Els empèdocles moderns – Carl Gustaf Mosander (1842) i l’element 65 (Tb) – terbi (nilhexipenti, Nhp)

Una necessitat imperiosa del llenguatge científic ha estat la formació de nous mots. Els procediments analítics tracten la complexitat a través de la identificació de les parts d’un tot. L’ampliació de la realitat sensible mitjançant els mètodes analítics genera uns requeriments terminològics. Cal, doncs, en paral•lel, un procés de formació de mots, que generi noves paraules (noves “unitats lèxiques”) a partir de les ja existents. El més habitual d’aquests processos és la “derivació”, en la qual s’obtenen nous termes (“mots derivats”) mitjançant l’adjunció d’un afix a un radical (“mot primitiu”). La sistematització dels afixos constitueix un eix central de la nomenclatura química. Les diferents llengües fan ús de diferents afixos per expressar diferències en nombres d’oxidació, estequiometria, etc. Els afixos poden ser prefixos (anteposats al radical) o sufixos (posposats). En alguns casos el contacte entre afix i radical obliga a fer alguna modificació fonètica i/o gràfica. Mentre l’addició del prefix no modifica ni la prosòdia ni la categoria gramatical del radical, la sufixació sí altera una i l’altra. En conseqüència, mentre la prefixació “circumstancialitza” el significat del radical, en la sufixació hi ha una combinació semàntica entre radical i sufix. En general, el nucli dels mots derivats és l’element posterior (el radical en els mots prefixats, el sufix en els mots sufixats). Tot això és vàlid per a les llengües romàniques, i no sempre es compleix en altres llengües. La derivació és un procés recursiu, de manera que cada mot derivat, per noves afixacions, pot generar nous mots.

Esquema de l’ampliació conceptual d’elements químics a partir de l’itri (Y). Una part dels elements han tret el seu mot a partir del topònim Ytterby (Y, Er, Tb, Yb). Uns altres l’han tret a partir de topònims vinculats (Tm, Sc, Ho). Un altre (Gd) l’ha obtingut de l’antropònim del descobridor de l’ítria. Un altre encara de la dificultat que suposà la seva descoberta (Dy). El darrer (Lu) l’obtingué d’un topònim no relacionat

Carl Gustaf Mosander i la descoberta del terbi

Carl Gustaf Mosander (1797-1858)

Deixeble de Jöns Jakob Berzelius, orientat per ell, Carl Gustaf Mosander treballà en l’anàlisi dels minerals de terres rares. El nom de terra rara, a grans trets, s’estenia a qualsevol terra que no fos ni calç, ni magnèsia, ni alúmina, ni sílice, ni barita, ni alguna de les altres terres “abundants”. En el 1839, Mosander determinà que la terra cèria descrita en el 1801 per Berzelius i Hilsinger, era constituïda per tres components. Mosander redenominà com a cèria el component majoritari, i denominà els altres dos com a lantana (“oculta”) i dídima (“bessona”). Aquest esquema es corresponia a tres elements de terres rares diferents: ceri, lantà i didimi.

De manera similar, en el 1842, Carl Gustaf Mosander fou capaç d’analitzar les parts constituents de la terra ítria o itèrbia, que Gadolin havia descrit en el 1794 en una mineral procedent de la localitat d’Ytterby (denominat iterbita o gadolinita). Mosander determinà les propietats de tres components, és a dir de tres terres rares, tant en la forma d’òxid com de sal. Reservà el nom d’ítria a la fracció majoritària, de color blanc o incolor. A la fracció de color rosat, la denominà tèrbia. La tercera fracció, de sal groga i òxid incolor, rebé el nom d’èrbia. Bàsicament aquests tres noms, ítria, tèrbia i èrbia no eren més que particions del nom originari, itèrbia. En correspondència, Mosander postulava l’existència de tres elements de terres rares en l’iterbita: itri, terbi i erbi.

