komplexních rud se získává složitými separačními procesy, nejčastěji metodou iontové výměny. Jeho uplatnění je především ve výrobě luminoforů, laserů a magnetických slitin.
Vlastnosti
Terbium (Tb) je stříbřitě bílý, kujný a tažný kov, patřící do skupiny lantanoidů. S protonovým číslem 65 je poměrně stabilní na vzduchu, ale pomalu se pokrývá vrstvou oxidu. Jeho nejvýraznější vlastností je intenzivní zelená fluorescence, kterou vykazují jeho trojmocné sloučeniny při ozáření ultrafialovým světlem. Tato unikátní schopnost jej předurčuje pro výrobu luminoforů používaných v úsporných zářivkách, LED diodách a televizních obrazovkách, kde slouží jako zelená složka. Kromě nejstabilnějšího oxidačního stavu +3 může tvořit i sloučeniny ve stavu +4. Vykazuje také komplexní magnetické chování s dvěma Curieovými teplotami.
Vznik názvu
Původ názvu je spjat se švédskou vesnicí Ytterby, poblíž které byl objeven minerál obsahující tento prvek. Z tohoto jediného naleziště byly postupně izolovány a pojmenovány hned čtyři prvky: kromě terbia také yttrium, erbium a ytterbium. Všechny tak nesou jméno odvozené od tohoto místa.
Objev
Objev terbia je spojen se švédským chemikem Carlem Gustafem Mosanderem, který jej v roce 1843 identifikoval jako jednu ze složek minerálu gadolinitu, konkrétně z nečistot v tehdy známé yttrii. Mosander separoval yttrii na tři frakce: bílou yttrii, růžovou „erbii“ a žlutou „terbii“. Jména těchto prvků, stejně jako yttria a ytterbia, odvodil od názvu švédského dolu Ytterby. Po mnoho desetiletí však panoval zmatek a chemici si často pletli erbiové a terbiové frakce. Teprve s nástupem spektroskopie a pokročilých separačních technik byla existence terbia definitivně potvrzena a čistý kov byl izolován.
Výskyt v přírodě
Terbium se v přírodě nevyskytuje v ryzí formě, ale je obsaženo v řadě minerálů spolu s ostatními prvky vzácných zemin. Mezi nejdůležitější komerční zdroje patří monazit, bastnäsit a xenotim. Přestože je řazeno mezi vzácné zeminy, v zemské kůře je relativně hojnější než například stříbro. Proces získávání je náročný kvůli chemické podobnosti lantanoidů. Rudy jsou nejprve chemicky zpracovány a převedeny na roztok směsi solí. Následně se jednotlivé prvky oddělují pomocí moderních metod, jako je vícekroková kapalinová extrakce nebo iontoměničová chromatografie. Čistý kov se poté připravuje metalotermickou redukcí jeho bezvodého fluoridu nebo chloridu vápníkem.
Využití
Terbium je klíčové pro své jedinečné luminiscenční vlastnosti, produkující charakteristické, jasně zelené světlo. Využívá se jako zelený fosfor v kompaktních zářivkách, plazmových obrazovkách a moderních zobrazovacích technologiích. Je nepostradatelnou součástí některých LED a OLED diod. V metalurgii je základem slitiny Terfenol-D, která vykazuje extrémní magnetostrikci a slouží v pokročilých sonarech, přesných aktuátorech a senzorech. Přidává se také do neodymových magnetů, čímž zlepšuje jejich odolnost vůči vysokým teplotám. V přírodě nemá žádnou známou biologickou funkci, vyskytuje se vzácně v minerálech jako monazit či xenotim.
Sloučeniny
Člověkem vytvořené sloučeniny zahrnují především oxidy, jako je tmavě hnědý oxid terbitý (Tb₂O₃) a téměř černý oxid terbito-terbičitý (Tb₄O₇). Bílý fluorid terbitý (TbF₃) je klíčovým meziproduktem při výrobě čistého kovového terbia. Komerčně nejdůležitější jsou však komplexní sloučeniny, kde terbium slouží jako aktivátor luminiscence, například v boritanech nebo křemičitanech yttria. Tyto látky fungují jako vysoce účinné zelené luminofory. V přírodě se terbium nikdy nevyskytuje ve formě jednoduchých samostatných sloučenin. Je vždy součástí komplexních minerálů, jako je monazit, což je fosforečnan, kde v krystalové mřížce nahrazuje jiné kovy.
Zajímavosti
Terbium je základem jedné z nejvíce magnetostrikčních slitin na světě, Terfenolu-D. Tento materiál v magnetickém poli mění svůj tvar tak výrazně, že se využívá nejen v přesných aktuátorech, ale i v inovativních reproduktorech, které dokáží rozeznít jakýkoliv pevný povrch. Další zajímavostí je jeho schopnost existovat ve dvou oxidačních stavech, +3 a +4. Zatímco stav +3 je pro lanthanoidy typický, neobvyklá stabilita stavu +4 je dána dosažením přesně z poloviny zaplněné elektronové slupky 4f. Tato elektronová konfigurace je energeticky velmi výhodná a ovlivňuje chemické chování prvku.
