Terbium wird in Sternen hauptsächlich durch den s-Prozess (langsame Neutroneneinfang) synthetisiert, der in AGB-Sternen (asymptotische Riesen) mit niedriger bis mittlerer Masse stattfindet. Im Gegensatz zu Europium, das vom r-Prozess dominiert wird, zeigt Terbium einen signifikanten Beitrag des s-Prozesses, der auf etwa 70-80% seiner solaren Häufigkeit geschätzt wird. Der Rest stammt aus dem r-Prozess (schneller Neutroneneinfang) während explosiver Ereignisse wie Supernovae. Diese gemischte, aber s-prozessdominierte Herkunft klassifiziert es unter den "mittleren Seltenen Erden".
Die kosmische Häufigkeit von Terbium beträgt etwa 1,7×10⁻¹² Mal die von Wasserstoff in der Anzahl der Atome, was es etwa 1,4 Mal häufiger als Gadolinium, aber 5 bis 6 Mal weniger häufig als Cer macht. Diese relative Seltenheit erklärt sich durch seine Position im "Tal" der Häufigkeiten der schweren Seltenen Erden und durch die Tatsache, dass sein Kern eine ungerade Anzahl von Protonen (65) besitzt, was seine Häufigkeit gemäß der Oddo-Harkins-Regel tendenziell verringert (Elemente mit geradem Z sind im Allgemeinen häufiger als ihre Nachbarn mit ungeradem Z).
Terbium ist ein wichtiger Tracer des s-Prozesses in der Astrophysik. Seine relative Häufigkeit im Vergleich zu anderen Lanthanoiden in Sternen verschiedener Generationen ermöglicht die Quantifizierung des Beitrags von AGB-Sternen zur chemischen Anreicherung der Galaxie. Sterne, die mit s-Prozess-Elementen angereichert sind (wie Barium-Sterne), zeigen oft hohe Tb/Eu-Verhältnisse, was für eine vom s-Prozess dominierte Nukleosynthese im Gegensatz zum r-Prozess charakteristisch ist. Die Untersuchung von Terbium in metallarmen Sternen hilft, das Auftreten der ersten AGB-Sterne im Universum zu datieren.
Die Detektion von Terbium in Sternatmosphären ist besonders schwierig aufgrund der Schwäche und Überlappung seiner Spektrallinien mit denen anderer Elemente. Die Linien des Tb II-Ions (einfach ionisiertes Terbium) sind am zugänglichsten, erfordern jedoch hochauflösende Spektren mit hohem Signal-Rausch-Verhältnis. Trotz dieser Schwierigkeiten wurde Terbium in einigen Sternen des galaktischen Halos und in mit s-Prozess-Elementen angereicherten Sternen nachgewiesen. Diese Nachweise liefern wertvolle Einschränkungen für Modelle der stellaren Nukleosynthese und der relativen Effizienz der s- und r-Prozesse bei der Produktion schwerer Seltener Erden.
Terbium ist nach dem schwedischen Dorf Ytterby benannt, das auf der Insel Resarö in der Nähe von Stockholm liegt. Dieses kleine Dorf besitzt einen Feldspat- und Quarzsteinbruch, der mehrere seltene Erden enthaltende Minerale lieferte. Ytterby ist berühmt dafür, nicht weniger als vier Elementen seinen Namen gegeben zu haben: Yttrium (Y), Terbium (Tb), Erbium (Er) und Ytterbium (Yb). Der Name "Terbium" wurde in Analogie zu den anderen in den Mineralien dieser Lokalität entdeckten Elementen gebildet.
Terbium wurde 1843 vom schwedischen Chemiker Carl Gustaf Mosander (1797-1858) entdeckt, der am Karolinska-Institut in Stockholm arbeitete. Mosander untersuchte ein Yttria-Mineral (Yttriumoxid) aus Ytterby. Nach mehrfachen fraktionierten Kristallisationen gelang es ihm, dieses Oxid in drei verschiedene Verbindungen zu trennen, die er Yttria (weiß), Erbia (rosa) und Terbia (gelb) nannte. Die von ihm isolierte "Terbia" enthielt hauptsächlich Terbiumoxid, obwohl die vollständige Reinigung des Elements mehrere weitere Jahrzehnte dauerte.
