Tulio

Tulio
69 Tm
- ↑ Tm ↓ Maryland Tabla periódica erbio ← tulio → iterbio
Apariencia
gris plateado
Propiedades generales
Nombre, símbolo, número	tulio, Tm, 69
Pronunciación	/ θj U l yo ə m / THEW -lee-əm
Categoría Elemento	lantánidos
Grupo, período, bloque	n / a, 6, F
Peso atómico estándar	168.93421
Configuración electrónica	[ Xe ] 4f 13 6s 2 2, 8, 18, 31, 8, 2
Historia
Descubrimiento	Per Teodor Cleve (1879)
Primer aislamiento	Per Teodor Cleve (1879)
Propiedades físicas
Fase	sólido
Densidad (cerca rt)	9,32 g · cm -3
Líquido densidad en mp	8,56 g · cm -3
Punto de fusion	1818 K , 1545 ° C, 2813 ° F
Punto de ebullicion	2223 K, 1950 ° C, 3542 ° F
Calor de fusión	16.84 kJ · mol -1
El calor de vaporización	247 kJ · mol -1
Capacidad calorífica molar	27.03 J · mol -1 · K -1
Presión del vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k en T (K) 1117 1235 1381 1570 (1821) (2217)
Propiedades atómicas
Estados de oxidación	2, 3, 4 ( óxido básico)
Electronegatividad	1,25 (escala de Pauling)
Energías de ionización	Primero: 596.7 kJ · mol -1
	Segundo: 1160 kJ · mol -1
	Tercero: 2285 kJ · mol -1
Radio atómico	176 pm
Radio covalente	190 ± 22:00
Miscelánea
Estructura cristalina	hexagonal compacta
Ordenamiento magnético	paramagnético a 300 K
La resistividad eléctrica	( rt) (poli) 676 nΩ · m
Conductividad térmica	16.9 W · m -1 · K -1
Expansión térmica	( rt) (poli) 13,3 m / (m · K)
El módulo de Young	74.0 GPa
Módulo de corte	30.5 GPa
Módulo de volumen	44.5 GPa
Relación de Poisson	0,213
Dureza Vickers	520 MPa
Dureza Brinell	471 MPa
Número de registro del CAS	7440-30-4
La mayoría de los isótopos estables
Artículo principal: Los isótopos de tulio
iso N / A media 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 es estable con 100 neutrones 170 Tm syn 128.6 d β - 0,968 170 Yb 171 Tm syn 1,92 y β - 0,096 171 Yb

Tulio es un elemento químico que tiene la Tm símbolo y número atómico 69. Tulio es el segundo menos abundante de los lantánidos ( prometio sólo se encuentra en trazas en la Tierra). Es un fácil trabajabilidad de metal con un brillo plateado-gris brillante. A pesar de su alto precio y rareza, tulio se utiliza como fuente de radiación en portátil Aparatos de rayos X y en láseres de estado sólido.

Propiedades

Propiedades físicas

Metales tulio pura tiene un lustre plateado brillante. Es razonablemente estable en el aire, pero debe ser protegido de la humedad. El metal es suave, maleable y dúctil. Tulio es ferromagnético por debajo de 32 K, antiferromagnético entre 32 y 56 K y paramagnético por encima de 56 K. Liquid tulio es muy volátil.

Propiedades químicas

Tulio de metal empaña lentamente en el aire y se quema fácilmente a 150 ° C para formar tulio (III) óxido de:

4 Tm + 3 O ₂ → 2 Tm ₂ O ₃

Tulio es muy electropositivo y reacciona lentamente con el agua fría y bastante rápidamente con agua caliente para formar hidróxido de tulio:

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

Tulio reacciona con todos los halógenos. Las reacciones son lentas a temperatura ambiente, pero son vigorosas por encima de 200 ° C:

2 Tm (s) + 3 F ₂ (g) → 2 TmF ₃ (s) (blanco)

2 Tm (s) + 3 Cl ₂ (g) → 2 TMCL ₃ (s) (amarillo)

2 Tm (s) + 3 Br ₂ (g) → 2 TMBR ₃ (s) (blanco)

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

Tulio se disuelve fácilmente en diluida de ácido sulfúrico para formar soluciones que contienen el verde pálido Tm (III) iones, que existen como [tm (OH _{2) 9]} ³⁺ complejos:

2 Tm (s) + 3 H ₂ SO ₄ (ac) → 2 Tm ^{3 +} (aq) + 3 SO 2-
4 (aq) + 3 H ₂ (g)

Tulio reacciona con diversos elementos metálicos y no metálicos formando una gama de compuestos binarios, incluyendo RGT, TMS, TMC _2, Tm ₂ C _3, TMH _{2, 3} TMH, TMSI _2, tmge _{3, 4} TmB, TmB ₆ y ₁₂ TmB . En aquellos compuestos, tulio exhibe valencia indica 2, 3 y 4, sin embargo, el estado 3 es más común y sólo este estado se ha observado en soluciones de Tm.

Isótopos

Naturalmente tulio ocurra se compone de una estable isótopo , ¹⁶⁹ Tm (100% abundancia natural). Treinta y uno radioisótopos se han caracterizado, con ser el más estable ¹⁷¹ Tm con una vida media de 1,92 años, ¹⁷⁰ Tm con una vida media de 128,6 días, ¹⁶⁸ Tm con una vida media de 93,1 días, y ¹⁶⁷ Tm con una media vida de 9,25 días. Todos los restantes isótopos radiactivos tienen vidas medias que son menos de 64 horas, y la mayoría de ellos tienen vidas medias que son menos de 2 minutos. Este elemento también tiene 14 estados de la meta, con el ser más estable ^164m Tm (t _½ 5,1 minutos), ^160m Tm (t _½ 74,5 segundos) y ^{155 millones de} Tm (t _½ 45 segundos).

