Túlio

Túlio
69 Tm
- ↑ Tm ↓ Md Tabela periódica erbium ← túlio → itérbio
Aparência
cinza prateado
Propriedades gerais
Nome, símbolo, número	túlio, Tm, 69
Pronúncia	/ θj u l Eu ə m / Thew -lee-əm
Categoria elemento	lantanídeos
Grupo, período, bloco	n / D, 6, f
Peso atômico padrão	168,93421
Configuração eletrônica	[ Xe ] 6s 4f 13 2 2, 8, 18, 31, 8, 2
História
Descoberta	Per Teodor Cleve (1879)
Primeiro isolamento	Per Teodor Cleve (1879)
Propriedades físicas
Fase	sólido
Densidade (perto RT)	9,32 g cm -3 ·
Líquido densidade no pf	8,56 g cm -3 ·
Ponto de fusão	1818 K , 1545 ° C, 2813 ° F
Ponto de ebulição	2223 K, 1950 ° C, 3542 ° F
Calor de fusão	16,84 kJ mol -1 ·
Calor de vaporização	247 kJ mol -1 ·
Capacidade calorífica molar	27,03 J · · mol -1 K -1
Pressão de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k em T (K) 1117 1235 1381 1570 (1821) (2217)
Propriedades atômicas
Estados de oxidação	2, 3, 4 ( óxido de base)
Eletronegatividade	1,25 (escala de Pauling)
Energias de ionização	1º: 596,7 kJ · mol -1
	Segunda: 1160 kJ mol -1 ·
	3: 2285 kJ · mol -1
Raio atômico	176 pm
O raio de covalência	190 ± 22:00
Miscelânea
A estrutura de cristal	hexagonal repleto de perto
Ordenamento magnético	paramagnético a 300 K
Resistividade elétrica	( RT) (poli) 676 Nco · m
Condutividade térmica	16,9 W · m -1 · K -1
Expansão térmica	( RT) (poli) 13,3 mm / (m · K)
O módulo de Young	74,0 GPa
Módulo de cisalhamento	30,5 GPa
Massa de módulo	44,5 GPa
Rácio de Poisson	0,213
Dureza de Vickers	520 MPa
Dureza Brinell	471 MPa
Número de registo CAS	7440-30-4
A maioria dos isótopos estáveis
Ver artigo principal: Isótopos de túlio
iso N / D meia-vida DM DE ( MeV) DP 167 Tm syn 9,25 d ε 0,748 167 Er 168 Tm syn 93,1 d ε 1.679 168 Er 169 Tm 100% 169 Tm é estável com 100 neutrões 170 Tm syn 128,6 d β - 0,968 170 Yb 171 Tm syn 1,92 y β - 0,096 171 Yb

Túlio é um elemento químico que tem o símbolo Tm e número atômico 69. Túlio é o segundo menos abundante dos lantanídeos ( promethium só é encontrado em traçar quantidades na Terra). É um fácil de trabalhar de metal com um brilho cinza-prateado brilhante. Apesar do seu preço elevado e raridade, túlio é utilizado como a fonte de radiação em portátil Aparelhos de raio X e em lasers de estado sólido.

Propriedades

Propriedades físicas

Túlio metal puro tem um brilho prateado brilhante. É razoavelmente estável no ar, mas deve ser protegido da humidade. O metal é macio, maleável e dúctil. Túlio é ferromagnético abaixo de 32 K, antiferromagnetic entre 32 e 56 K e paramagnético acima 56 K. líquido é muito túlio volátil.

Propriedades químicas

Túlio de metal mancha lentamente no ar e queimaduras prontamente a 150 ° C para formar túlio (III), óxido de:

4 Tm 3 + O ₂ → 2 Tm ₂ O ₃

Túlio é bastante electropositive e reage lentamente com água fria e muito rapidamente com água quente para formar hidróxido de túlio:

2 Tm (s) + 6 _H2O (l) → 2 Tm (OH) ₃ (aq) + 3H ₂ (g)

Túlio reage com todos os halogéneos. As reacções são lentas à temperatura ambiente, mas são vigorosa acima de 200 ° C:

2 Tm (s) + 3 F ₂ (g) → 2 TMF ₃ (s) (branco)

2 Tm (s) + 3 _Cl2 (g) → 2 TMCL ₃ (s) (amarelo)

2 Tm (s) + 3 Br ₂ (g) → 2 TmBr ₃ (s) (branco)

2 Tm (s) + 3 I ₂ (g) → 2 TMI ₃ (s) (amarelo)

Túlio se dissolve facilmente em diluída de ácido sulfúrico para formar soluções contendo o Tm verde pálido (III) íons, que existem como [tm (OH _{2) 9]} ³⁺ complexos:

2 Tm (s) + 3 H ₂ SO ₄ (aq) → 2 Tm ³⁺ (aq) + SO 3 2-
4 (aq) + 3H ₂ (g)

Túlio reage com vários elementos metálicos e não-metálicos formando uma gama de compostos binários, incluindo a TMN, TMS, TMC _2, Tm ₂ C _3, TmH _2, TmH _3, EAS _2, TmGe _3, TMB _{4, 6} e TMB TMB ₁₂ . Nesses compostos, túlio apresenta dois estados de valência, 3 e 4, no entanto, o estado 3 é a mais comum e apenas este estado tem sido observada em soluções de Tm.

