Terbium

Eigenschaften
[Xe]4f96s2 65 Tb Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Terbium, Tb, 65
Serie	Lanthanoide
Gruppe, Periode, Block	La, 6, f
Aussehen	silbrig weiß
Massenanteil an der Erdhülle	? %
Atomar
Atommasse	158,92534 u
Atomradius (berechnet)	175 (225) pm
Kovalenter Radius	pm
Van-der-Waals-Radius	pm
Elektronenkonfiguration	[Xe]4f96s2
Elektronen pro Energieniveau	2, 8, 18, 27, 8, 2
Austrittsarbeit	3,0 eV
1. Ionisierungsenergie	565,8 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie	1110 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie	2114 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie	3839 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand	fest
Modifikationen
Kristallstruktur	Hexagonal
Dichte	8,219 g/cm3
Magnetismus
Schmelzpunkt	1629 K (1356 °C)
Siedepunkt	3503 K (3230 °C)
Molares Volumen	19,3 · 10-6 m3/mol
Verdampfungswärme	330,9 kJ/mol
Schmelzwärme	10,8 kJ/mol
Dampfdruck	?
Schallgeschwindigkeit	2620 m/s bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität	180 J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit	0,889 · 106 S/m
Wärmeleitfähigkeit	11,1 W/(m · K)
Chemisch
Oxidationszustände	4, 3
Oxide (Basizität)	(schwach basisch)
Normalpotential
Elektronegativität	1,2 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP 155Tb {syn.} 5,32 d ε 0,821 155Gd 156Tb {syn.} 5,35 d ε 2,444 156Gd 157Tb {syn.} 71 a ε 0,060 157Gd 158Tb {syn.} 180 a ε 1,220 158Gd β− 0,937 158Dy 159Tb 100 % Stabil 160Tb {syn.} 72,3 d β− 1,835 160Dy 161Tb {syn.} 6,88 d β− 0,593 161Dy
NMR-Eigenschaften
Spin γ in rad·T−1·s−1 E fL bei B = 4,7 T in MHz 159Tb 3/2 6,067 · 107 0,0583 45,4
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung
Xi Reizend
R- und S-Sätze	R: 36/37/38
	S: 26-36
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Terbium ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Tb und der Ordnungszahl 65.

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Geschichte

Die Entdeckung des Elementes Terbium ist sehr verworren und bis heute nicht geklärt. Allgemein sieht man Carl Gustav Mosander als Entdecker an, der Anfang der 1840er die von Johan Gadolin entdeckte Yttererde untersuchte. Die vermeintlich reine Terbium-Verbindung war aber eine Mischung mehrerer Lanthanide (Bunsen).

Reines Terbium wurde erst mit Aufkommen der Ionenaustauschtechnik nach 1945 hergestellt.

Aus dem Namen der schwedischen Grube Ytterby leitete Mosander die Elementbezeichnung ab.

Vorkommen

Terbium kommt in der Natur nur in Verbindungen vor. Bekannte terbiumhaltige Minerale sind :

• Cerit
• Monazit (Ce,LaTh,Nd,Y)PO₄ mit einem Tb-Gehalt von max. 0,03 %
• Gadolinit (Vorkommen bei Ytterby sind erschöpft)
• Xenotim (YPO₄)
• Euxenit (Y,Ca,Er,La,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)₂O₆ mit einem Tb-Gehalt von max. 1 %

Gewinnung und Darstellung

Nach einer aufwändigen Abtrennung der anderen Terbiumbegleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Terbiumfluorid umgesetzt. Anschließend wird mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum Terbium reduziert. Die Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgt in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.

Eigenschaften

Das silbergraue Metall der seltenen Erden ist duktil und schmiedbar. Mit dem Messer kann es geschnitten werden. Bei Temperaturen oberhalb 1298 °C wandelt sich α-Terbium (hcp-Gefüge) in β-Terbium um. In Luft ist Terbium relativ beständig, es überzieht sich mit einer Oxidschicht. Bei Temperaturen oberhalb von 150 °C verbrennt es zum Terbiumdioxid (TbO₂). Mit Wasser reagiert es unter Wasserstoffentwicklung zum Hydroxid.

Verwendung

Terbium wird zum Dotieren von Calciumfluorid, Calciumwolframat und Strontiummolybdat zur Verwendung in Halbleitern (solid-state devices) verwendet. Zusammen mit Zirkonoxid dient es zur Gefügestabilisierung in Hochtemperatur-Brennstoffzellen. Das Oxid wird dem grünen Leuchstoff in Bildröhren und Fluoreszenzlampen zugesetzt. Natriumterbiumborat dient als Lasermaterial zur Erzeugung von kohärentem Licht mit einer Wellenlänge von 546 nm.

Terbium-Eisen-Cobalt- oder Terbium-Gadolinium-Eisen-Cobalt-Legierungen dienen als Beschichtung auf wiederbeschreibbaren magneto-optischen (MO) Disks. Terbium-Dysprosium-haltige Legierungen zeigen eine starke Magnetostriktion (Längenänderung durch ein Magnetfeld oder magnetische Impulse bei Längenänderung). Solche Legierungen werden in der Materialprüftechnik eingesetzt.

In Neodym-Eisen-Bor-Magneten erhöhen sie die Koerzitivität.

Sicherheitshinweise

Terbium und Terbiumverbindungen sind als gering toxisch zu betrachten. Das Element hat keine biologische Bedeutung für den menschlichen Organismus. Terbiummetallstäube sind wie fast alle Metallstäube feuer- und explosionsgefährlich.

Verbindungen

• Terbiumoxid Tb₄O₇
• Terbium(III)-oxid Tb₂O₃
• Terbium(II)-fluorid TbF₂
• Terbium(III)-fluorid TbF₃
• Terbium(IV)-fluorid TbF₄