Tuli
Tuli | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
69Tm
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Aspecte | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gris platejat![]() Tulidendríticsublimat i un cub d'1 cm³ ![]() Línies espectrals del tuli | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propietats generals | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nom,símbol,nombre | Tuli, Tm, 69 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Categoria d'elements | Lantànids | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grup,període,bloc | n/d,6,f | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pes atòmic estàndard | 168,93421 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuració electrònica | [Xe] 4f136s2 2, 8, 18, 31, 8, 2 ![]() | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propietats físiques | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fase | Sòlid | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Densitat (prop de lat. a.) |
9,32 g·cm−3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Densitat del líquid en elp. f. |
8,56 g·cm−3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punt de fusió | 1.818K, 1.545 °C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punt d'ebullició | 2.223 K, 1.950 °C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Entalpia de fusió | 16,84kJ·mol−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Entalpia de vaporització | 247 kJ·mol−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Capacitat calorífica molar | 27,03 J·mol−1·K−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pressió de vapor | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propietats atòmiques | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estats d'oxidació | 2,3,4 (òxidbàsic) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegativitat | 1,25 (escala de Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energies d'ionització | 1a: 596,7 kJ·mol−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2a: 1.160 kJ·mol−1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3a: 2.285 kJ·mol−1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radi atòmic | 176pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radi covalent | 190±10 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Miscel·lània | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estructura cristal·lina | Hexagonal![]() | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ordenació magnètica | Paramagnèticat 300 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Resistivitat elèctrica | (t, a,) (poli) 676 nΩ·m | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conductivitat tèrmica | 16,9 W·m−1·K−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dilatació tèrmica | (t, a,) (poli) 13,3 µm/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mòdul d'elasticitat | 74,0 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mòdul de cisallament | 30,5 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mòdul de compressibilitat | 44,5 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Coeficient de Poisson | 0,213 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Duresa de Vickers | 520 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Duresa de Brinell | 471 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nombre CAS | 7440-30-4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Isòtops més estables | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Article principal:Isòtops del tuli | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Eltuliés unelement químicde lataula periòdicael símbol del qual ésTmi el seunombre atòmicés 69. Pertany al 6è període de lataula periòdica,a la sắc rie delslantanoidesi, amb ells, al conjunt de lesterres rares.Fou descobert el 1879 pel químic i geòleg suecPer Theodor Cleve.El nom prové deThule,illa mítica del nord de l'oceà Atlàntic,descoberta pel navegador grecPíteas,que hi arribà després d'un viatge de sis dies encetat a lesilles Òrcadesi que era la terra més al nord coneguda en l'edat mitjana.
Història
[modifica]![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/dc/Per_Teodor_Cleve_1863.jpg/220px-Per_Teodor_Cleve_1863.jpg)
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/44/Thule_carta_marina_Olaus_Magnus.jpg/220px-Thule_carta_marina_Olaus_Magnus.jpg)
El tuli fou aïllat per primera vegada el 1879 com a l'òxidTm2O3pel químic i geòleg suecPer Teodor Cleve(1840-1905) a laUniversitat d'Uppsala,Suècia.Els descobriments delslantanoidescomençaren amb l'itriel 1794. Estava contaminat amb altres lantanoides que són molt similars químicament. De fet, els primers químics desconeixien que hi eren. El 1843, l'erbii elterbiforen separats de l'itri, i després, el 1874, Cleve analitzà més detingudament l'òxid d'erbi i s'adonà que havia de contenir altres elements, ja que observà que la sevamassa molecularvariava lleugerament depenent de la font d'on provenia. La separació cada cop més fina del contingut d'aquest òxid acabaria produint els òxids de dos elements més:holmii finalment tuli.[1]
El 1911, el químic estatunidencCharles James(1880-1928)[2]realitzà prop de 15 000 recristal·litzacions debromat de tuliamb l'objectiu d'obtenir una mostra absolutament pura de l'element[3]i així determinar exactament la seva massa atòmica.