Über mehrere Jahre herrschte Verwirrung über die Namen "Terbia" und "Erbia". Einige Chemiker vertauschten die Bezeichnungen und nannten das, was wir heute Erbia (Erbiumoxid) nennen, "Terbia" und umgekehrt. Erst am Ende des 19. Jahrhunderts wurde die Nomenklatur endgültig gemäß Mosanders ursprünglicher Entdeckung festgelegt. Die Isolierung von relativ reinem metallischem Terbium gelang erstmals 1905 durch den französischen Chemiker Georges Urbain, der eine Elektrolyse von geschmolzenen Terbiumsalzen durchführte.
Terbium ist in der Erdkruste mit einer durchschnittlichen Konzentration von etwa 1,2 ppm (parts per million) vorhanden, was es zu einem der seltensten Lanthanoide macht, vergleichbar mit Lutetium und Thulium. Es ist etwa 5 Mal weniger häufig als Gadolinium. Die wichtigsten Terbium-haltigen Minerale sind Bastnäsit ((Ce,La,Nd,Tb)CO₃F) und Monazit ((Ce,La,Nd,Tb,Th)PO₄), in denen es typischerweise 0,02 bis 0,1% des gesamten Gehalts an Seltenen Erden ausmacht, und Xenotim (YPO₄), in dem es konzentrierter sein kann.
Die weltweite Produktion von Terbiumoxid (Tb₄O₇) beträgt etwa 10 bis 15 Tonnen pro Jahr, was es zu einem der am wenigsten produzierten Seltenerdoxide in Bezug auf die Masse macht. Aufgrund seiner Seltenheit und hochwertigen Anwendungen ist Terbium eines der teuersten Seltenerdmetalle, mit typischen Preisen von 1.000 bis 2.000 Dollar pro Kilogramm Oxid (oder mehr bei Nachfragespitzen). China dominiert die Produktion mit über 90% des weltweiten Gesamtvolumens.
Metallisches Terbium wird hauptsächlich durch metallothermische Reduktion von Terbiumfluorid (TbF₃) mit metallischem Kalzium in einer inerten Argonatmosphäre hergestellt. Die jährliche weltweite Produktion von metallischem Terbium beträgt etwa 5 bis 10 Tonnen. Das Recycling von Terbium aus gebrauchten Leuchtstofflampen und Magneten ist technisch möglich und wirtschaftlich interessant aufgrund seines hohen Preises, aber die Infrastruktur für das Recycling im großen Maßstab ist noch begrenzt.
Terbium (Symbol Tb, Ordnungszahl 65) ist das neunte Element der Lanthanoid-Reihe, das zu den Seltenen Erden des f-Blocks des Periodensystems gehört. Sein Atom hat 65 Protonen, 94 Neutronen (für das einzige stabile Isotop \(\,^{159}\mathrm{Tb}\)) und 65 Elektronen mit der Elektronenkonfiguration [Xe] 4f⁹ 6s². Diese Konfiguration verleiht Terbium seine charakteristischen magnetischen und lumineszierenden Eigenschaften.
Terbium ist ein grau-silbernes, dehnbares, duktiles Metall, das weich genug ist, um mit einem Messer geschnitten zu werden. Es hat eine hexagonal dichteste Kugelpackung (hcp) Kristallstruktur bei Raumtemperatur. Terbium ist stark paramagnetisch und wird unter 230 K (-43 °C) antiferromagnetisch, dann unter 220 K (-53 °C) ferromagnetisch. Seine Curie-Temperatur beträgt 222 K (-51 °C). Obwohl diese Temperaturen weit unter Raumtemperatur liegen, ist Terbium in magnetostriktiven Legierungen wie Terfenol-D (Tb-Dy-Fe) entscheidend, die bei Raumtemperatur außergewöhnliche magnetische Eigenschaften aufweisen.
