Element 65 · Lanthanide

Terbium (Tb)

Terbium (Tb) is het element met atoomnummer 65, een zeldzaam en kostbaar lanthanide. Zijn ionen geven onder uv-licht helder groen licht, waardoor terbium al tientallen jaren in lampen en schermen zit. Daarnaast is het een sleutelingrediënt van Terfenol-D, een legering die van vorm verandert in een magneetveld. Het element hoort bij het beroemde viertal dat allemaal naar hetzelfde Zweedse dorpje is genoemd.

Terbium in cijfers
SymboolTb
Atoomnummer65
Atoommassa158,93 u
CategorieLanthanide
Groep— (f-blok)
Periode6
Blokf-blok
Fase bij 20 °Cvast
Smeltpunt1356 °C
Kookpunt3230 °C
Dichtheid8,23 g/cm³
Elektronenconfiguratie[Xe] 4f9 6s2
Elektronen per schil2, 8, 18, 27, 8, 2
Elektronegativiteit (Pauling)onbekend
Oxidatiegetallen+3, +4
Ontdekt1843 door Carl Gustaf Mosander
Engelse naamTerbium

Eigenschappen van terbium

Terbium is een zilvergrijs, zacht metaal dat met een mes te snijden is. Aan de lucht is het redelijk stabiel; bij verhitting verbrandt het tot een donkerbruin oxide met de formule Tb4O7, waarin zowel Tb3+ als Tb4+ voorkomen. Naast het gebruikelijke oxidatiegetal +3 kan terbium dus ook +4 aannemen, wat bij lanthaniden ongewoon is. Het Tb3+-ion straalt bij aanslag scherp groen licht uit, met een sterke lijn rond 545 nanometer. Magnetisch is terbium interessant: onder ongeveer −54 °C is het ferromagnetisch en het vertoont, vooral in legeringen, een uitzonderlijk sterke magnetostrictie. Dat betekent dat het materiaal merkbaar uitzet of krimpt als je er een magneetveld op zet. Natuurlijk terbium bestaat uit slechts één stabiele isotoop, terbium-159. Verder zijn er radioactieve isotopen zoals terbium-161, dat wordt onderzocht voor kankertherapie.

Naam. Terbium is vernoemd naar het Zweedse dorp Ytterby, waar het mineraal werd gevonden waaruit ook yttrium, ytterbium en erbium zijn gehaald.

Atoombouw en plaats in het periodiek systeem

Terbium staat in periode 6 van het periodiek systeem, in het f-blok.

Een neutraal atoom heeft 65 protonen in de kern en 65 elektronen, verdeeld over 6 schillen: 2, 8, 18, 27, 8, 2. Het periodenummer (6) is gelijk aan het aantal schillen.

Buren in het systeem: links/ervoor: Gadolinium (Gd, 64); rechts/erna: Dysprosium (Dy, 66).

De andere lanthaniden: Lanthaan, Cerium, Praseodymium, Neodymium, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium.

Voorkomen

Met ongeveer 1 milligram per kilogram aardkorst behoort terbium tot de zeldzamere lanthaniden. Het zit in mineralen als monaziet, xenotiem en euxeniet, en vooral in ionadsorptieklei in Zuid-China, de belangrijkste bron. Winning gebeurt via uitgebreide scheidingsprocessen waarbij de zeldzame aarden met oplosmiddelextractie of ionenwisseling uit elkaar worden gehaald. Het metaal ontstaat daarna door terbiumfluoride met calcium te reduceren. Door de beperkte aanvoer is terbium een van de duurste zeldzame aarden.

Toepassingen

  • Terbiumverbindingen leveren het groene licht in fluorescentielampen en vroeger in kleurentelevisies.
  • Terfenol-D, een legering van terbium, dysprosium en ijzer, verandert van vorm in een magneetveld en wordt gebruikt in sonar, actuatoren en speakers die een tafel of raam laten trillen.
  • Kleine hoeveelheden terbium verhogen de hittebestendigheid van neodymiummagneten in elektromotoren.
  • Terbium dient als dopant in vastestofapparaten en in groene fosforen van röntgenversterkingsschermen.
  • Terbium-161 en terbium-149 worden onderzocht als radioactieve isotopen om tumoren gericht te bestralen.

Veelgestelde vragen

Waarom is terbium zo duur?

Terbium komt maar in kleine concentraties voor en zit gemengd met andere zeldzame aarden die er chemisch sterk op lijken. Scheiden kost veel stappen en energie. Bovendien komt het grootste deel uit een paar Chinese kleimijnen, terwijl de vraag voor magneten in elektrische auto's en windturbines groeit.

Waar komt de naam terbium vandaan?

Terbium is genoemd naar Ytterby, een dorp bij Stockholm. In een veldspaatgroeve daar vond men eind achttiende eeuw een zwart mineraal waaruit later een hele reeks nieuwe elementen werd gehaald. Carl Gustaf Mosander splitste in 1843 een fractie af die hij terbium noemde.

Verder lezen