Tulij

Tulij,₆₉Tm
Tulij
Izgovarjava	IPA:[ˈtuːlɪj]
Videz	silvery gray
Standardna atomska težaAr, std(Tm)	168,934218(6)
Tulij vperiodnem sistemu
	erbij←tulij→iterbij
Vrstno število(Z)	69
Skupina	n/a
Perioda	perioda 6
Blok	blok f
Razporeditev elektronov	[Xe] 4f136s2
Razporeditev elektronov po lupini	2, 8, 18, 31, 8, 2
Fizikalne lastnosti
Faza snovipriSTP	trdnina
Tališče	1545 °C
Vrelišče	1950 °C
Gostota(blizus.t.)	9,32 g/cm3
v tekočem stanju (priTT)	8,56 g/cm3
Talilna toplota	16,84kJ/mol
Izparilna toplota	191 kJ/mol
Toplotna kapaciteta	27,03 J/(mol·K)
Lastnosti atoma
Oksidacijska stanja	0,+2,+3(bazičnioksid)
Elektronegativnost	Paulingova lestvica: 1,25
Ionizacijske energije	1.: 596,7 kJ/mol; 2.: 1160 kJ/mol; 3.: 2285 kJ/mol; ;
Atomski polmer	empirično: 176pm
Kovalentni polmer	190±10 pm
	Spektralne črtetulija
Druge lastnosti
Pojavljanje v naravi	prvobitno
Kristalna struktura	heksagonalna gosto zložena(hgz)
Temperaturni raztezek	poly: 13,3 µm/(m⋅K) (pris.t.)
Toplotna prevodnost	16,9 W/(m⋅K)
Električna upornost	poly: 676 nΩ⋅m (pris.t.)
Magnetna ureditev	paramagnetik(pri 300 K)
Magnetna susceptibilnost	+25.500·10−6cm3/mol (291 K)
Youngov modul	74,0 GPa
Strižni modul	30,5 GPa
Stisljivostni modul	44,5 GPa
Poissonovo razmerje	0,213
Trdota po Vickersu	470–650 MPa
Trdota po Brinellu	470–900 MPa
Številka CAS	7440-30-4
Zgodovina
Poimenovanje	poThule,mitični deželi v Skandinaviji
Odkritjein prva izolacija	Per Teodor Cleve(1879)
Najpomembnejšiizotopi tulija
	Kategorija: Tulij; prikaži·pogovor·uredi·zgodovina\|reference

Tulij(₆₉Tm) jekemijski elementz vrstnim številom 69 in simbolom Tm. Spada medlantanoide.Podobno kakor prilantanoidihje njegovo najpogostejšeoksidacijsko stanje+3. Vvodni raztopininjegoviioni,podobno kakor ioni drugih lahkih lantanoidov, z devetimimolekulamivode tvorijokompleks.

Leta 1879 je švedski kemikPer Teodor Cleveiz redke zemljeerbiaizločil dve do tedaj neznani komponenti,ki ju je poimenovalholmiaintulia.To sta bilaoksida holmijain tulija. Bolj ali manj čist primerek tulija so pridobili šele leta 1911.

Tulij je 2. najredkejši lantanoid, takoj zaradioaktivnim prometijem,ki se na Zemlji nahaja le v sledovih. Lahko ga je obdelovati in ima srebrno siv sijaj. Na zraku se na njem počasi nabere tanka plast oksida. Kljub njegovi visoki ceni in redkosti se ga uporablja kot vir žarkov v prenosnihrentgentskihnapravah inlaserjih.

Noben pomembnejši tulijev biološki učinek ni znan ter ni strupen.

Značilnosti[uredi|uredi kodo]

Fizikalne značilnosti[uredi|uredi kodo]

Čisti tulija ima svetel, srebrn sijaj. Lahko se ga reže z nožem, saj imatrdoto po Mohsu2 do 3. Je koven in prožen.Feromagnetenje pod 32 K,antiferomagnetenmed 32 K in 56 K terparamagnetennad 56 K^[4].Tekoči tulij je zelo nestabilen^[5].

Tulij ima dve glavnialotropski obliki:

tetragonalni α-Tulij in
bolj stabilni heksagonalni β-Tulij.

Kemične značilnosti[uredi|uredi kodo]

Na tuliju se na zraku počasi nabere tanka plast oksida, pri temperaturah nad 150 °C pa zgori vtulijev(III) oksid.

Je predcej elektropozitiven, s hladnovodoreagira počasi, z vročo pa predcej hitro, pri čemer nastajatulijev hidroksid:

2 Tm_(s)+ 6 H₂O_(l)→ 2 Tm(OH)₃_(aq)+ 3 H₂_(g)

Tulij reagira z vsemihalogeni.Reakcije na sobni temperaturi so počasne, vendar burne nad 200 °C.