Terbium schmilzt bei 1356 °C (1629 K) und siedet bei 3230 °C (3503 K). Wie die meisten Lanthanoide hat es hohe Schmelz- und Siedepunkte. Terbium durchläuft eine allotrope Umwandlung bei 1289 °C, bei der seine Kristallstruktur von hexagonal dichtester Kugelpackung (hcp) zu kubisch raumzentriert (krz) wechselt. Seine elektrische Leitfähigkeit ist gering, etwa 30 Mal niedriger als die von Kupfer. Terbium zeigt auch einen riesigen Magnetowiderstand bei niedrigen Temperaturen.
Terbium ist bei Raumtemperatur in trockener Luft relativ stabil, oxidiert aber langsam zu Tb₄O₇ (einer Mischung aus Tb₂O₃ und TbO₂). Es oxidiert schneller, wenn es erhitzt wird. Terbium reagiert langsam mit kaltem Wasser und schneller mit heißem Wasser unter Bildung von Terbium(III)-hydroxid Tb(OH)₃ und Freisetzung von Wasserstoff. Es löst sich leicht in verdünnten Mineralsäuren. Metallisches Terbium muss unter Mineralöl oder in einer inerten Atmosphäre aufbewahrt werden, um eine allmähliche Oxidation zu verhindern.
Schmelzpunkt von Terbium: 1629 K (1356 °C).
Siedepunkt von Terbium: 3503 K (3230 °C).
Curie-Temperatur von Terbium: 222 K (-51 °C) - ferromagnetisch darunter.
Néel-Temperatur (antiferromagnetischer Übergang): 230 K (-43 °C).
Kristallstruktur bei Raumtemperatur: Hexagonal dichteste Kugelpackung (hcp).
| Isotop / Notation | Protonen (Z) | Neutronen (N) | Atommasse (u) | Natürliche Häufigkeit | Halbwertszeit / Stabilität | Zerfall / Anmerkungen |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Terbium-159 — \(\,^{159}\mathrm{Tb}\,\) | 65 | 94 | 158,925346 u | ≈ 100 % | Stabil | Einziges natürliches stabiles Isotop von Terbium. Hat 94 Neutronen und ist leicht spaltbar. |
| Terbium-157 — \(\,^{157}\mathrm{Tb}\,\) | 65 | 92 | 156,924023 u | Synthetisch | ≈ 71 Jahre | Radioaktiv (EC). Wird in der Forschung und als Quelle für die Produktion medizinischer Isotope verwendet. |
| Terbium-158 — \(\,^{158}\mathrm{Tb}\,\) | 65 | 93 | 157,925413 u | Synthetisch | ≈ 180 Jahre | Radioaktiv (EC, β⁺). Gammastrahler, der in der Forschung und Neutronenaktivierungsanalyse verwendet wird. |
| Terbium-160 — \(\,^{160}\mathrm{Tb}\,\) | 65 | 95 | 159,927167 u | Synthetisch | ≈ 72,3 Tage | Radioaktiv (β⁻). Wird in Kernreaktoren produziert, in der Forschung und Nuklearmedizin verwendet. |
| Terbium-161 — \(\,^{161}\mathrm{Tb}\,\) | 65 | 96 | 160,929369 u | Synthetisch | ≈ 6,91 Tage | Radioaktiv (β⁻). Niederenergie-Betastrahler, untersucht für gezielte Therapieanwendungen (Strahlentherapie). |
N.B. :
Elektronenschalen: Wie die Elektronen um den Kern organisiert sind.
Terbium hat 65 Elektronen, die auf sechs Elektronenschalen verteilt sind. Seine Elektronenkonfiguration [Xe] 4f⁹ 6s² hat neun Elektronen in der 4f-Unterschale. Diese Konfiguration kann auch wie folgt geschrieben werden: K(2) L(8) M(18) N(18) O(27) P(2), oder vollständig: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f⁹ 5s² 5p⁶ 6s².
K-Schale (n=1): enthält 2 Elektronen in der 1s-Unterschale. Diese innere Schale ist vollständig und sehr stabil.
L-Schale (n=2): enthält 8 Elektronen, verteilt auf 2s² 2p⁶. Diese Schale ist vollständig und bildet eine Edelgaskonfiguration (Neon).
M-Schale (n=3): enthält 18 Elektronen, verteilt auf 3s² 3p⁶ 3d¹⁰. Diese vollständige Schale trägt zur elektronischen Abschirmung bei.