Los isótopos de gama tulio en peso atómico de 145.966 u ⁽¹⁴⁶ Tm) a 176.949 u ⁽¹⁷⁷ Tm). El primario modo de decaimiento antes del isótopo estable más abundante, ¹⁶⁹ Tm, es captura de electrones, y el modo primario después de que se emisión beta. El primario productos de desintegración antes de ¹⁶⁹ Tm son elemento 68 ( erbio ) isótopos, y los productos primarios después de son elemento 70 ( iterbio ) isótopos.

Historia

Tulio era descubierto por el químico sueco Per Teodor Cleve en 1879 mediante la búsqueda de impurezas en el óxidos de otros elementos de tierras raras (este era el mismo método Carl Gustaf Mosander anteriormente utilizado para descubrir algunos otros elementos de tierras raras). Cleve comenzó mediante la eliminación de todos los contaminantes conocidos de erbia ( Er ₂ O _3). A su procesamiento adicional, obtuvo dos nuevas sustancias; uno marrón y uno verde. La sustancia marrón era el óxido del elemento holmio y fue nombrado Holmia por Cleve, y la sustancia verde fue el óxido de un elemento desconocido. Cleve nombrado el óxido thulia y su elemento tulio después Thule, Escandinavia.

Tulio era tan raro que ninguno de los principios de los trabajadores tenía bastante de él para purificar lo suficiente como para ver realmente el color verde; tuvieron que contentarse con espectroscópicamente observar el fortalecimiento de las dos bandas de absorción características, como erbio fue retirado progresivamente. El primer investigador para obtener casi el tulio puro era Charles James, un expatriado británico que trabaja a gran escala en Nueva Hampshire College en Durham. En 1911 se informó de sus resultados, después de haber utilizado su método descubierto de cristalización fraccionada bromato de hacer la purificación. Se le conoce necesitaba 15.000 "operaciones" para establecer que el material era homogéneo.

Óxido de tulio de alta pureza se ofreció por primera vez en el mercado a finales de 1950, como resultado de la adopción de la tecnología de separación por intercambio de iones. División Química Lindsay of American Chemical Corporation potasa y se lo ofreció en los grados de 99% y 99,9% de pureza. El precio por kilogramo ha oscilado entre US $ 4.600 y $ 13.300 en el período de 1959 a 1998 para el 99,9% de pureza, y fue el segundo más alto de los lantánidos detrás lutecio .

Ocurrencia y producción

El elemento no se encuentra en la naturaleza en forma pura, pero se encuentra en pequeñas cantidades en minerales con otras tierras raras. Su abundancia en la corteza terrestre es de 0,5 mg / kg. Tulio se extrae principalmente de monacita (~ 0,007% tulio) minerales que se encuentran en las arenas de los ríos, a través de de intercambio iónico. Las nuevas técnicas de intercambio iónico y disolvente de extracción han dado lugar a una separación más fácil de las tierras raras, que ha dado mucho más bajos costos para la producción de tulio. Las principales fuentes de hoy son las arcillas de adsorción de iones del sur de China. En estos, donde cerca de dos tercios del total del contenido de tierras raras es itrio, tulio es de aproximadamente 0,5% (o aproximadamente atado con lutecio de rareza). El metal puede ser aislado a través reducción de su óxido con lantano metal o por calcio reducción en un recipiente cerrado. Ninguno de naturales de tulio compuestos son comercialmente importantes.

Aplicaciones

A pesar de ser raro y caro, tulio tiene algunas aplicaciones.

Láser

Holmium - cromo -thulium triple dopado YAG (Ho: Cr: Tm: YAG, o Ho, Cr, Tm: YAG) es un material Medio activo con alta eficiencia. Se LASES a 2097 nm y se utiliza ampliamente en aplicaciones militares, la medicina y la meteorología. Dopado con tulio un solo elemento YAG (Tm: YAG) láser operan entre 1930 y 2040 nm. La longitud de onda de los láseres a base de tulio es muy eficiente para la ablación superficial de tejido, con una profundidad mínima de coagulación en el aire o en el agua. Esto hace que los láseres de tulio atractivas para la cirugía basada en láser.

Otros

Tulio se ha utilizado en Los superconductores de alta temperatura de manera similar a itrio . Tulio potencialmente ha utilizar en ferritas, materiales magnéticos de cerámica que se utilizan en equipos de microondas. Tulio es también similar a escandio en que se usa en la iluminación del arco para su espectro inusual, en este caso, sus verdes líneas de emisión, que no están cubiertos por otros elementos.

Papel biológico y precauciones

Tulio no ha conocido papel biológico, aunque se ha observado que estimula el metabolismo. Sales solubles tulio son considerados como ligeramente tóxico si se toma en grandes cantidades, pero las sales insolubles no son tóxicos. Tulio no es absorbido por las raíces de las plantas en cualquier medida y por lo tanto no entre en la cadena alimentaria humana. Verduras típicamente contienen sólo un miligramo de tulio por tonelada (peso seco).