Isótopos

De ocorrência natural túlio é composto de uma estável isótopo , Tm ¹⁶⁹ (100% abundância natural). Trinta e um radioisótopos foram identificados, sendo os mais estáveis Tm ¹⁷¹ com uma meia-vida de 1,92 anos, ¹⁷⁰ Tm com uma meia-vida de 128,6 dias, Tm ¹⁶⁸ com uma meia-vida de 93,1 dias, e Tm ¹⁶⁷ com uma meia- vida de 9,25 dias. Todos os restantes Os isótopos radioactivos têm semi-vidas que são menos do que 64 horas, e a maioria destes com meias-vidas de menos de 2 minutos. Este elemento também tem 14 meta estados, sendo o mais estável ^164m estar Tm (t _½ 5,1 minutos), ^160m Tm (t _½ 74,5 segundo) e ^155m (t _½ Tm 45 segundo).

Os isótopos de gama túlio em peso atômico de 145,966 u ⁽¹⁴⁶ Tm) para 176,949 u ⁽¹⁷⁷ Tm). O primário modo de decaimento antes do isótopo estável mais abundante, ¹⁶⁹ Tm, é captura eletrônica, eo primeiro modo após é a emissão beta. O primário produtos de decaimento antes do ¹⁶⁹ Tm são elemento 68 ( érbio ) isótopos, e os produtos primários após são elemento 70 ( itérbio ) isótopos.

História

Túlio foi descoberto pelo químico sueco Per Teodor Cleve em 1879 procurando impurezas no óxidos de outros elementos de terras raras (este foi o mesmo método Carl Gustaf Mosander anteriormente usado para descobrir alguns outros elementos de terras raras). Cleve iniciado por remoção de todos os contaminantes conhecidos érbia ( Er ₂ O _3). Após processamento adicional, ele obteve duas novas substâncias; um marrom e um verde. A substância marrom era o óxido do elemento hólmio e foi nomeado Holmia por Cleve ea substância verde era o óxido de um elemento desconhecido. Cleve chamado o óxido de Thulia e seu elemento túlio depois Thule, Escandinávia.

Túlio era tão raro que nenhum dos primeiros trabalhadores tinham o suficiente para purificar o suficiente para realmente ver a cor verde; eles tiveram que se contentar com spectroscopically observando o fortalecimento das duas bandas de absorção características, como érbio foi progressivamente retirado. O primeiro pesquisador a obter quase puro túlio foi Charles James, um expatriado britânico trabalhando em uma grande escala em New Hampshire College, em Durham. Em 1911, ele relatou seus resultados, tendo usado seu método descoberto de cristalização fracionada bromato para fazer a purificação. Ele famosamente necessários 15.000 "operações" para estabelecer que o material era homogênea.

Óxido de túlio de alta pureza foi oferecido comercialmente pela primeira vez no final de 1950, como resultado da adoção de tecnologia de separação por permuta iónica. Lindsay Chemical Division da American potassa & Chemical Corporation ofereceu em graus de 99% e 99,9% de pureza. O preço por quilograma tem oscilado entre US $ 4,600 e $ 13.300 no período de 1959-1998 para 99,9% de pureza, e foi segundo mais alto para lantanídeos por trás lutécio .

Ocorrência e produção

O elemento não é encontrada na natureza na forma pura, mas é encontrado em pequenas quantidades em minerais com outras terras raras. A sua abundância na crosta terrestre é de 0,5 mg / kg. Túlio é principalmente extraída da monazita (~ 0,007% de túlio) minérios encontrados em areias do rio, através de de troca iônica. Novas técnicas de troca iônica e solvente de extração levaram a fácil separação das terras raras, que rendeu muito mais baixos custos de produção túlio. As principais fontes de hoje são as argilas de adsorção de íons do sul da China. Nestes, onde cerca de dois terços do conteúdo total de terras raras é ítrio, túlio é de cerca de 0,5% (ou cerca amarrado com lutécio para raridade). O metal pode ser isolado através redução do seu óxido com lantânio ou de metal por cálcio redução em um recipiente fechado. Nenhum dos naturais do túlio compostos são comercialmente importantes.

Aplicações

Apesar de ser raro e caro, túlio tem algumas aplicações.

Laser

Holmium - cromo -thulium triple-dopado YAG (Ho: Cr: Tm: IAG, Ho ou, Cr, Tm: IAG) é um material de forma activa do laser com elevada eficiência. Ele Lases em 2097 nm e é amplamente utilizado em aplicações militares, medicina e meteorologia. Single-elemento túlio dopado YAG (Tm: YAG) lasers operar entre 1930 e 2040 nm. O comprimento de onda do laser à base de túlio é muito eficiente para a ablação de tecido superficial, com uma profundidade mínima de coagulação no ar ou na água. Isso faz com que lasers thulium atraentes para a cirurgia a laser.

Outros

Túlio foi usado em supercondutores de alta temperatura de forma semelhante ao ítrio . Túlio tem potencialmente usar em ferrites cerâmicas, materiais magnéticos que são usados no equipamentos de microondas. Túlio também é semelhante ao escândio em que é utilizada na iluminação de arco para o seu espectro anormal, neste caso, as suas linhas de emissão verde, que não estão cobertos por outros elementos.

Papel biológico e precauções

Túlio não tem papel biológico conhecido, embora tenha sido observado que estimula o metabolismo. Sais de túlio solúveis são consideradas como pouco tóxico, se tomado em grandes quantidades, mas os sais insolúveis são não-tóxicos. Túlio não é absorvido pelas raízes das plantas em qualquer medida e, portanto, não entra na cadeia alimentar humana. Legumes contêm normalmente apenas um miligrama de túlio por tonelada (peso seco).