En el 1843, Mosander publicava un article a “Annalen der Physik” que duia per títol “Ueber die das Cerium begleitenden neuen Metalle Lanthanium und Didymimium, so wie über die mit Yttererde vorkommenden neuen Metalle Erbium und Terbium”. L’èrbia (Erbiumoxyd) era una substància de color groc, mentre la sal (nitrat d’erbi) era incolora. Oposadament, la tèrbia (Terbiumoxyd) era una substància de color rosa, mentre que la sal (nitrat de terbi) era de tonalitat roja-bruna.

La separació dels components de l’ítria es fonamentava en la precipitació diferencial. La dificultat d’aquestes tècniques explica que les dades de Mosander no fossin replicades per altres químics. Així, mentre els elements ceri(Ce)-lantà(La)-didimi(Di) foren acceptats, la tríada itri (Y, Yt)-terbi(Tb)-erbi(Er) no tingué tanta sort. Alguns autors, consideraven que la itèrbia contenia únicament dues terres rares, la fracció groga i la fracció rosada. En aquest esquema, generalitzat en el 1860, el nom d’ítria s’aplicava a la primera fracció, mentre que el nom d’èrbia s’aplicava a la fracció rosada.

És simptomàtic, però, que en intents sistematitzadors dels elements químics, com el de John Newlands, hom deixés de banda tota referència a l’erbi o al terbi, i es limités a consignar l’itri (Y, amb el nombre elemental 25).

En canvi, Dmitri Mendeleev, en la taula periòdica del 1869, tot i amb reserves, consigna els elements erbi (Er, pes atòmic de 56) i itri (Yt, pes atòmic de 60). En aquest context, l’erbi seria l’element de l’èrbia, la fracció rosada de l’iterbita.

Galissard de Marignac (1817-1894)

En el 1877, Galissard de Marignac, una de les principals autoritats en la recerca espectroscòpica de terres rares, confirmava la proposta feta per Mosander trenta-cinc anys abans. Degut als canvis d’ús, Marignac retingué el nom d’èrbia per referir-se a la fracció rosada. La tèrbia seria la tercera fracció, entre l’ítria i l’èrbia, caracteritzada per color groc de l’òxid i el color blanc de les sals. La tèrbia, en aquesta nova definició, havia passat normalment desapercebuda pel fet d’ésser un component minoritari de la gadolinita o iterbita (vora 1% del total de terres rares), i pel fet que en moltes tècniques de purificació era eliminada d’entrada per la precipitació amb doble sodi o amb sulfat potàssic.

En conseqüència, el terbi, simbolitzat amb Tb fou reconegut com un element de terra rara. No totes les propostes d’elements de terres rares fetes en aquest període tindrien aquesta acceptació. En el 1878, Marc Delafontaine (1837-1911), postulava el filipí (philippium, Pp), que estudis posteriors identificaren amb una barreja d’itri i terbi, o potser amb l’holmi. En el mateix any, John Lawrence Smith (1818-1883) postulà el mosandre (mosandrum), identificat després amb una barreja de terbi i holmi. Contràriament, en el 1886, els estudis de Marignac i de Francois Lecoq de Boisbaudran, determinaren que la tèrbia contenia com a impureses quantitats notables de gadolini i de disprosi. Amb aquest coneixement, ja esdevingué possible una millor caracterització del terbi, pel que fa a pes atòmic i a espectroscòpia. Les dades de pes atòmic permeteren situar-lo en la taula periòdica dels elements, juntament amb la resta de lantànids.

Eugène-Anatole Demarçay (1900) catalogà un seguit de línies espectrals de terres rares. Bona part d’elles (Γ, Δ, Ω, Θ) resultaren correspondre al terbi.

En el 1911, Carl Auer von Welsbach postulava que el terbi era en realitat una barreja de dos elements. Josef Maria Elder (1855-1944) sostingué la mateixa opinió, i proposà denominar aquests dos elements “eurosamarium” i “welsium”. Aquesta idea no fou acceptada, i el caràcter elemental del “terbium” fou retingut.