N-Schale (n=4): enthält 18 Elektronen, verteilt auf 4s² 4p⁶ 4d¹⁰. Diese Schale bildet eine stabile Struktur.
O-Schale (n=5): enthält 27 Elektronen, verteilt auf 5s² 5p⁶ 4f⁹ 5d⁰. Die neun 4f-Elektronen verleihen Terbium seine charakteristischen magnetischen und lumineszierenden Eigenschaften.
P-Schale (n=6): enthält 2 Elektronen in der 6s²-Unterschale. Diese Elektronen sind die äußeren Valenzelektronen von Terbium.
Terbium hat effektiv 11 Valenzelektronen: neun 4f⁹-Elektronen und zwei 6s²-Elektronen. Terbium zeigt hauptsächlich den +3-Oxidationszustand, der bei weitem der stabilste und häufigste ist. In diesem Zustand verliert Terbium seine beiden 6s-Elektronen und ein 4f-Elektron, um das Tb³⁺-Ion mit der Elektronenkonfiguration [Xe] 4f⁸ zu bilden. Dieses Ion hat acht Elektronen in der 4f-Unterschale und zeigt eine charakteristische intensive grüne Lumineszenz.
Terbium kann auch Verbindungen im +4-Oxidationszustand bilden, obwohl diese viel weniger stabil sind und oxidierende Bedingungen erfordern. Das Tb⁴⁺-Ion hat die Konfiguration [Xe] 4f⁷ (halbgefüllt), die ihm eine gewisse Stabilität verleiht, ähnlich der des Gd³⁺-Ions. Terbium(IV)-Verbindungen wie TbO₂ (Terbiumdioxid) existieren, sind aber starke Oxidationsmittel und zersetzen sich leicht unter Freisetzung von Sauerstoff. Einige seltene Terbium(II)-Verbindungen wurden ebenfalls unter extremen Bedingungen synthetisiert, sind aber sehr instabil.
Die Chemie von Terbium wird somit vom +3-Zustand dominiert. Das Tb³⁺-Ion hat einen Ionenradius von 106,3 pm (für die Koordinationszahl 8) und bildet in wässriger Lösung farblose oder schwach gefärbte (blassgelbe) Komplexe. Seine Koordinationschemie ist reichhaltig, mit einer Vorliebe für Sauerstoff-Donor-Liganden. Die lumineszierenden Eigenschaften von Tb³⁺ werden besonders in technologischen Anwendungen genutzt.
Metallisches Terbium oxidiert langsam an trockener Luft bei Raumtemperatur und bildet eine dünne Oxidschicht, die das darunterliegende Metall teilweise schützt. Beim Erhitzen über 150-200 °C beschleunigt sich die Oxidation, und Terbium verbrennt zu dem hauptsächlich gemischten Oxid Tb₄O₇ (entspricht Tb₂O₃·TbO₂): 8Tb + 7O₂ → 2Tb₄O₇. In fein pulverisierter Form ist Terbium pyrophor und kann sich an der Luft spontan entzünden. Terbium(III)-oxid Tb₂O₃ kann durch Reduktion von Tb₄O₇ unter einer Wasserstoffatmosphäre bei hoher Temperatur gewonnen werden.
Terbium reagiert langsam mit kaltem Wasser und schneller mit heißem Wasser unter Bildung von Terbium(III)-hydroxid Tb(OH)₃ und Freisetzung von Wasserstoffgas: 2Tb + 6H₂O → 2Tb(OH)₃ + 3H₂↑. Das Hydroxid fällt als gallertartiger, weißer, schwer löslicher Feststoff aus. Wie bei anderen Lanthanoiden ist die Reaktion nicht so heftig wie bei Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen, aber sie ist bemerkenswert und kann über einen längeren Zeitraum beobachtet werden, wenn das Metall Feuchtigkeit ausgesetzt ist.
Terbium reagiert mit allen Halogenen unter Bildung der entsprechenden Trihalogenide: 2Tb + 3F₂ → 2TbF₃ (weißes Fluorid); 2Tb + 3Cl₂ → 2TbCl₃ (weißes Chlorid). Terbium löst sich leicht in verdünnten Mineralsäuren (Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure) unter Wasserstoffentwicklung und Bildung der entsprechenden Tb³⁺-Salze: 2Tb + 6HCl → 2TbCl₃ + 3H₂↑.