Quan Per Teodor Cleve anomenà tuli l'element descobert el 1879, es degué a un lleu malentès del significat de Thule. Cleve proposà el nom de tuli derivat deThule,segons ell l'antic nom d'Escandinàvia.Però això és un error que s'ha mantingut en moltes fonts d'informació fins a l'actualitat. A l'època medievalel lloc més llunyà que es podia concebre, més enllà de les fronteres del món conegut, s'anomenavaUltima Thule.Originalment, Thule era el nom clàssic d'una terra misteriosa, sis dies de navegació al nord de laGran Bretanya,pensada per l'historiador grecPolibicom la part més al nord del món. En lesGeòrgiques,Virgilies refereix aUltima Thule,com un dels extrems de l'oceà fins on s’estén el domini del Cèsar.[1]
Com a símbol químic del tuli, hom vacil·là entre Tu i Tm. El símbol T quedà descartat, encara que era (i és encara) lliure. El símbol Th ja l’ocupava el tori, mentre que el símbol Tl corresponia al tal·li. Després de preponderar el Tu durant unes dècades, finalment s’adoptà oficialment el símbol Tm, per evitar confusions amb el tungstè.[4]
Estat natural i obtenció
[modifica]![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/de/Samarskite-%28Yb%29-474889.jpg/220px-Samarskite-%28Yb%29-474889.jpg)
L’abundància atòmica del tuli en l’univers és condicionada pels processos denucleosínteside supernoves, per les rutes de desintegració d’elements més pesants i per l’estabilitat dels seus propis isòtops. En aquest sentit, com és el cas d’elements ambnombre atòmicsenar, el tuli és un element mononuclídic, amb tan sols169Tm com a isòtop quasi estable. Això condiciona negativament l’abundor. Dels elements més lleugers, tan sols eltecnecii elprometisón menys abundants que el tuli. I dels elements més pesants, són una bona colla els que el superen en abundància atòmica:iterbi,hafni,tungstè,reni,osmi,iridi,platí,or,mercuri,tal·li,plom,bismutitori.En el sistema solar, l’abundància atòmica del tuli és de 200 ppb (1 ppb en termes atòmics).[4]
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/86/Gadolinite-%28Y%29-23904.jpg/220px-Gadolinite-%28Y%29-23904.jpg)
En el planeta Terra, l’abundància global del tuli s’estima en 0,05 ppm en termes de massa (0,007 ppm en termes atòmics). Com s’esdevé amb els elements litòfils, aquesta concentració és superada en l’escorça terrestre,on arriba a 0,48 ppm en termes de massa (0,05 ppm en termes atòmics). No se’l troba mai de manera elemental, sinó combinat (òxids, sals, etc.). Sovint s’associa, com a component minoritari, de minerals que contenenitriigadolini,com ara lagadolinita,lamonazita(70 ppm), laxenotimao l’euxenita.En sòls, la concentració de tuli varia de 0,4-0,8 ppm, amb un valor típic de 0,5 ppm. En resum, és el lantanoide menys abundant en mostres terrestres (exceptuant-hi elprometi,gairebé inexistent).[4]
En la hidrosfera, la concentració de tuli varia segons el context geològic. L’abundància en termes de massa en l’oceà és de 0,25 ppb. En l’atmosfera, la pre sắc ncia de tuli és negligible.[4]
El tuli se'l troba en nombrososmineralsen proporcions molt baixes. Els que en tenen una proporció major que el 0,30 % són:samarskita-(Yb)iiwashiroïta-(Y)0,54 %,prosxenkoïta-(Y)ihingganita-(Y)0,39 %,gagarinita-(Ce)0,36 %,maoniupingita-(Ce)0,35 %,calcibeborosilita-(Y)0,32 % icalcigadolinita0,30 %.[5]
Les reserves accessibles totals de tuli s’avaluen en 100 000 tones, distribuïdes per Àsia, Austràlia, Sud-amèrica, Nord-amèrica i Àfrica. Bona part de la producció es fa a la Xina, a través de l’explotació de sorres fluvials riques en monazita. El contingut de tuli en aquests materials és de l’ordre del 0,5 % (expressat sobre el total de lantanoides) i al voltant d'un 0,007 % del total. És el menys abundant dels lantanoides, però després del descobriment de nous jaciments se'l pot considerar tan rar com l'argent,l'oro elcadmi.Es pot separar de la resta mitjançant noves tècniques debescanvi iònici d'extracció.S'aïlla per reducció del seu òxidTm2O3amblantanio a partir delfluorur de tuli(III)TmF3anhidre amb calci.[6]