En el 1914, amb la introducció de la noció de “nombre atòmic” per part de Henry Moseley, quedà determinat que el nombre d’elements de terres rares era de 14, dels quals 13 ja havien estat establerts. L’element que mancava era el nombre 61. El terbi, corresponentment, era l’element 65.

En l’any 2002, el terbi va protagonitzar planes de diaris en un suposat cas d’espionatge. En els anys 1970, el Naval Ordnance Laboratory (NOL) dels Estats Units desenvolupà uns aliatges de terbi-disprosi-ferro (denominats “terfenols”), amb propietats magnetostrictives, interessants per a la conversió d’energia magnètica en energia cinètica. En els anys 1980, l’Ames Laboratory treballà sota un programa de la US Navy en desenvolupar una tecnologia eficient de producció d’aquest material. En la dècada següent, la recerca continuà en diferents institucions, i hom sospità que el govern xinès havia infiltrat estudiants en projectes d’investigació relacionats.

El terbi: isòtops i abundància

Com que el terbi és un element monoisòtopic, la seva massa atòmica estàndard coincideix amb la seu únic isòtop natural (159Tb): 158,92535 uma. El llistat complet d’isòtops coneguts fa:
– terbi-135 (135Tb). Nucli format per 65 protons i 70 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 9,4•10-4 s.
– terbi-136 (136Tb; 135,96138 uma). Nucli format per 65 protons i 71 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,2 s.
– terbi-137 (137Tb; 136,95598 uma). Nucli format per 65 protons i 72 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,6 s.
– terbi-138 (138Tb; 137,95316 uma). Nucli format per 65 protons i 73 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,8 s. Decau bé a gadolini-138 (amb emissió d’un positró) bé amb gadolini-137 (amb emissió d’un protó).
– terbi-139 (139Tb; 138,94829 uma). Nucli format per 65 protons i 74 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,6 s. Decau a gadolini-139 (amb emissió d’un positró).
– terbi-140 (140Tb; 139,94581 uma). Nucli format per 65 protons i 75 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 2,4 s. Decau normalment (99,74%) a gadolini-140 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (0,26%), a europi-139 (amb emissió d’un protó i d’un positró).
– terbi-141 (141Tb; 140,94145 uma). Nucli format per 65 protons i 76 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 3,5 s. Decau a gadolini-141, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (141mTb), que té una semivida de 7,9 s i que decau a gadolini-141.
– terbi-142 (142Tb; 141,93874 uma). Nucli format per 65 protons i 77 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,597 s. Decau bé a gadolini-142 (amb emissió d’un positró) o bé a europi-141 (amb emissió d’un protó i d’un positró). Posseeix dos estats metastables, un a 280,2 keV (142m1Tb; que té una semivida de 0,303 s, i que decau bé a l’estat basal (99,5%) o directament (0,5%) a gadolini-142) i un altre a 621,4 keV (142m2Tb; que té una semivida de 1,5•10-5 s).
– terbi-143 (143Tb; 142,93512 uma). Nucli format per 65 protons i 78 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 12 s. Decau a gadolini-143, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (143mTb), que té una semivida inferior a 21 s, i que decau a gadolini-143.
– terbi-144 (144Tb; 143,93305 uma). Nucli format per 65 protons i 79 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1 s. Decau normalment a gadolini-144 (amb emissió d’un positró) o, rarament, a europi-143 (amb emissió d’un protó i d’un positró). Posseeix quatre estats metastable, un a 396,9 keV (144m1Tb; que té una semivida de 4,25 s, i que decau bé a l’estat basal (66%) o directament a gadolini-144 (34%) o a europi-143 (<1%)), un segon a 476,2 keV (144m2Tb; que té una semivida de 2,8•10-6 s), un tercer a 517,1 keV (144m3Tb; que té una semivida de 6,7•10-7 s) i un quart a 544,5 keV (144m4Tb; que té una semivida de menys de 3•10-7 s).