Terbium reagiert mit Wasserstoff bei mäßigen Temperaturen (300-400 °C) unter Bildung von TbH₂, dann TbH₃ bei höheren Temperaturen. Mit Schwefel bildet es das Sulfid Tb₂S₃. Bei hohen Temperaturen (>1000 °C) reagiert es mit Stickstoff unter Bildung des Nitrids TbN und mit Kohlenstoff unter Bildung des Carbids TbC₂. Terbium bildet auch zahlreiche Koordinationskomplexe mit organischen Liganden, die insbesondere in lumineszierenden Markern und optischen Materialien genutzt werden.
Die bemerkenswerteste Eigenschaft von Terbium ist seine intensive grüne Lumineszenz. Das Tb³⁺-Ion ist eines der lumineszierendsten Lanthanoid-Ionen und emittiert hellgrünes Licht hauptsächlich um 545 nm (⁵D₄ → ⁷F₅-Übergang), wenn es durch UV (oft um 254 nm oder 365 nm) angeregt wird. Diese reine grüne Emission mit hoher Quanteneffizienz (bis zu 90% in optimalen Matrizen wie Oxiden oder Fluoriden) macht Terbium zum Standard-Grünleuchtstoff für viele Anwendungen. Die Emission besteht tatsächlich aus mehreren schmalen Linien, die Übergängen zu verschiedenen ⁷FJ-Niveaus (J=6,5,4,3...) entsprechen, wobei die Linie bei 545 nm die intensivste ist.
Die Anwendung, die Terbium berühmt machte, war seine Verwendung als Hauptaktivator in den grünen Leuchtstoffen von hoch effizienten, farbwiedergabetreuen "Dreistoff"-Leuchtstofflampen. Der Standardleuchtstoff ist Lanthan- und Cerphosphat, dotiert mit Terbium: LaPO₄:Ce³⁺,Tb³⁺ (oft LAP genannt). In diesem Material absorbieren Ce³⁺-Ionen die UV-Strahlung des Quecksilbers (254 nm) effizient und übertragen die Energie auf benachbarte Tb³⁺-Ionen, die dann hellgrünes Licht bei 545 nm emittieren. Kombiniert mit blauen (BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺) und roten (Y₂O₃:Eu³⁺) Leuchtstoffen erzeugt es hochwertiges weißes Licht mit einem Farbwiedergabeindex (CRI) von über 80.
Der Leuchtstoff LaPO₄:Ce³⁺,Tb³⁺ weist eine außergewöhnliche Quantenausbeute auf (fast 100% unter optimalen Bedingungen), eine hohe thermische und chemische Stabilität und eine reine grüne Farbe. Eine typische 20-Watt-Kompaktleuchtstofflampe enthält etwa 50-100 Milligramm dieses Leuchtstoffs, was einigen Milligramm Terbium entspricht. Diese Anwendung stellte jahrzehntelang den größten Anteil des weltweiten Terbiumverbrauchs dar, bevor sie schrittweise durch LEDs ersetzt wurde. Die Lichtausbeute von Dreistoff-Leuchtstofflampen erreicht 80-100 Lumen pro Watt, das 4- bis 5-fache von Glühlampen.
Mit dem Aufkommen von weißen LEDs hat Terbium neue Anwendungen in Leuchtstoffkonvertern gefunden. Für reine grüne LEDs werden Materialien wie Strontium-Aluminium-Silikat, dotiert mit Terbium (SrAl₂O₄:Tb³⁺), oder Terbium-dotiertes YAG verwendet. In weißen LEDs ermöglichen Mischungen von Leuchtstoffen, die Terbium (grün) mit blauen und roten Leuchtstoffen enthalten, ein vollständiges Spektrum und einen hohen CRI. Die Forschung läuft, um Terbium-dotierte Nitrid- oder Oxinitrid-Leuchtstoffe zu entwickeln, die eine bessere Stabilität bei hohen Temperaturen und eine erhöhte Effizienz bieten.