2 Tm_(s)+ 3 F₂_(g)→ 2 TmF₃_(s)(bel)

2 Tm_(s)+ 3 Cl₂_(g)→ 2 TmCl₃_(s)(rumen)

2 Tm_(s)+ 3 Br₂_(g)→ 2 TmBr₃_(s)(bel)

2 Tm_(s)+ 3 I₂_(g)→ 2 TmI₃_(s)(rumen)

Raztaplja se vžveplovi(VI) kisliniin tvori raztopine, ki vsebujejo zelene Tm³⁺ione,ki obstajajo kot [Tm(OH₂)₉]^[6].

2 Tm_(s)+ 3 H₂SO₄_(aq)→ 2 Tm³⁺_(aq)+ 3SO²⁻
₄_(aq)+ 3 H₂_(g)

Reagira z mnogimikovinskimiinnekovinskimielementi, pri čemer tvori dvokomponentne spojine: TmN, TmS, TmC₂,Tm₂C₃,TmH₂,TmH₃,TmSi₂,TmGe₃,TmB₄,TmB₆and TmB₁₂.V tehspojinahtulijevooksidacijsko stanjevariira med 2+, 3+ in 4+, vendar je stanje 3+ najpogostejše in edino zaznano vraztopinah^[7].V raztopinah obstaja samo kot Tm³⁺.V tem stanju je obkrožen z devetimi molekulami vode. Tulijevi(III) ioni modroluminiscirajo.

Njegov edini znani oksid je Tm₂O₃,včasih imenovan tudi tulia oz. thulia^[8].Rdeče-vijolične tulijeve(II) spojine lahko nastanejo zredukcijotulijevih(III) spojin. Nekaterehidriranetulijeve spojine, kot TmCl3·7H2O in Tm2(C2O4)3·6H2O so zelene oziroma belo-zelene^[9].Tulijev dikloridburno reagira z vodo, pri čemer nastaja Tm(OH)₃invodik.Kombinacije tulija inhalkogenovdajo tulijeve halkogenide^[10].

Tulij reagira zvodikovim kloridom,produkta sta tulijev klorid in vodik. Zdušikovo kislinoda tulijev nitrat (Tm(NO₃)₃)^[11].

Izotopi[uredi|uredi kodo]

Obstajajo tulijeviizotopiod¹⁴⁶Tm do¹⁷⁷Tm. Primarni razpadni način pred najpogostejšim izotopom¹⁶⁹Tm, jezajetje elektrona,za njim parazpad beta.Razpadni produkti pred¹⁶⁹Tm soerbijeviizotopi, za njim paiterbijeviizotopi^[12].

Tulij 169 je tulijev najpogostejši in najdolgoživejši tulijevizotop.Je edini izotop tega elementa, za katerega so mislili, da je stabilen, vendar se lahko izkaže, da to pravzaprav ni res. Za¹⁶⁹Tm je drugi najstabilnejši izotop¹⁷¹Tm zrazpolovnim časom1,92 let. Sledi mu¹⁷⁰Tm z razpolovnim časom 128,6 dni. Ostali izotopi imajo razpolovni čas nekaj minut ali manj^[13].

Vsega skupaj je bilo zaznanih 35 izotopov in 26nuklearnih izomerovtulija. Večina izotopov zmasnim številommanj kot 169 razpade zizsevim pozitrona (β⁺).Težji izotopi razpadajo zizsevom elektrona (β^-)^[13].

Zgodovina[uredi|uredi kodo]

Tulij je odkril ŠvedPer Teodor Cleveleta 1879, ko je iskal nečistoče voksidihredkih zemelj (z isto metodo kotCarl Gustaf Mosander,ki je pred Clevejem odkril nekaj drugih lantanoidov). Začel je z odstranjevanjem vseh znanih nečistoč erbie (Er₂O₃). Po tem je izločil dve novi substanci; rjavo in zeleno. Rjava snov je bilholmijev (III) oksid,ki ga je Cleve poimenoval holmia, zelena pa je bil tulijev(III) oksid, ki ga je po skandinavijski pokrajiniThule.

Včasih je bil tulijev simbol Tu, ki pa so ga kasneje spremenili v Tm^[14].

Tulij je bil tako redek, da ga noben od zgodnjih raziskovalcev ni zadosti, da bi videl zeleno barvo, temveč so se morali zanašati naspektralno analizo,da so vedeli, da je veserbijodstranjen. Prvi, ki je pridobil bolj ali manj čist tulij, je bilCharles James.Potreboval je kar 15.000 prečiščevanj, da je pridobilhomogen material^[15].Tulij visoke čistoče, pridobljen zizmenjavo ionovje na trg prišel v poznih 50. letih 20. stoletja.

