Crucial na transição energética

O térbio é um metal prateado claro pertencente ao grupo terras raras, com símbolo Tb, número atômico 65 e massa atômica aproximada de 158 u. É maleável e dúctil, podendo ser estirado em fios sem se romper, além de ser suficientemente macio que pode ser cortado com uma faca.

Em contato com o ar, é relativamente estável, embora forme gradualmente uma camada superficial de óxido. Não possui função biológica conhecida e, como outros lantanídeos, seus compostos apresentam toxicidade geralmente baixa a moderada.

São conhecidos diversos isótopos de térbio, a maioria dos quais é radioativa. Diferentemente de muitos outros lantanídeos, o elemento ocorre naturalmente com apenas um isótopo estável, o ¹⁵⁹Tb, sendo, portanto, classificado como mono-isotópico.

Além do isótopo estável, existem vários radioisótopos, como ¹⁵⁷Tb, ¹⁵⁸Tb, ¹⁶⁰Tb e ¹⁶¹Tb, que apresentam diferentes meias-vidas e sofrem decaimento radioativo. Alguns desses radioisótopos possuem aplicações em pesquisa científica e na área médica, especialmente em medicina nuclear.

Os 17 elementos das terras raras são divididos em três subgrupos de acordo com sua densidade: leves, médios e pesados. O térbio pertence ao terceiro subgrupo, das terras raras pesadas, juntamente com o disprósio, hólmio, érbio, túlio, itérbio, lutécio, ítrio e escândio. Ele possui elevado valor comercial dentre os elementos pesados das terras raras por ser mais raro e o processo de extração ser mais complexo.

O térbio tem papel importante em tecnologias modernas, especialmente na transição energética e nos transportes, sendo utilizado na produção de ímãs permanentes de alto desempenho, materiais semicondutores, catalisadores e dispositivos a laser, além de aplicações em fósforos para dispositivos de iluminação e telas.

Vídeo da Universidade de Nottingham explica as características do térbio: 

Usos

Na área de energia limpa, a adição de térbio a ímãs de neodímio-ferro-boro (NdFeB) aumenta sua resistência à desmagnetização e melhora significativamente seu desempenho em altas temperaturas. Com isso, a temperatura máxima de operação desses ímãs pode ser elevada de cerca de 80°C para aproximadamente 200°C, que é fundamental para aplicações em veículos elétricos, turbinas eólicas, dispositivos eletrônicos e tecnologias militares.

No setor eletrônico, o térbio é usado como dopante em materiais como fluoreto de cálcio, tungstato de cálcio e molibdato de estrôncio, contribuindo para propriedades ópticas e eletrônicas específicas.

O térbio é também utilizado na dopagem de semicondutores, alterando sua condutividade, e como estabilizador em células a combustível de óxido sólido, especialmente em sistemas baseados em dióxido de zircônio (ZrO₂), que operam em altas temperaturas.

Em iluminação, o óxido de térbio é amplamente utilizado na produção de fósforos verdes para lâmpadas fluorescentes, emitindo uma coloração característica amarelo-esverdeada intensa. Esses fósforos são combinados com emissores azuis (európio divalente) e vermelhos (európio trivalente) para formar sistemas de iluminação tricromática, mais eficientes energeticamente do que as lâmpadas incandescentes. O térbio também é utilizado em lâmpadas de vapor de mercúrio e em materiais ativos para lasers. As aplicações em iluminação representam uma parcela significativa do consumo global desse elemento.

Na área médica, compostos de térbio são utilizados em materiais cintiladores para melhorar a segurança de exames de raios-X, permitindo a obtenção de imagens de alta qualidade com menor exposição à radiação. Além disso, o elemento pode ser usado em cerâmicas avançadas.

O térbio também integra ligas especiais, como o Terfenol-D (composta por térbio, disprósio e ferro), que apresenta elevada magnetostricção, ou seja, capacidade de se expandir ou contrair significativamente sob a ação de um campo magnético. Essa propriedade o torna valioso em sensores, atuadores e dispositivos magneto-mecânicos.