Magnetostriktion ist die Eigenschaft bestimmter Materialien, ihre Form oder Abmessungen unter dem Einfluss eines Magnetfelds zu ändern. Terfenol-D (Handelsname, abgeleitet von TERbium, FE (Eisen), Naval Ordnance Laboratory und D für Dysprosium) ist eine Legierung mit der ungefähren Zusammensetzung Tb0,3Dy0,7Fe₂, die bei Raumtemperatur eine riesige Magnetostriktion aufweist. Es kann sich unter dem Einfluss eines Magnetfelds um bis zu 0,1 bis 0,2% seiner Länge ausdehnen oder zusammenziehen, was etwa 50- bis 100-mal mehr ist als bei herkömmlichen magnetostriktiven Materialien wie Nickel.
Terfenol-D ist eine Legierung auf Basis von Seltenerdmetallen (Terbium und Dysprosium) und Eisen. Die Kombination von Terbium und Dysprosium ermöglicht die Anpassung der magnetischen Eigenschaften, um eine optimale Magnetostriktion bei Raumtemperatur zu erreichen, während die magnetische Anisotropie minimiert wird. Eisen sorgt für die magnetische Kopplung. Die Legierung liegt meist in Form von Einkristallen oder texturierten Materialien vor, um den Effekt in einer bevorzugten Richtung zu maximieren. Der Terbiumgehalt ist entscheidend für die Leistung, trägt aber erheblich zu den hohen Materialkosten bei.
Terfenol-D wird in Präzisionsaktoren (Sonarwandler, magnetisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzsysteme, Mikro- und Nanopositioniersysteme), Sensoren (Kraft- und Drehmomentsensoren, Hydrophone), Ultraschallwandler (medizinische Bildgebung, Ultraschallreinigung) und Schwingungskontrollsysteme (aktive Dämpfung) eingesetzt. Seine Fähigkeit, magnetische Energie in mechanische Bewegung (und umgekehrt) mit großer Kraft, schneller Reaktion und hoher Präzision umzuwandeln, macht es zu einem einzigartigen Material für viele Hochtechnologieanwendungen. Ein typischer Aktor kann einige Gramm bis mehrere hundert Gramm Terfenol-D enthalten.
Organische Terbiumkomplexe (in der Regel mit β-Diketonat-Liganden) zeigen eine intensive grüne Lumineszenz unter UV-Bestrahlung und eine lange Fluoreszenzlebensdauer (im Millisekundenbereich), was sie ideal für Sicherheitsanwendungen macht. Sie werden in Druckfarben für Banknoten, Pässe, Ausweiskarten, pharmazeutische Etiketten und Luxusgüter verwendet. Die grüne Lumineszenz von Terbium wird oft mit der roten Lumineszenz von Europium kombiniert, um komplexe Farbeffekte zu erzeugen, die schwer zu reproduzieren sind.
Terbium-dotierte Nanopartikel oder Mikrokugeln können in Materialien (Kunststoffe, Farben, Tinten) eingebettet werden, um unsichtbare Marker zu schaffen, die mit dem bloßen Auge nicht sichtbar sind, aber durch UV-Fluoreszenz nachweisbar sind. Diese Marker ermöglichen die Rückverfolgbarkeit von Produkten, Authentifizierung und Fälschungsschutz. Die einzigartige spektrale Signatur von Terbium (charakteristische schmale Linien) ermöglicht eine eindeutige Identifizierung. Fortgeschrittenere Systeme verwenden spezifische Verhältnisse von Seltenerd-Ionen (einschließlich Terbium), um lumineszierende "Barcodes" zu erzeugen.
Terbium-Chelate (z. B. mit EDTA oder Derivaten) zeigen eine langlebige Fluoreszenz, die ihre Detektion mit zeitaufgelösten Messverfahren ermöglicht. Diese Methode eliminiert effektiv die kurzlebige Hintergrundfluoreszenz von biologischen Komponenten und erhöht die Empfindlichkeit der Assays erheblich. Zeitaufgelöste Fluoreszenz-Immunoassays (TRFIA) mit Terbium werden zur Messung von Hormonen, Tumormarkern, viralen Antigenen usw. mit sehr niedrigen Nachweisgrenzen eingesetzt.