Cena za 99,9% čisti tulij je med 1959 in 1998 nihala med 4 600 ameriških dolarjev in 13 300 ameriških dolarjev. Je drugi najdražji lantanoid, zalutecijem^[16]^[17].

Nahajališča[uredi|uredi kodo]

Tulij ni bil v naravi nikoli najden v čisti obliki, ampak ga najdemo v majhnih količiah vmineralihskupaj z drugimi lantanoidi. Pogost je v mineralih, ki vsebujejoitrijingadolinij.V grobem s tulij pojavlja vgadolinitu^[18],pa tudi vmonazitu,xenotimuineuxenitu.Povprečno ga je v zemeljski skorji 0,5 mg/kg. V prsti ga je ½ delca na milijon (približno enako kot v zemeljski skorji), njegova količina pa lahko variira od 0,4 do 0,8 ppm.

Tulijeva ruda je najpogostejša naKitajskem,večje zaloge pa imajo tudiAvstralija,Grenlandija,Indija,TanzanijainZDA.Vse rezerve tulija ocenjujejo na 100 000ton.

Tulij je drugi najredkejšilantanoid.Za njim je le radioaktivniprometij.

Uporaba[uredi|uredi kodo]

Kljub redkosti in visoki ceni ima tulij tudi svoje uporabe.

Laserji[uredi|uredi kodo]

Tulij se uporablja vlaserjih na kristal(angleškosolid-state lasers) kot primes vYAGu(yttrium aluminium garnet) skupaj zholmijeminkromom.Ta se uporablja v laserjih z visoko učinkovitostjo.

Prenosne rentgenske naprave[uredi|uredi kodo]

Kljub visoki ceni se v nuklearnemreaktorjubombardirani tulij uporablja kot vir sevanja v prenosnih rentgenskih napravah. Takšni viri imajo življenjsko dobo okoli enega leta, njihova prednost pa je, da ne potrebujejo veliko zaščite; le malosvinca^[19].

Tulij 170 se uporablja tudi pribrahiterapiji.Ta izotop je tudi eden najpopularnejših zaradiografijov industriji^[20].

Sklici[uredi|uredi kodo]

↑Meija, Juris; in sod. (2016).»Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)«.Pure and Applied Chemistry.88(3): 265–91.doi:10.1515/pac-2015-0305.
↑Yttrium and all lanthanides except Ce and Pm have been observed in the oxidation state 0 in bis(1,3,5-tri-t-butylbenzene) complexes, seeCloke, F. Geoffrey N. (1993). »Zero Oxidation State Compounds of Scandium, Yttrium, and the Lanthanides«.Chem. Soc. Rev.22:17–24.doi:10.1039/CS9932200017.andArnold, Polly L.; Petrukhina, Marina A.; Bochenkov, Vladimir E.; Shabatina, Tatyana I.; Zagorskii, Vyacheslav V.; Cloke (15. december 2003). »Arene complexation of Sm, Eu, Tm and Yb atoms: a variable temperature spectroscopic investigation«.Journal of Organometallic Chemistry.688(1–2): 49–55.doi:10.1016/j.jorganchem.2003.08.028.
↑Weast, Robert (1984).CRC, Handbook of Chemistry and Physics.Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110.ISBN 0-8493-0464-4.
↑Jackson, M. (2000).»Magnetism of Rare Earth«(PDF).The IRM quarterly.10(3): 1.
↑Krebs, Robert E. (2006).The History And Use of Our Earth's Chemical Elements: A Reference Guide.Greenwood Publishing Group. str. 299.ISBN 978-0-313-33438-2.
↑»Chemical reactions of Thulium«.Webelements.Pridobljeno 6. junija 2009.
↑Patnaik, Pradyot (2003).Handbook of Inorganic Chemical Compounds.McGraw-Hill. str. 934.ISBN 0-07-049439-8.
↑Krebs, Robert E (2006).The History and Use of Our Earth's Chemical Elements: A Reference Guide.ISBN 978-0-313-33438-2.
↑Eagleson, Mary (1994).Concise Encyclopedia Chemistry.Walter de Gruyter. str. 1105.ISBN 978-3-11-011451-5.
↑Emeléus, H. J; Sharpe, A. G (1977).Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry.Academic Press.ISBN 978-0-08-057869-9.
↑Thulium.Chemicool.com. Retrieved on 2013-03-29.
↑ Lide, David R. (1998). »Section 11, Table of the Isotopes«.Handbook of Chemistry and Physics(87 izd.). Boca Raton, FL: CRC Press.ISBN 0-8493-0594-2.
↑^13,0^13,1Sonzogni, Alejandro.»Untitled«.National Nuclear Data Center.Arhivirano izprvotnega spletiščadne 21. marca 2013.Pridobljeno 20. februarja 2013.
↑Eagleson, Mary (1994).Concise Encyclopedia Chemistry.Walter de Gruyter. str. 1061.ISBN 978-3-11-011451-5.
↑James, Charles (1911). »Thulium I«.J. Am. Chem. Soc.33(8): 1332–1344.doi:10.1021/ja02221a007.
↑Hedrick, James B.»Rare-Earth Metals«(PDF).USGS.Pridobljeno 6. junija 2009.
↑Castor, Stephen B.; Hedrick, James B.»Rare Earth Elements«(PDF).Pridobljeno 6. junija 2009.
↑Walker, Perrin; Tarn, William H. (2010).CRC Handbook of Metal Etchants.CRC Press. str. 1241–.ISBN 978-1-4398-2253-1.
↑Gupta, C.K.; Krishnamurthy, Nagaiyar (2004).Extractive metallurgy of rare earths.CRC Press. str. 32.ISBN 0-415-33340-7.
↑Raj, Baldev; Venkataraman, Balu (2004).Practical Radiography.ISBN 978-1-84265-188-9.