– terbi-145 (145Tb; 144,92927 uma). Nucli format per 65 protons i 80 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1200 s. Decau a gadolini-145, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (145mTb), que té una semivida de 30,9 s, i que decau a gadolini-145.
– terbi-146 (146Tb; 145,92725 uma). Nucli format per 65 protons i 81 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 8 s. Decau a gadolini-146, amb emissió d’un positró. Posseeix dos estats metastable, un a 150 keV (146m1Tb; que té una semivida de 24,1 s, i que decau a gadolini-146) i un altre a 930 keV (146m2Tb; que té una semivida de 0,00118 s).
– terbi-147 (147Tb; 146,924045 uma). Nucli format per 65 protons i 82 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 5900 s (2 hores). Decau a gadolini-147, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (147mTb) a 50,6 keV, que té una semivida de 112 s, i que decau a gadolini-147.
– terbi-148 (148Tb; 147,924272 uma). Nucli format per 65 protons i 83 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 3600 s (60 minuts). Decau a gadolini-148, amb emissió d’un positró. Posseeix dos estats metastables, un a 90,1 keV (148m1Tb; que té una semivida de 132 s, i que decau a gadolini-148) i un altre a 8618,6 keV (148m2Tb; que té una semivida de 1,31•10-6 s).
– terbi-149 (149Tb; 148,923246 uma). Nucli format per 65 protons i 84 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 4 hores (1,482•104 s). Decau majoritàriament (83,3%) a gadolini-149 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (16,7%), a europi-145 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Posseeix un estat metastable (149mTb) a 35,78 keV, que té una semivida de 250 s, i que decau bé a gadolini-149 (99,97%) o a europi-145 (0,022%).
– terbi-150 (150Tb; 149,923660 uma). Nucli format per 65 protons i 85 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,25•104 s (3 hores). Decau normalment (99,95%) a gadolini-150 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (0,05%), a europi-146 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Posseeix un estat metastable (150mTb) a 457 keV, que té una semivida de 350 s, i que decau bé a l’estat basal (rarament) o, més habitualment, a gadolini-150.
– terbi-151 (151Tb; 150,923103 uma). Nucli format per 65 protons i 86 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 6,3392•104 s (18 hores). Decau normalment (99,99%) a gadolini-151 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (0,0095%), a europi-147 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Posseeix un estat metastable (151mTb) a 99,54 keV, que té una semivida de 25 s, i que decau bé a l’estat basal (93,8%) bé directament a gadolini-151 (6,2%).
– terbi-152 (152Tb; 151,92407 uma). Nucli format per 65 protons i 87 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 6,30•104 s (18 hores). Decau normalment a gadolini-152 (amb emissió d’un positró) i rarament (0,0000007%) a europi-148 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Posseeix dos estats metastables, un a 342,15 keV (152m1Tb; que té una semivida de 9,6•10-7 s) i un altre a 501,74 keV (152m2Tb; que té una semivida de 250 s, i que decau bé a l’estat basal (78,8%) o bé directament (21,2%) a gadolini-152).
– terbi-153 (153Tb; 152,923435 uma). Nucli format per 65 protons i 88 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 2,02•105 s (2 dies). Decau a gadolini-153, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (153mTb) a 163,175 keV, que té una semivida de 1,86•10-4 s.
– terbi-154 (154Tb; 153,92468 uma). Nucli format per 65 protons i 89 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 7,74•104 s (22 hores). Decau normalment (99,9%) a gadolini-154 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (0,1%), a disprosi-154 (amb emissió d’un electró). Posseeix tres estats metastables, un a 12 keV (154m1Tb; que té una semivida de 3,4•104 s, i que decau bé a l’estat basal (21,8%) o bé a gadolini-154 (78,2%) o a disprosi-154 (0,1%)), un altre a 200 keV (154m2Tb; que té una semivida de 8,17•104 s) i un tercer (154m3Tb; que té una semivida de 5,13•10-7 s).
