Túlio
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| Túlio | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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69 Tm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 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 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 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 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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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).