Devido à sua baixa abundância, à complexidade de extração e à alta demanda tecnológica, o térbio é classificado como um material extremamente crítico. Por esse motivo, apresenta elevado valor comercial, podendo chegar a cerca de 1 mil dólares por quilograma no mercado internacional na forma metálica ou como óxido.

Obtenção e produção

O térbio não é encontrado na forma isolada na natureza, ocorrendo em pequenas concentrações em diversos minerais, como monazita, bastnasita, cerita, gadolinita, xenotima (YPO₄) e euxenita [(Y,Ca,Er,La,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)₂O₆]. Na monazita [(Ce,La,Th,Nd,Y)PO₄], por exemplo, o teor de térbio é tipicamente inferior 0,03%, enquanto na euxenita pode atingir cerca de 1% ou mais. O elemento também pode estar presente em argilas lateríticas.

As principais fontes comerciais do térbio são as argilas de adsorção iônica encontradas no sul da China.  Nessas formações, especialmente nas frações com altas concentrações de ítrio, o óxido de ítrio pode representar até dois terços da composição, enquanto o térbio ocorre em proporções próximas de 1%.

Embora presente em pequenas quantidades na bastnaesita e na monazita, o térbio pode ser recuperado durante o processamento desses minerais por extração por solventes, especialmente nas etapas voltadas à separação dos lantanídeos pesados, a partir de concentrados do tipo samário-európio-gadolínio. Devido ao grande volume de bastnaesita processado mundialmente, essa rota também contribui de forma significativa para o fornecimento mundial do elemento.

De acordo com o Serviço Geológico dos Estados Unidos, a produção mundial de minerais contendo terras raras atingiu cerca de 390 mil toneladas em 2024, com China, Estados Unidos e Mianmar como principais produtores. O Brasil participou com produção aproximada de 20 toneladas desses minerais no mesmo período.

O isolamento do térbio só se tornou viável com o desenvolvimento de técnicas de separação por troca iônica, fundamentais para a purificação dos lantanídeos. Industrialmente, o metal é obtido, em geral, pela redução do fluoreto ou cloreto anidro com cálcio metálico, sob condições controladas, ou por eletrólise do óxido de térbio em cloreto de cálcio fundido.

As reservas brasileiras de minerais contendo terras raras são estimadas em cerca de 21 milhões de toneladas, ficando atrás apenas das reservas da China, que alcançam aproximadamente 44 milhões de toneladas, segundo dados do Serviço Geológico dos Estados Unidos.

História

O térbio foi descoberto pelo químico sueco Carl Gustaf Mosander, em Estocolmo, a partir de estudos com compostos de ítrio — elemento inicialmente isolado em 1794 por Johan Gadolin. Investigando as terras raras, ele conseguiu separar dois novos óxidos: o óxido de térbio, de coloração amarelada, e o óxido de érbio, de tonalidade rosada, divulgando seus resultados em 1843. O nome do elemento 65 foi atribuído em homenagem ao vilarejo de Ytterby, na Suécia, local onde se originaram minerais ricos em terras raras.

Ao longo do final do século XIX, os estudos envolvendo térbio e érbio contribuíram para a identificação de diversos outros elementos das terras raras, evidenciando a complexidade de separação desses metais, cujas propriedades químicas são muito semelhantes.

Apesar de sua descoberta no século XIX, o térbio só pode ser isolado em sua forma relativamente pura no século XX, com o desenvolvimento de técnicas avançadas de separação, especialmente a troca iônica, fundamentais para a obtenção e purificação dos lantanídeos.

Referências

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Texto produzido pela jornalista Mari Menda, da Gerência de Relações Institucionais do CRQ-SP,
e revisado pela Profa. Dra. Márcia Guekezian, Coordenadora do curso de Engenharia Química
da Faculdade de São Bernardo do Campo – FASB.