– terbi-155 (155Tb; 154,923505 uma). Nucli format per 65 protons i 90 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 4,60•105 s (5 dies). Decau a gadolini-155, per captura electrònica.
– terbi-156 (156Tb; 155,924747 uma). Nucli format per 65 protons i 91 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 4,62•105 s (5 dies). Decau normalment a gadolini-156 (amb emissió d’un positró) i, rarament, a disprosi-156 (amb emissió d’un electró). Posseeix dos estats metastables, un a 54 keV (156m1Tb; que té una semivida de 8,78•104 s i que decau a l’estat basal) i un altre a 88,4 keV (156m2Tb; que té una semivida de 1,9•104 s).
– terbi-157 (157Tb; 156,9240246 uma). Nucli format per 65 protons i 92 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 2,2•109 s (71 anys). Decau a gadolini-157, per captura electrònica.
– terbi-158 (158Tb; 157,9254131 uma). Nucli format per 65 protons i 93 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 5,68•109 s (180 anys). Decau majoritàriament (83,4%) a gadolini-158 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (16,6%) a disprosi-158 (amb emissió d’un electró). Posseeix dos estats metastables, un a 110,3 keV (158m1Tb; que té una semivida de 10,7 s, i que decau bé a l’estat basal (99,39%) o directament a disprosi-158 (0,6%) o a gadolini-158 (0,01%)) i un altre a 388,37 keV (158m2Tb; que té una semivida de 4•10-4 s).
– terbi-159 (159Tb; 158,9253468 uma). Nucli format per 65 protons i 94 neutrons. És un isòtop estable, per bé que teòricament susceptible de fissió nuclear. És pràcticament (100%) l’únic isòtop natural de terbi. En part, és producte de la fissió de radioisòtops pesants.
– terbi-160 (160Tb; 159,9271676 uma). Nucli format per 65 protons i 95 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 6,25•106 s (72 dies). Decau a disprosi-160, amb emissió d’un electró.
– terbi-161 (161Tb; 160,9275699 uma). Nucli format per 65 protons i 96 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 5,967•105 s (7 dies). Decau a disprosi-161, amb emissió d’un electró. És producte de la fissió de radioisòtops més pesants.
– terbi-162 (162Tb; 161,92949 uma). Nucli format per 65 protons i 97 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 456 s (8 minuts). Decau a disprosi-162, amb emissió d’un electró.
– terbi-163 (163Tb; 162,930648 uma). Nucli format per 65 protons i 98 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1170 s (20 minuts). Decau a disprosi-163, amb emissió d’un electró.
– terbi-164 (164Tb; 163,93335 uma). Nucli format per 65 protons i 99 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 180 s (3 minuts). Decau a disprosi-164, amb emissió d’un electró.
– terbi-165 (165Tb; 164,93488 uma). Nucli format per 65 protons i 100 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 127 s. Decau a 165mDy, amb emissió d’un electró.
– terbi-166 (166Tb; 165,93799 uma). Nucli format per 65 protons i 101 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 25,6 s. Decau a disprosi-166, amb emissió d’un electró.
– terbi-167 (167Tb; 166,94005 uma). Nucli format per 65 protons i 102 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 19,4 s. Decau a disprosi-167, amb emissió d’un electró.
– terbi-168 (168Tb; 167,94364 uma). Nucli format per 65 protons i 103 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 8,2 s. Decau a disprosi-168, amb emissió d’un electró.
– terbi-169 (169Tb; 168,94622 uma). Nucli format per 65 protons i 104 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 2 s. Decau a disprosi-169, amb emissió d’un electró.
– terbi-170 (170Tb; 169,95025 uma). Nucli format per 65 protons i 105 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 3 s. Decau a disprosi-170, amb emissió d’un electró.
– terbi-171 (171Tb; 170,95330 uma). Nucli format per 65 protons i 106 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,5 s. Decau a disprosi-171, amb emissió d’un electró.