Propietats
[modifica]Propietats físiques
[modifica]![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e6/Thulium_%2869_Tm%29.jpg/220px-Thulium_%2869_Tm%29.jpg)
El tuli és unmetallde la sắc rie delslantanoidesa lataula periòdica,té una densitat de 9,321 g/cm³ a 25 °C, un punt de fusió de 1 545 °C i un punt d'ebullició de 1 950 °C. Ésmal·leableidúctil.És prou tou per poder-lo ratllar amb un ganivet.[6]
La sevaconfiguració electrònicaés [Xe]4f135d06s². A temperatura ambient la sevaestructura cristal·linaés hexagonal.[7]Ésferromagnètica temperatures inferiors a 32 K,antiferromagnèticentre 32 i 56 K iparamagnèticper damunt de 56 K.[8]
Propietats químiques
[modifica]El tuli s'oxidalentament exposat a l'aire i es crema fàcilment per formaròxid de tuli(III),l'únic òxid conegut:
És forçaelectropositiui generalment és trivalent. Reacciona lentament amb aigua freda i força ràpidament amb aigua calenta per formarhidròxid de tuli(III):
Reacciona amb tots elshalògensdonant els corresponentshalogenursde tuli(3+) que són acolorits:
Es dissol fàcilment enàcid sulfúricdiluït per formar solucions que contenen els ions tuli(3+) verd pàl·lid, que existeixen com a complexos[Tm(OH2)9]3+.[9]
Malgrat que la majoria dels compostos de tuli presenten cations tuli(3+) també s'han sintetitzat compostos de tuli(2+), com elshalogenurs:TmCl2,TmBr2iTmI2.[6]
Isòtops
[modifica]El tuli que hom troba a la natura està constituït únicament per l'isòtopestable tuli 169. S'han obtingut, mitjançantreaccions nuclears,trenta-vuit isòtops del tuli entre el144Tmi181Tm,i vint-i-sisisòmers nuclears.El mode dedesintegracióprimària dels isòtops de menornombre màssic(A < 169) és lacaptura d'electronsdonant isòtops de l'erbi.[10]
El mode principal per a radionúclids de major nombre màssic (A > 169) és l'emissió beta,produint isòtops d'iterbi.[10]
Elsradioisòtopsde més llarga vida són el tuli 171, que té unperíode de semidesintegraciód'1,92 anys, i el tuli 170, que té un període de semidesintegració de 128,6 dies. La majoria dels altres isòtops tenen períodes de semidesintegració d'uns minuts o menys.[10]
Aplicacions
[modifica]Fabricació d'imants
[modifica]![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7d/Ferrite_toroid.jpg/220px-Ferrite_toroid.jpg)
El tuli es fa servir en la fabricació d'imantsde ceràmica (ferritesFe2O3sinteritzades) per a equips demicroones.[11]
Medicina
[modifica]Ellàserde tuli (YAG Tm 180) que emet entre unalongitud d'onade 1 930 nm i 2 040 nm s'utilitza amb gran eficiència en el tractament de l'engrandiment benigne de la pròstata (HBP), en els processos de vaporització, coagulació i seccionament de la mateixa.[11]
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/80/500euro-uv-rear.jpg/220px-500euro-uv-rear.jpg)
Altres camps
[modifica]L'isòtop tuli 170, amb una energia de 85 keV,es fa servir com a font deraigs gammamalgrat tenir un cost elevat i poca disponibilitat al mercat. Tenen una vida útil de vora un any, i que no requereixen grans elements de protecció contra radiacions, més que cobertes de plom. Aquestes fonts són emprades en detecció de defectes en components mecànics i electrònics altrament inaccessibles (radiografia industrial, on el170Tm és un dels isòtops més difosos). També són usades en diagnòstic dentari, i en altres aplicacions mèdiques diagnòstiques i terapèutiques, com ara en radioteràpia interna antitumoral.[4]
El làser (Ho-Cr-Tm)-YAG és d'alta eficiència i té molts usos enmeteorologiai en laindústria armamentística,amb emissions a una longitud d'ona de 2 097 nm.[4]