Terbium-Komplexe werden als Kontrastmittel für die Magnetresonanztomographie (MRT) untersucht, obwohl sie weniger wirksam sind als Gadolinium-basierte Mittel. Terbium-161 (⁶¹Tb) ist ein radioaktives Beta-emittierendes Isotop, das für die gezielte Krebstherapie (Theranostik) untersucht wird, insbesondere wenn es an Moleküle gekoppelt ist, die spezifisch Tumorzellen ansteuern. Die Forschung an Terbium-dotierten Nanopartikeln für optische Bildgebung und Therapie ist ebenfalls aktiv.
Terbium und seine Verbindungen zeigen eine moderate chemische Toxizität, ähnlich wie andere Lanthanoide. Lösliche Terbiumsalze können Haut-, Augen- und Atemwegsreizungen verursachen. Das Einatmen von Terbiumverbindungsstäuben kann zu Lungenreizungen führen. Toxikologische Studien zeigen eine niedrige bis moderate akute Toxizität, mit medianen letalen Dosen (LD50) für Terbiumsalze, die typischerweise über 500-1000 mg/kg bei Nagetieren über den oralen Weg liegen. Keine karzinogenen, mutagenen oder teratogenen Effekte wurden für Terbium eindeutig nachgewiesen.
Wie andere Lanthanoide reichert sich aufgenommenes oder injiziertes Terbium hauptsächlich in der Leber und im Knochenskelett an. Seine biologische Halbwertszeit ist lang (mehrere Jahre für den Knochenanteil). Terbium hat keine bekannte biologische Rolle und wird nicht als essentielles Element betrachtet. Aufgrund seiner begrenzten direkten Verwendung beim Menschen (außer als Tracer in der Forschung) ist die Exposition der Allgemeinbevölkerung extrem niedrig und stammt hauptsächlich aus diffusen Umweltquellen.
Die Hauptumweltbedenken sind mit dem Abbau und der Raffination von Seltenen Erden im Allgemeinen verbunden, nicht speziell mit Terbium. Die Gewinnung von einem Kilogramm Terbium erfordert die Verarbeitung von mehreren hundert Tonnen Erz, was große Mengen an Abfällen, sauren Wässern und manchmal radioaktiven Rückständen (Thorium, Uran) erzeugt. Bergbaustandorte können erhebliche Auswirkungen auf Böden, Gewässer und die Gesundheit der Arbeiter haben, wenn die Praktiken nicht kontrolliert werden.
Terbium wird von der Europäischen Union und den Vereinigten Staaten als "kritischer Rohstoff" eingestuft, aufgrund seiner wirtschaftlichen Bedeutung, strategischen Anwendungen (Verteidigung, Hochtechnologie) und der starken geografischen Konzentration seiner Produktion (China). Das Recycling von Terbium aus gebrauchten Leuchtstofflampen, Magneten und Elektronikschrott ist daher eine Priorität, um die Versorgung zu sichern und die Umweltbelastung zu reduzieren. Recyclingtechniken (Hydrometallurgie, Pyrometallurgie) sind betriebsbereit, erfordern jedoch effiziente Sammel- und Sortierinfrastrukturen. Die aktuellen Recyclingquoten sind niedrig (weniger als 1%), sollten aber mit den Vorschriften für Elektro- und Elektronikaltgeräte (WEEE) und steigenden Preisen zunehmen.
Die berufliche Exposition gegenüber Terbium erfolgt hauptsächlich in Produktionsstätten für Seltene Erden, bei der Herstellung von Leuchtstoffen und in Recyclinganlagen. Es gibt keine spezifischen berufsbedingten Expositionsgrenzwerte für Terbium in den meisten Ländern. Allgemeine Empfehlungen für Seltene-Erden-Stäube gelten (typischerweise 5-10 mg/m³ für einatembare Stäube). Persönliche Schutzausrüstung (Masken, Handschuhe) und angemessene Belüftung sind in Umgebungen erforderlich, in denen Terbiumverbindungsstäube oder -aerosole wahrscheinlich vorhanden sind.