L’àtom neutre de terbi conté 65 electrons, amb una configuració basal d’escorça de 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f95s25p66s2. En conseqüència, és un element del període 6 i del bloc f. Se’l considera, doncs, un lantànid (element de terra rara) i, dins d’aquests, queda classificat de vegades en un subgrup propi (el grup del terbi, juntament, amb l’europi i el gadolini), intermedi entre els lantànids lleugers (grup del ceri) i els làntanids pesants (grup de l’itri). Hom el pot incloure en un grup f9, en el qual hi hauria també, en el setè període, el berqueli. L’estat d’oxidació més habitual és +3, per bé que també el podem trobar amb +4, +2, +1 i 0. El radi atòmic és de 1,77•10-10 m.

Terbi metàl•lic

En condicions estàndards de pressió i de temperatura, el terbi elemental és presenta com un sòlid metàl•lic de color blanc argentí, mal•leable, dúctil i tou. La densitat en aquestes condicions és de 8230 kg•m-3. A temperatures inferiors a 219 K, és un material ferromagnètic; entre 219 K i 230 K és un material antiferromagnètic de disposició helical; per damunt d’aquesta temperatura és un material paramagnètic desordenat. Cristal•litza en un sistema hexagonal estretament empacat, que a pressió estàndard, transiciona a 1562 K.

En condicions estàndards de pressió, el terbi elemental fon a 1629 K. El terbi líquid té una densitat en el punt de fusió de 7650 kg•m-3.

En condicions estàndards de pressió, el terbi elemental bull a 3396 K.

Els cations Tb3+ posseeix una forta línia d’emissió en la banda verda. Aquesta línia d’emissió, complementada amb altres línies en la banda taronja i vermella, explica la fluorescència groga verdosa de molts dels seus compostos. Les solucions aquoses de Tb3+ ([Tb(OH2)9]3+) tenen una tonalitat rosa pàlid.

Entre els compostos de terbi podem esmentar:
– òxids. El terbi metàl•lic s’oxida a la forma mixta d’òxid de terbi (III,IV) (Tb4O7). L’òxid de terbi (III) (Tb2O3) és un sòlid blanc de 7910 kg•m-3 de densitat. També s’ha descrit l’òxid de terbi (IV) (TbO2).
– hidròxids. En reacció amb l’aigua, el terbi metàl•lic genera Tb(OH)3 i H2, amb major o menor rapidesa segona la temperatura.
– hidrur: TbH2, TbH3.
– halurs: TbF3, TbF4, TbCl3 (sòlid blanc, 4350 kg•m-3), Tb2Cl3 TbBr3 (sòlid blanc, 4670 kg•m-3), TbI3 (sòlid higroscòpic, de 5200 kg•m-3). Els halurs de terbi (II) es poden generar per anellament en presència de terbi metàl•lic.
– borur: TbB2.
– sulfur: Tb2S3.
– seleniür: TbSe.
– tel•luriür: TbTe.
– nitrur: TbN.

Sulfat de terbi (III), sota llum blanca (a dalt) i sota llum ultraviolada (a sota). La fluorescència d’alguns tipus de fluorita, com l’itrofluorita, és deguda en part a compostos de terbi (III)

L’abundància atòmica del terbi en l’univers és condicionada pels processos de nucleosíntesi en supernoves, per la desintegració de radioelements pesants i per l’estabilitat dels seus isòtops. Com s’esdevé sovint amb elements de nombre Z senar, el fet de disposar d’un únic isòtop estable, contribueix negativament a la seva abundància. Així, el terbi és superat en aquest sentit pels dos elements que el flanquegen en la taula periòdica, el gadolini i el disprosi. De fet, dels elements més lleugers, tan sols el tecneci i el prometi són menys abundants. Dels elements més pesants, a banda del disprosi, també el superen l’holmi, l’erbi, l’iterbi, el hafni, el tungstè, l’osmi, l’iridi, el platí, or, mercuri, tal•li, plom i bismut.

