What is Térbio?
Térbio (symbol Tb) is element 65 on the periodic table, a lantanídeo in period 6. A green-phosphor rare earth that also changes shape in a magnetic field. At room temperature it is a solid.
Estrutura
Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para girar. Azul e violeta marcam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.
Valores medidos
Cada barra mostra onde térbio se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.
Fontes: massas atômicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, não medidos.
Tamanho, em escala
Radius 176 pm — that is 0.176 nm, so about 2841 million of them side by side would span a millimetre.
Faixa térmica
Térbio is liquid over a 1874 K window, from 1629 K to 3503 K.
A história
A green-phosphor rare earth that also changes shape in a magnetic field.
Descoberto por: Carl Gustaf Mosander em Estocolmo, Suécia (1843)
Nomeado em homenagem a: Ytterby, Suécia - a vila que deu seu nome a quatro elementos diferentes
A descoberta do térbio representa uma das realizações mais desafiadoras da química analítica do século XIX. Carl Gustaf Mosander, trabalhando no Instituto Karolinska, em Estocolmo, começou a investigar o mineral gadolinita da pedreira de Ytterby em 1843. Essa mesma pedreira já havia produzido ítrio e érbio, mas Mosander suspeitava que ainda houvesse elementos adicionais ocultos.
Usando técnicas espectroscópicas primitivas e métodos de precipitação química, Mosander separou meticulosamente o que inicialmente chamou de "érbia" em três componentes distintos. O processo exigiu centenas de etapas de cristalização e levou quase dois anos para ser concluído. Ele identificou a fração amarela como contendo um novo elemento, que nomeou térbio em homenagem à vila de Ytterby.
A descoberta de Mosander enfrentou o ceticismo da comunidade científica internacional. As propriedades químicas do térbio eram tão semelhantes às de outras terras raras que muitos cientistas questionaram se ele era realmente um elemento distinto. Somente em 1886 Jean Charles Galissard de Marignac forneceu uma prova espectroscópica definitiva do caráter elementar do térbio.
A vila de Ytterby tem a distinção única de ser a origem dos nomes de quatro elementos: ítrio, térbio, érbio e itérbio. Essa pequena pedreira sueca contribuiu com mais nomes de elementos do que qualquer outro local na Terra, tornando-se um local de peregrinação para entusiastas da química em todo o mundo.
Hoje sabemos que a amostra original de "térbio" de Mosander continha vários elementos. O térbio metálico puro só foi isolado em 1905, quando o químico francês Henri Moissan usou técnicas de eletrólise. A fluorescência verde brilhante característica que define os compostos de térbio só foi plenamente compreendida quando a mecânica quântica explicou as transições eletrônicas nos íons lantanídeos.
O número atómico do térbio (65) o coloca exatamente no meio da série dos lantanídeos, conferindo-lhe propriedades magnéticas e ópticas únicas que eram completamente desconhecidas pelos seus descobridores do século XIX, mas que agora impulsionam indústrias de bilhões de dólares.
Aplicações
O térbio é um dos elementos de terras raras mais valiosos, alcançando preços elevados devido às suas extraordinárias propriedades magnéticas e ópticas. Na era digital, o térbio tornou-se absolutamente essencial para as tecnologias de armazenamento de dados, nas quais suas propriedades magneto-ópticas permitem avanços revolucionários nos sistemas de memória de computadores.
Os materiais de armazenamento magneto-óptico à base de térbio revolucionaram a capacidade de armazenamento digital, aumentando a densidade de armazenamento em 10-15 vezes em comparação com os sistemas convencionais. Esses materiais formam a base dos dispositivos de armazenamento óptico de próxima geração, nos quais a capacidade única do térbio de alterar a orientação magnética sob luz laser cria soluções de armazenamento de dados de ultra-alta densidade.
Em lâmpadas fluorescentes tricromáticas (lâmpadas econômicas), o térbio atua como um ativador de fósforo essencial, produzindo emissões verdes brilhantes no comprimento de onda de 544 nm. Combinado com európio (vermelho) e cério (azul), o térbio cria o espectro perfeito de luz branca, consumindo 75% menos energia do que as lâmpadas incandescentes. Os fósforos modernos de LED dependem cada vez mais de compostos de térbio para uma reprodução de cores superior.
A adição de térbio a ímãs de neodímio-ferro-boro melhora significativamente sua estabilidade térmica e coercividade. Mesmo pequenas quantidades (2-5%) de térbio podem aumentar as temperaturas de operação de 80°C para mais de 200°C, tornando esses ímãs essenciais para motores de veículos elétricos, geradores de turbinas eólicas e aplicações aeroespaciais nas quais se exige desempenho extremo.
