铽

米拉Senthilingam

本周，色彩丰富的元素有多种用途。带给你发光的化学铽Louise Natrajan报道。

路易丝Natrajan

作为一名合成化学家，我的工作是研究镧系离子的化学性质，经常有人问我最喜欢哪一种。然而，这并不是一个特别容易回答的问题，我的回答往往取决于我那周在实验室里玩的是哪种元素。你看，尽管人们普遍认为镧系元素具有相同的化学性质，有些人甚至将它们描述为“无聊”，但每种元素都有其独特和特殊的特征。

第65号元素铽(Terbium)也没有什么不同，它位于镧系元素的中间钆而且镝．它是较稀有的稀土元素之一，尽管它的含量仍是稀土的两倍银在地壳中它也是四种镧系元素之一，以它的发现地命名，瑞典的Ytterby，“四元素之村”。1843年，卡尔·古斯塔夫·莫桑德尔在瑞典斯德哥尔摩首次分离出了其他几种镧系元素，他怀疑约翰·加多林(Johan Gadolin)在1794年发现的钇(Yttria)可能含有其他元素，就像铈(ceria)之前发现的一样。莫桑德是斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院的化学和矿物学教授，他成功地证明了钇是主要的钇氧化物，还含有另外两种氧化物，氧化铽，它的颜色是黄色的和铒氧化物，是玫瑰粉色的。

铽化合物通常含有3+价态的铽离子，然而在一些固体中，铽是非常不寻常的，因为它可以存在于4+价态，因为它的第四电离能相对较低，所以它像它的邻居钆一样，获得了一个更稳定的半充满电子的壳层。铽化合物最引人注目的特性来自其光谱和光学特性，这使它成为更令人兴奋和研究的镧系元素之一。

当使用正确波长的能量激发原子时，处于+3状态的铽会发出赏心悦目的明亮绿色。这是因为铽3+离子具有很强的发光性，事实上，它的发光往往可以被肉眼看到。人眼对绿色特别敏感，即使是少量的正确化合物也很容易被眼睛探测到。这种明亮的颜色使铽化合物在照明应用中作为彩色荧光粉特别有用，例如在荧光灯中，它是黄色的铕(III)红色是电视屏幕的原色之一;谁知道结核菌会在你的电视机里呢!一些铽化合物也很不寻常，因为它们表现出一种称为摩擦发光的现象。这是一个晶体固体化合物断裂时发光的过程，例如晶格断裂将导致明亮的绿色光的发射，可以看到。含Tb化合物的摩擦发光可用于光纤传感器，用于测量机械应力的变化，如压力、应变、振动和声发射，并已被提议用于监测飞机机翼的结构应力!

分子铽化合物也被发现用于生物和医学研究。铽化合物的绿色发射寿命很长，通常在毫秒级，这意味着在生物分子的荧光衰减很久之后，它仍然可以被检测到，因此可以用作生物探针来显示某些事件。分子Tb化合物的发光可以通过对分子的化学操作来开启和关闭，这已被用于制造测量分压的传感器氧气为例。其他结核化合物已用于药物的测定和定量，用于DNA和RNA测定，用于蛋白质结构的测定，目前正在开发用于体外细胞成像的探针，以帮助包括癌症在内的疾病的早期发现和治疗。最后，Tb荧光粉也被用作防伪油墨，并被发现在防伪欧元纸币中，尽管铕可能在这一作用上更出名。

除了神奇的绿色，铽还在一种叫做Terfenol-D的合金中发挥了重要作用。Terfenol-D是一种Tb、Fe和Dy的合金，是一种在磁场中改变形状的材料;也就是磁致伸缩。它被商用在一款名为“SoundBug”的扬声器中，可以将任何平面变成扬声器!该设备的工作原理是通过振动放置在其上的任何材料，如桌子或书桌，使其成为扬声器。

那么，电视屏幕、欧元纸币、摩擦发光和SoundBug扬声器有什么共同之处呢?当然是铽了!所以，现在当有人问我哪个镧系元素是我最喜欢的，我不得不说铽绝对是其中之一，它肯定一点也不无聊!

米拉Senthilingam

不，如果它有助于电视、扬声器和货币的出现，那就一点也不无聊。以上是曼彻斯特大学的Louise Natrajan对铽多种用途的解释。下周会有一个特别的惊喜，因为我们有一个新元素，它甚至还没有正式命名。

西格德霍夫曼

1996年，我们开始在粒子加速器内制造112号元素。我们轰炸了引领目标，有82个质子，a锌一个含有30个质子的束流持续了一周，并且能够探测到一个含有112个质子的元素的单个原子:112号元素。

米拉Senthilingam

112号元素的发现者之一西格德·霍夫曼将解释这种新元素的化学性质，并透露他和他在德国GSI赫尔莫特重离子研究中心的团队希望为它命名。为了找到答案，请加入我们下周的节目元素中的化学．我是Meera Senthilingam，来自thenakedscientists.com谢谢大家的聆听。