En el planeta Terra, l’abundància global de terbi és de 0,07 ppm en termes de massa (0,011 ppm en termes atòmics). Element litòfil, la concentració és molt més elevada en l’escorça terrestre, on arriba a 1,2 ppm. En minerals de terres rares, assoleix concentracions que van de l’1% (euxenita) al 0,03% (monazita).

En la hidrosfera, les concentracions depenen del context geològic. Una concentració oceànica típica seria de 140 ng•m-3.

En l’atmosfera, la presència de terbi és transitòria i en forma de traça.

El terbi no és un bioelement per a cap organisme. La seva presència en la biosfera és negligible.

En bioquímica, alguns compostos de terbi són utilitzats com a sondes fluorescents. La farmacodinàmica del Tb3+ recorda a grans trets la del Ca2+.

Aplicacions del terbi

La font principal de terbi es troba en el processament d’argiles adsorptives a la Xina meridional. D’aquestes argiles se n’obté un concentrat d’itèrbia amb un contingut d’òxid de terbi de l’1% en termes de massa.

Una altra font són els minerals de terres rares (bastnäsita, monazita, xenotim), que són processats amb solvents. El terbi és extret en la fracció de lantànids “pesants”, en el concentrat de samari-europi-gadolini.

En tots dos casos, l’extracció comença exposant els materials amb àcid (p.ex. àcid sulfúric concentrat calent), neutralitzant parcialment l’àcid amb sosa càustica (per dur la solució a un pH 3-4), provocant la precipitació d’hidròxid de tori, i tractant-la amb oxalat d’amoni. Els oxalats insolubles són convertits a òxids, i els òxids dissolts en àcid nítric. Les successives extraccions posteriors fan és de tècniques de bescanvi iònic.

Els compostos de terbi i el mateix terbi metàl•lic són un subproducte de la producció de terres rares que tenen més aplicacions quantitatives.

El terbi metàl•lic és utilitzat en la producció d’alguns aliatges especialitzats. N’és un exemple el terfenol-D (Tb0,3Dy0,7Fe2), que és un dels materials més magnetostrictius que es coneixen. Inicialment, el terfenol-D fou aplicat en sistemes navals de sonar. Després s’ha generalitzat el seu ús en sensors magnetomecànics, transductors de sons i ultrasons, motors actuadors, etc.

La primera aplicació comercial del TerfernolD ha estat el SoundBug, un petit altaveu que té la capacitat de transmetre un senyal d’àudio a la superfície damunt de la qual se’l col•loca

L’òxid de terbi (III) és emprat com a fòsfor verd en làmpades de fluorescents. Una aplicació quantitativa rellevant fou la producció de fòsfors verds per a televisors de tubs catòdics. Encara avui, la tecnologia tricromàtica de pantalles suposa la major part del consum anual de terbi. En el disseny més habitual, hom combina el fòsfor verd de terbi (III) amb fòsfor blau d’europi (II) i fòsfor vermell d’europi (III). L’eficiència de conversió d’electricitat en llum fa de la il•luminació tricròmica una alternativa a la il•luminació incandescent.

El terbi i els seus compostos tenen un seguit d’aplicacions en electrònica. Així, és utilitzat com a dopant en materials com el fluorur de calci, el tungstat de calci o el molibdat d’estronci.

El terbi, juntament amb l’òxid de zirconi (ZrO2) és utilitzat com a estabil•litzador en la formació de cristalls en piles de combustible que operen a temperatures elevades.

El TbF4 és emprat com a agent emissor de fluor atòmic pur. En efecte, el TbF4 escalfat genera un vapor de fluor atòmic més pur que no pas altres agents (com el CoF3 o el CeF4.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: