اكتشاف عنصر التربيوم

في الكيمياء يعد عنصر التيربيوم (Terbium) أحد العناصر الكيميائية، ويمتلك الرمز Tb ورقم ذري مقداره 65 في الجدول الدوري، كما ويُصنف العنصر على أنه أحد عناصر اللانثانيدات، وهو يكون على شكل مادة صلبة في درجة حرارة الغرفة.

اكتشاف عنصر التربيوم

اسم التيربيوم مشتق من قرية (Ytterby) الواقعة في في السويد، حيث تم العثور على معدن اليوتوربيت لأول مرة وهو عبارة عن معدن مصدر عنصر التيربيوم، لقد اكتشف الجراح والكيميائي السويدي كارل جوستاف موساندر عنصر التيربيوم في عام 1843 ميلادي في ملح الإيتريوم، والذي حله إلى ثلاثة عناصر.

أطلق على أحد من العناصر اسم الإيتريوم، وهو عبارة عن ملح وردي اللون أسماه التيربيوم وبيروكسيد أصفر داكن أطلق عليه اسم الإربيوم، وفي عام 1862 ميلادي أعاد الكيميائي السويسري مارك ديلافونتين فحص الإيتريوم ووجد بيروكسيد أصفر، ونظرًا لأن الاسم الإربيوم قد تم تعيينه الآن للأكسيد ذو اللون الوردي فقد أعاد تقديم اسم التيربيوم للبيروكسيد الأصفر، وهكذا تم الآن تبديل الأسماء الأصلية المعطاة لعينات كلا من الإربيوم والتيربيوم.

الغادولينيت المعدني ((Ce، La، Nd، Y) 2FeBe2Si2O10) والذي قد تم اكتشافه في محجر بالقرب من مدينة السويد، حيث أنه كان مصدرًا لعدد كبير من العناصر الأرضية النادرة، وفي عام 1843 ميلادي تمكن الكيميائي السويدي كارل جوستاف موساندر من فصل معدن الغادولينيت إلى ثلاث مواد أطلق عليها اسم الإيتريا والإربيا والتيربيا.

كما هو متوقع بالنظر إلى أوجه التشابه بين أسمائهم وخصائصهم، سرعان ما خلط العلماء بين كلا من (erbia) و (terbia)، وبحلول عام 1877 ميلادي قاموا بعكس أسماءهم. ما سماه مساندر (erbia) يسمى الآن (terbia) والعكس بالعكس، ومن خلال هاتين المادتين اكتشف موساندر عنصرين جديدين وهما عنصري التيربيوم والإربيوم.

في هذه الأيام فإنه من الممكن الحصول على عنصر التيربيوم من معادن الزينوتيم (YPO4) والأوكسينيت ((Y ،Ca ،Er ،La، Ce ، U ،Th) (Nb ،Ta ،Ti) 2O6)، ولكن يتم الحصول عليها بشكل أساسي من خلال عملية التبادل الأيوني من رمل المونازيت ((Ce، La، Th، Nd، Y) PO4)، وهو عبارة عن مادة غنية بالعناصر الأرضية النادرة، والتي تحتوي عادةً على ما يصل إلى نسبة 0.03٪ من عنصر التيربيوم.

عنصر التيربيوم هو عبارة عن أحد العناصر التي تقع ضمن مجموعة عناصر اللانثانيدات أو “الأرض النادرة”، حيث تتواجد هذه العناصر عادة في معدن السيرييت ومعدن الغادولينيت والمعادن الأخرى إلى جانب العناصر الأرضية النادرة الأخرى، كما أنه يتم استعادته تجاريًا من معدن المونازيت الذي يوجد فيه إلى حد نسبة 0.03٪ من معدن الزينوتيم ومن الأوكسينيت، وهو عبارة عن أكسيد معقد يحتوي على نسبة 1٪ أو أكثر من التيربيا.

معدن التيربيوم مستقر بشكل معقول في الهواء، كما وإنه عبارة عن معدن فضي رمادي، ويتسم بالمرونة، مطيل ولين بدرجة كافية ليتم قطعه بالسكين، كما أنه يوجد تعديلين بلوريين مع درجة حرارة تحول تبلغ 1289 درجة مئوية، ولقد تم التعرف على واحد وعشرين نظيرًا ذات كتل ذرية تتراوح من الكتلة 145 إلى الكتلة 165، أكسيد التيربيوم يمتلك لون الشوكولاتة أو لون كستنائي غامق.

يستخدم عنصر التيربيوم من أجل تخدير بعض أنواع الأجهزة ذات الحالة الصلبة بالإضافة إلى ثاني أكسيد الزركونيوم (ZrO2) كمثبت بلوري في خلايا الوقود التي تعمل في درجات حرارة عالية، التربيا هي المادة التي أعيدت تسميتها، والتي اكتشفها موساندر وهي في الأصل عبارة عن أكسيد التيربيوم ذو الصيغة الكيميائية (Tb2O3) وهي أحد مركبات التربيوم، ومن الممكن أن يتم استخدامها كمنشط للفوسفور الأخضر في أنابيب التلفزيون.

كما أنه يتم استخدام مركب بورات تيربيوم الصوديوم، وهو عبارة عن مركب آخر من مركبات التيربيوم لصنع ضوء الليزر، ويستخدم أيضا في الأجهزة ذات الحالة الصلبة، كما ويمكن أن يتم استخدامه مع مركب ثاني أكسيد الزركونيوم (ZrO2) كمثبت بلوري لخلايا الوقود التي تعمل في درجات حرارة مرتفعة، وتم العثور على عدد قليل من الاستخدامات الأخرى أيضا.

معلومات عامة عن التيربيوم

• في الحقيقة لا يُعرف سوى القليل عن سمية التيربيوم، لذا فإنه يجب التعامل معها بحذر كما هو الحال مع عناصر اللانثانيدات الأخرى.

• لقد تم عزل عنصر التيربيوم فقط في السنوات الأخيرة مع تطوير تقنيات التبادل الأيوني لفصل العناصر الأرضية النادرة، حيث أنه كما هو الحال مع المعادن الأرضية النادرة الأخرى يمكن أن يتم إنتاجه عن طريق عملية اختزال الكلوريد اللامائي أو الفلورايد بمعدن الكالسيوم في التنتالوم البوتقة، إذ يمكن أن تتم عملية إزالة شوائب الكالسيوم والتانتالوم عن طريق إعادة الصهر بالتفريغ، علما أن هناك عدة طرق أخرى ممكنة للعزل.

• يتم استخدام النظير (¹⁴⁹Tb) مع نصف عمر مقداره 4.1 ساعة في عملية العلاج الإشعاعي المستهدف باستخدام جزيئات ألفا، وذلك لتسمية المقارنات المناعية المشعة في علاجات السرطان.

• كما ويتم استخدام النظير (¹⁶¹Tb) بعمر نصف مقداره 6.9 أيام متصل بمركب حيوي (وهو عبارة عن جزيئين مرتبطين تساهميًا أحدهما أو أكثر يكون عبارة عن جزيء حيوي) في علاج السرطان كعلاج إشعاعي مستهدف للخلايا السرطانية.

• يتم استخدام النظير (¹⁶¹Tb) من أجل عملية التصوير؛ وذلك لأنه يسمح بالمراقبة عبر الإنترنت لتوزيعها باستخدام كاميرات جاما.

• يتم إنتاج النظير (¹⁴⁹Tb) بواسطة التفاعل (¹⁴²Nd(¹²C,5n) ¹⁴⁹Dy) والذي يتبعه تفاعل تلاشي البوزيترون اللاحق (⁺¹⁴⁹Dy→ ¹⁴⁹Tb+β)، كما ويمكن أن يتم إنتاجه أيضًا عن طريق التفاعل (¹⁴¹Pr(¹²C,4n) ¹⁴⁹Tb)، إذ أن هندسة الحزمة مهمة للحصول على عائد مرضي يبلغ النظير (¹⁴⁹Tb).

• بالنسبة للدور البيولوجي لمعدن التيربيوم: التيربيوم ليس له دور بيولوجي معروف، كما أن له سمية منخفضة.

• أما بالنسبة للوفرة الطبيعية فإنه من الممكن أن تتم استعادة التيربيوم من معدن المونازيت ومعدن الباستنيسيت عن طريق عملية التبادل الأيوني واستخراج المذيبات، إذ يتم الحصول عليه أيضًا من معدن الأوكسينيت وهو عبارة عن أكسيد مركب يحتوي على ما يساوي نسبة 1٪ أو أكثر من عنصر التربيوم.

• عادة ما يتم إنتاج المعدن تجاريًا عن طريق عملية اختزال الفلوريد اللامائي أو الكلوريد بمعدن الكالسيوم في ظل فراغ، من الممكن أيضًا أن يتم إنتاج المعدن عن طريق عملية التحليل الكهربائي لأكسيد التيربيوم في كلوريد الكالسيوم المصهور.

• الآثار الصحية للتيربيوم: لا يلعب التيربيوم دورًا ثنائيًا فقد يكون سامًا بشكل معتدل عن طريق الابتلاع، أما بالنسبة لمسحوق التيربيوم ومركب التيربيوم فهما مزعجان للغاية إذا لامس أي منهما الجلد أو العينين، وفي الحقيقة لم يتم التحقيق في سميته بالتفصيل.

• أما بالنسبة للآثار البيئية للتربيوم لا يشكل التيربيوم أي تهديد بيئي سواء للنباتات أو الحيوانات.