O excepcional momento magnético do térbio o torna indispensável em ligas magnetostritivas usadas em sistemas de sonar, atuadores e dispositivos de posicionamento ultr preciso. O Terfenol-D (liga de térbio-ferro-disprósio) apresenta a maior magnetostrição à temperatura ambiente entre todos os materiais conhecidos, possibilitando aplicações em acústica subaquática e sistemas de controle de vibração.
Os isótopos de térbio atuam como agentes de contraste em exames de imagem médica, enquanto os fósforos ativados por térbio em telas intensificadoras de raios X melhoram a qualidade da imagem e reduzem a exposição dos pacientes à radiação. Compostos avançados de térbio estão sendo desenvolvidos para terapias direcionadas contra o câncer e agentes de diagnóstico por imagem.
Apesar de ser um dos elementos de terras raras mais caros ($800-2000/kg), as propriedades excepcionais do térbio tornam seu uso economicamente viável em aplicações de alto valor. Sua escassez impulsiona a inovação em tecnologias de reciclagem e na pesquisa de materiais alternativos.
As aplicações emergentes incluem componentes de computação quântica, dispositivos fotônicos avançados e iluminação de estado sólido de próxima geração. Os cientistas estão explorando ímãs de molécula única à base de térbio para armazenamento de dados de ultra-alta densidade e processamento de informações quânticas.
De onde vem
1.2 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 51% of elements
O térbio é um dos elementos de terras raras menos abundantes na crosta terrestre, com uma concentração média de apenas 1.2 partes por milhão. Essa extrema escassez, combinada com processos complexos de extração, torna o térbio uma das commodities de terras raras mais valiosas.
China (85% da produção global): A mina de Bayan Obo, na Mongólia Interior, produz a maior parte do térbio comercial. Os depósitos de argilas de adsorção iônica do sul da China, nas províncias de Jiangxi e Guangdong, são particularmente ricos em terras raras pesadas, incluindo o térbio.
Austrália: O depósito de Mount Weld contém reservas significativas de térbio em seu corpo de minério de bastnasita. A Lynas Corporation processa esse minério em sua instalação na Malásia.
Estados Unidos: A mina de Mountain Pass, na Califórnia, e o projeto Bear Lodge, em Wyoming, contêm depósitos de bastnasita com térbio.
A extração de térbio exige processos sofisticados de separação em várias etapas devido à semelhança química dos lantanídeos. A cromatografia de troca iônica e a extração por solventes usando agentes quelantes específicos podem separar o térbio de outras terras raras. A purificação final frequentemente exige centenas de etapas de separação para alcançar 99.9% de pureza.
Devido ao alto valor e à escassez do térbio, a reciclagem de ímãs permanentes e fósforos é cada vez mais importante. Processos hidrometalúrgicos avançados podem recuperar térbio de produtos no fim de sua vida útil, embora as taxas atuais de reciclagem permaneçam abaixo de 5% globalmente.
Manuseio
O metal térbio e seus compostos apresentam riscos moderados à segurança, exigindo precauções laboratoriais padrão. Embora não sejam altamente tóxicos, os procedimentos adequados de manuseio devem ser seguidos para evitar a exposição e garantir práticas laboratoriais seguras.
Risco de incêndio: O pó de metal térbio é pirofórico e pode entrar em ignição espontaneamente no ar. Armazene sob atmosfera inerte (árgon ou nitrogênio) e mantenha afastado de agentes oxidantes.
Inalação de poeira: A poeira de óxido de térbio pode causar irritação respiratória. Trabalhe em áreas bem ventiladas ou use capelas de exaustão ao manusear compostos em pó.
Armazene os compostos de térbio em recipientes hermeticamente fechados, em condições frescas e secas. Os pós metálicos exigem armazenamento sob atmosfera inerte para evitar a oxidação. Mantenha afastado de ácidos fortes, bases e materiais oxidantes.
Os resíduos que contêm térbio devem ser coletados separadamente para reciclagem devido ao seu alto valor e à sua escassez. Siga os procedimentos institucionais de descarte de resíduos para materiais de terras raras.
Respostas rápidas
Térbio (symbol Tb) is element 65 on the periodic table, a lantanídeo in period 6. A green-phosphor rare earth that also changes shape in a magnetic field. At room temperature it is a solid.
[Xe] 4f⁹ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 27, 8, 2 electrons respectively.Térbio melts at 1629 K (1355.9 °C) and boils at 3503 K (3229.9 °C).
The standard atomic weight of Térbio is 158.925 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Térbio has a density of 8.23 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of térbio is about 8.2× heavier.
Térbio has a Pauling electronegativity of 1.2. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.
Térbio was discovered in 1843 by Carl Gustav Mosander. It is named after ytterby, Sweden.
Térbio makes up about 1.2 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.