[CIAAW2013-1] Meija, Juris; in sod. (2016).»Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)«.Pure and Applied Chemistry.88(3): 265–91.doi:10.1515/pac-2015-0305.

[Cloke1993-2] Yttrium and all lanthanides except Ce and Pm have been observed in the oxidation state 0 in bis(1,3,5-tri-t-butylbenzene) complexes, seeCloke, F. Geoffrey N. (1993). »Zero Oxidation State Compounds of Scandium, Yttrium, and the Lanthanides«.Chem. Soc. Rev.22:17–24.doi:10.1039/CS9932200017.andArnold, Polly L.; Petrukhina, Marina A.; Bochenkov, Vladimir E.; Shabatina, Tatyana I.; Zagorskii, Vyacheslav V.; Cloke (15. december 2003). »Arene complexation of Sm, Eu, Tm and Yb atoms: a variable temperature spectroscopic investigation«.Journal of Organometallic Chemistry.688(1–2): 49–55.doi:10.1016/j.jorganchem.2003.08.028.

[3] Weast, Robert (1984).CRC, Handbook of Chemistry and Physics.Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110.ISBN 0-8493-0464-4.

[4] Jackson, M. (2000).»Magnetism of Rare Earth«(PDF).The IRM quarterly.10(3): 1.

[5] Krebs, Robert E. (2006).The History And Use of Our Earth's Chemical Elements: A Reference Guide.Greenwood Publishing Group. str. 299.ISBN 978-0-313-33438-2.

[6] »Chemical reactions of Thulium«.Webelements.Pridobljeno 6. junija 2009.

[patnaik-7] Patnaik, Pradyot (2003).Handbook of Inorganic Chemical Compounds.McGraw-Hill. str. 934.ISBN 0-07-049439-8.

[hist_and_use-8] Krebs, Robert E (2006).The History and Use of Our Earth's Chemical Elements: A Reference Guide.ISBN 978-0-313-33438-2.

[concise_encyclopedia-9] Eagleson, Mary (1994).Concise Encyclopedia Chemistry.Walter de Gruyter. str. 1105.ISBN 978-3-11-011451-5.

[10] Emeléus, H. J; Sharpe, A. G (1977).Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry.Academic Press.ISBN 978-0-08-057869-9.

[cool-11] Thulium.Chemicool.com. Retrieved on 2013-03-29.

[hand-12] Lide, David R. (1998). »Section 11, Table of the Isotopes«.Handbook of Chemistry and Physics(87 izd.). Boca Raton, FL: CRC Press.ISBN 0-8493-0594-2.

[Nudat-13] 13,0^13,1Sonzogni, Alejandro.»Untitled«.National Nuclear Data Center.Arhivirano izprvotnega spletiščadne 21. marca 2013.Pridobljeno 20. februarja 2013.

[14] Eagleson, Mary (1994).Concise Encyclopedia Chemistry.Walter de Gruyter. str. 1061.ISBN 978-3-11-011451-5.

[15] James, Charles (1911). »Thulium I«.J. Am. Chem. Soc.33(8): 1332–1344.doi:10.1021/ja02221a007.

[16] Hedrick, James B.»Rare-Earth Metals«(PDF).USGS.Pridobljeno 6. junija 2009.

[17] Castor, Stephen B.; Hedrick, James B.»Rare Earth Elements«(PDF).Pridobljeno 6. junija 2009.

[handbook_of_metals-18] Walker, Perrin; Tarn, William H. (2010).CRC Handbook of Metal Etchants.CRC Press. str. 1241–.ISBN 978-1-4398-2253-1.

[appl-19] Gupta, C.K.; Krishnamurthy, Nagaiyar (2004).Extractive metallurgy of rare earths.CRC Press. str. 32.ISBN 0-415-33340-7.

[20] Raj, Baldev; Venkataraman, Balu (2004).Practical Radiography.ISBN 978-1-84265-188-9.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]