O que é Térbio?
Térbio (símbolo Tb) é o elemento 65 da tabela periódica, um lantanídeo do período 6. Uma terra rara de fósforo verde que também muda de forma em um campo magnético. À temperatura ambiente, é um sólido.
Tb · Elemento 65 · Lantanídeo
Uma terra rara de fósforo verde que também muda de forma em um campo magnético.
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 rodar. O azul e o violeta indicam 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 atómicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, e não medidos.
Tamanho, em escala
Raio de 176 pm — isso corresponde a 0,176 nm, portanto cerca de 2,84 milhões deles lado a lado cobririam um milímetro.
Faixa térmica
Térbio permanece líquido em uma faixa de 1874 K, de 1629 K a 3503 K.
A história
Uma terra rara de fósforo verde que também muda de forma em um campo magnético.
Descoberto por: Carl Gustaf Mosander, em Estocolmo, Suécia (1843)
Nomeado em homenagem a: Ytterby, Suécia - a aldeia que deu o seu nome a quatro elementos diferentes
A descoberta do térbio representa uma das realizações mais desafiantes 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 tinha produzido ítrio e érbio, mas Mosander suspeitava que ainda permanecessem elementos adicionais ocultos.
Utilizando 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 aldeia 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. Só em 1886 Jean Charles Galissard de Marignac forneceu uma prova espectroscópica definitiva do estatuto elementar do térbio.
A aldeia de Ytterby possui 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 da Terra, tornando-se um local de peregrinação para entusiastas de química em todo o mundo.
Hoje sabemos que a amostra de "térbio" original de Mosander continha vários elementos. O térbio metálico puro só foi isolado em 1905, quando o químico francês Henri Moissan utilizou 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 eletrónicas nos iões lantanídeos.
O número atómico do térbio (65) coloca-o 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 hoje impulsionam indústrias de milhares de milhões 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 as 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 densidade ultralta.
Nas lâmpadas fluorescentes tricromáticas (lâmpadas economizadoras de energia), 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 ímanes de neodímio-ferro-boro melhora significativamente a estabilidade térmica e a coercividade. Mesmo pequenas quantidades (2-5%) de térbio podem aumentar as temperaturas de funcionamento de 80°C para mais de 200°C, tornando esses ímanes essenciais para motores de veículos elétricos, geradores de turbinas eólicas e aplicações aeroespaciais nas quais é exigido desempenho extremo.
O momento magnético excecional do térbio torna-o indispensável em ligas magnetostritivas utilizadas em sistemas de sonar, atuadores e dispositivos de posicionamento ultrapréciso. O Terfenol-D (liga de térbio-ferro-disprósio) apresenta a maior magnetostrição à temperatura ambiente entre todos os materiais conhecidos, permitindo aplicações em acústica subaquática e sistemas de controlo de vibrações.
Os isótopos de térbio atuam como agentes de contraste em exames de imagiologia médica, enquanto os fósforos ativados por térbio em ecrãs intensificadores de raios X melhoram a qualidade da imagem e reduzem a exposição dos pacientes à radiação. Compostos avançados de térbio estão a ser desenvolvidos para terapias direcionadas contra o cancro e agentes de imagiologia diagnóstica.
Apesar de ser um dos elementos de terras raras mais caros ($800-2000/kg), as propriedades excecionais do térbio tornam-no economicamente viável para aplicações de alto valor. A sua escassez impulsiona a inovação em tecnologias de reciclagem e na investigação de materiais alternativos.
As aplicações emergentes incluem componentes de computação quântica, dispositivos fotónicos avançados e iluminação de estado sólido de próxima geração. Os cientistas estão a explorar ímanes de molécula única à base de térbio para armazenamento de dados de densidade ultralta e processamento de informação quântica.
De onde vem
1,2 mg/kg da crosta terrestre · mais abundante do que 51% dos elementos
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 escassez extrema, 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 iónica do sul da China, nas províncias de Jiangxi e Guangdong, são particularmente ricos em terras raras pesadas, incluindo térbio.
Austrália: O depósito de Mount Weld contém reservas significativas de térbio no seu corpo de minério de bastnasita. A Lynas Corporation processa esse minério na sua instalação na Malásia.
Estados Unidos: A mina de Mountain Pass, na Califórnia, e o projeto Bear Lodge, no Wyoming, contêm depósitos de bastnasita com térbio.
A extração de térbio requer processos sofisticados de separação em várias etapas devido à semelhança química dos lantanídeos. A cromatografia de troca iónica e a extração por solventes utilizando agentes quelantes específicos podem separar o térbio de outras terras raras. A purificação final frequentemente requer centenas de etapas de separação para alcançar uma pureza de 99.9%.
Dado o alto valor e a escassez do térbio, a reciclagem a partir de ímanes permanentes e fósforos é cada vez mais importante. Processos hidrometalúrgicos avançados podem recuperar térbio de produtos no fim da sua vida útil, embora as atuais taxas de reciclagem permaneçam abaixo de 5% globalmente.
Manuseio
O metal térbio e os seus compostos apresentam riscos moderados à segurança, exigindo precauções laboratoriais padrão. Embora não sejam altamente tóxicos, os procedimentos adequados de manuseamento devem ser seguidos para prevenir a exposição e garantir práticas laboratoriais seguras.
Risco de incêndio: O pó de metal térbio é pirofórico e pode inflamar-se espontaneamente no ar. Armazene sob atmosfera inerte (árgon ou azoto) e mantenha afastado de agentes oxidantes.
Inalação de poeiras: A poeira de óxido de térbio pode causar irritação respiratória. Trabalhe em áreas bem ventiladas ou utilize 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 requerem armazenamento sob atmosfera inerte para prevenir a oxidação. Mantenha afastado de ácidos fortes, bases e materiais oxidantes.
Os resíduos que contêm térbio devem ser recolhidos separadamente para reciclagem devido ao seu alto valor e à sua escassez. Siga os procedimentos institucionais de eliminação de resíduos para materiais de terras raras.
Respostas rápidas
Térbio (símbolo Tb) é o elemento 65 da tabela periódica, um lantanídeo do período 6. Uma terra rara de fósforo verde que também muda de forma em um campo magnético. À temperatura ambiente, é um sólido.
[Xe] 4f⁹ 6s², resultando em 6 camadas ocupadas com a distribuição 2, 8, 18, 27, 8, 2.Térbio derrete a 1629 K (1355.9 °C) e entra em ebulição a 3503 K (3229.9 °C).
A massa atómica padrão de Térbio é 158.925 u. Trata-se de uma média ponderada dos seus isótopos que ocorrem naturalmente, por isso raramente é um número inteiro.
Térbio tem densidade de 8.23 g/cm³. A água tem 1.0 g/cm³, portanto um bloco de Térbio é aproximadamente 8.2× mais pesado.
Térbio tem eletronegatividade de Pauling igual a 1.2. A escala vai de 0,70 (frâncio, o menos ávido por eletrões) a 3,98 (flúor, o mais ávido). Um valor tão baixo significa que ele cede prontamente seus eletrões externos, formando iões positivos.
Térbio foi descoberto em 1843 por Carl Gustav Mosander. Recebe esse nome em homenagem a ytterby, Suécia.
Térbio constitui sobre 1.2 mg/kg da crosta terrestre — é incomum, mas não raro.