El tuli(3+) és present en els bitllets d'euro,als quals dona fluorescència de color blau ambllum ultraviolada.[11]
Perillositat
[modifica]El tuli no és bioelement, pel que se sap, per cap organisme. Les plantes no l’absorbeixen activament, de manera que les concentracions en la flora són de l’ordre de 0,001 ppm (en termes de massa en relació al pes sec). La concentració en el cos humà és negligible, i és més elevada en fetge, ronyons i ossos (amb una distribució que assenyala el mimetisme parcial dels cationsTm3+pelCa2+). La ingesta normal anual de tuli en humans és de l’ordre de micrograms. La toxicitat de les sals de tuli depèn del seu grau de solubilitat, car com més solubles siguin més fàcil serà l’absorció. Els òrgans diana de la toxicitat del tuli en mamífers són elfetgei lamelsa,amb afectació també en els nivells d’hemoglobina.Els riscs principals de treballar amb pols de tuli elemental es relacionen amb la tendència a la ignició, però també a la irritabilitat per inhalació o ingesta,[4]i pot causarembòlies pulmonars,especialment durant exposicions llargues.[8]
Pot ser un problema mediambiental, si s'acumula en sòls i en medis aquàtics, el que podria portar a incrementar els seus nivells en els éssers vius, especialment en els humans. Les sals solubles de tuli són lleugerament tòxiques, però les sals insolubles no són tòxiques.[8]
Referències
[modifica]- ↑1,01,1«Thulium - Element information, properties and uses | Periodic Table». Arxivat de l'originalel 2021-12-04. [Consulta: 12 febrer 2024].
- ↑«UNH Magazine: The Life and Work of Charles James». University of New Hampshire Alumni Association. Arxivat de l'originalel 2024-02-12. [Consulta: 12 febrer 2024].
- ↑James,C. «THULIUM I. 1» (en anglès).Journal of the American Chemical Society,33, 8, 1911-08, pàg. 1332–1344. Arxivat de l'originalel 2020-03-15.DOI:10.1021/ja02221a007.ISSN:0002-7863[Consulta: 8 gener 2020].
- ↑4,04,14,24,34,44,54,6López,D. «Els empèdocles moderns – Per Teodor Cleve (1879) i l’element 69 (Tm) – tuli (nilhexenni, Nhe)».Des de la Mediterrània,21-05-2015. Arxivat de l'originalel 2024-07-22. [Consulta: 12 febrer 2024].
- ↑«Mineral Species sorted by the element Tm Thulium». [Consulta: 8 gener 2020].
- ↑6,06,16,2William M. Haynes.CRC handbook of chemistry and physics: a ready-reference book of chemical and physical data.92a edició. Boca Raton, FL.: CRC Press, 2011.ISBN 978-1-4398-5511-9.Arxivat2024-06-19 aWayback Machine.
- ↑«Thulium | chemical element» (en anglès).Encyclopædia Britannica.Encyclopædia Britannica, inc., 15-04-2019. Arxivat de l'originalel 2020-05-29. [Consulta: 9 gener 2020].
- ↑8,08,18,2González Pérez,J.M. «Z = 69, tulio, Tm. El menos abundante de los lantánidos encontrados de manera natural».An. Quim.,115, 2, 2019, pàg. 131. Arxivat de l'originalel 2020-02-06 [Consulta: 6 febrer 2020].
- ↑«WebElements Periodic Table » Thulium » reactions of elements». Arxivat de l'originalel 2021-11-19. [Consulta: 9 gener 2020].
- ↑10,010,110,2«Nudat 2» (en anglès). National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Arxivat de l'originalel 2020-11-27. [Consulta: 21 maig 2020].
- ↑11,011,111,2Sanz Balagué,J.;Tomasa Guix,O.Elements i recursos minerals: aplicacions i reciclatge.Universitat Politècnica de Catalunya, 2017.ISBN 978-84-9880-666-3.Arxivat2024-05-16 aWayback Machine.
Enllaços externs
[modifica]- Los Alamos National Laboratory's - TuliArxivat2004-04-15 aWayback Machine.(anglès)
- It's Elemental - Tuli(anglès)
- webelements - Tuli(anglès)
- environmentalchemistry - Tuli(anglès)
Taula periòdica | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||||||||||||
Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||||||||||||
Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||||||||
Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | ||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|