Ο θούλιο, σύμβολο Tm και ατομικός αριθμός 69, είναι ένα από τα λανθανίδια (γνωστά ως μέταλλα σπανίων γαιών). Μεταξύ των λανθανιδών, είναι ένα από τα πιο σπάνια και, ως εκ τούτου, έχει υψηλό κόστος και περιορισμένες εφαρμογές. Στη μεταλλική του μορφή, έχει ένα γκριζωπό χρώμα και μια χαρακτηριστική ασημί λάμψη, που αντέχει καλά στο διάβρωση. Σε διάλυμα, όπως και οι άλλες λανθανίδες, το θούλιο υιοθετεί αριθμό οξείδωσης ίσο με +3.
Το στοιχείο πήρε το όνομά του από την περιοχή Thule ή Tile, πολύ κοινό στους χάρτες από τον Μεσαίωνα για να περιγράψει περιοχές όπως η Ισλανδία ή η Σκανδιναβία. Αυτός ήταν ανακαλύφθηκε το 1879 από έναν Σουηδό χημικό ονόματι Per Teodor Cleve, ο οποίος πραγματοποίησε αναλύσεις και μελέτες για το μετάλλευμα erbia, από τη σουηδική πόλη Ytterby. Το θούλιο χρησιμοποιείται βασικά στην ιατρική, αν και χρωστικές με Tm3+ στη σύνθεσή τους υπάρχουν στα τραπεζογραμμάτια ευρώ για την αποφυγή παραχάραξης.
Διαβάστε επίσης: Δημήτριο — λανθανίδιο που χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία γυαλιού και καταλυτών
Περίληψη για το χημικό στοιχείο θούλιο
Το θούλιο είναι ένα μέταλλο που ανήκει στην κατηγορία των λανθανιδών ή μετάλλων σπανίων γαιών.
Σε μεταλλική μορφή έχει γκριζωπό χρώμα.
Σε διάλυμα, το NOx του είναι πάντα +3.
Είναι από τις πιο σπάνιες λανθανίδες που υπάρχουν και, ως εκ τούτου, έχει υψηλό κόστος.
Λαμβάνεται μέσω αναγωγής με λανθάνιο σε επαγωγικούς κλιβάνους.
Υπάρχουν λίγες χρήσεις του θουλίου, που χρησιμοποιείται περισσότερο στον τομέα της ιατρικής.
Η ανακάλυψή του πιστώνεται στον Σουηδό χημικό Per Teodor Cleve.
ιδιότητες του θουλίου
Σύμβολο: Τιμ.
ατομικός αριθμός: 69.
ατομική μάζα: 168.93421 κ.μ.
ηλεκτραρνητικότητα: 1,25.
Σημείο σύντηξης: 1545°C.
Σημείο βρασμού: 1950°C.
Πυκνότητα: 9,321 γρ.εκ-3 (στους 25°C).
Ηλεκτρονική διαμόρφωση: [Xe] 6s2 4στ13.
Σειρά Χημείας: μέταλλα σπάνιων γαιών, λανθανίδες.
χαρακτηριστικά του θουλίου
Θούλιο, σύμβολο Tm, παρουσιάζει μια στιλπνή γκρι λάμψη στη μεταλλική κατάσταση. Αν και είναι σχετικά σταθερό, θα πρέπει να φυλάσσεται σε μέρος χωρίς υγρασία. Είναι ένα μέταλλο μαλακό, όλκιμο και εύπλαστο και μπορεί να κοπεί ακόμη και με μαχαίρι.
παρά το γεγονός ότι 41 γνωστά ισότοπα, που κυμαίνονται σε μάζα από 146 έως 176, το Tm έχει ένα μοναδικό φυσικό ισότοπο, 169Tm, το οποίο είναι σταθερό.
Όπως και οι άλλες λανθανίδες, έχει ως πιθανότερο αριθμό οξείδωσης +3. Ένα άλλο κοινό χαρακτηριστικό είναι το γεγονός ότι απελευθερώνει αέριο υδρογόνο (H2) όταν αναμιγνύεται με αραιό οξύ ή ατμό. Είναι δυνατό να καεί το θούλιο στον αέρα, παράγοντας έτσι Tm2Ο3.
4 Tim + 3 O2 → 2 Τιμ2Ο3
Πού μπορεί να βρεθεί το θούλιο;
το θούλιο εμφανίζεται σε μικρές ποσότητες μαζί με τα άλλα μέταλλα σπάνιων γαιών στα ορυκτά. Στον μπαστνασίτη και τον μοναζίτη, δύο ορυκτά πλούσια σε ελαφρύτερες λανθανίδες και εμπορικά αξιοποιήσιμα, η περιεκτικότητα σε Tm δεν υπερβαίνει το 0,1% κατά μάζα Tm2Ο3. Ορυκτά με την υψηλότερη συγκέντρωση θούλιου (σε μορφή Tm2Ο3) είναι ξενότιμος (0,9%) και ευδιαλίτης (0,4%).
Μια άλλη σημαντική πηγή θουλίου είναι το ιλύς προσρόφησης κατιόντων σπάνιων γαιών, που σχηματίστηκε επί εκατομμύρια χρόνια σε διαδικασίες του έκπλυση (πλύσιμο με ζεστή τροπική βροχή) μεταλλικών γρανιτών σπανίων γαιών. Η Κίνα, ειδικότερα, εκμεταλλεύεται αυτές τις πηγές, οι οποίες συνήθως περιέχουν περίπου 0,3% κατά μάζα Tm2Ο3.
Είναι πολύ αλήθεια ότι το θούλιο δεν είναι πολύ άφθονο — στην πραγματικότητα, είναι λιγότερο άφθονο από όλες τις λανθανίδες. Ωστόσο, νέες ανακαλύψεις πηγών Tm το έχουν τοποθετήσει στο ίδιο επίπεδο σπανιότητας με το χρυσός, ασήμι ή κάδμιο.
Δείτε το στο podcast μας: Σκληρό σαν διαμάντι - τι σημαίνει;
λήψη του θούλιου
Το θούλιο μπορεί να ληφθεί με αναγωγή του οξειδίου του χρησιμοποιώντας λανθάνιο ως αναγωγικό, σε επαγωγικό φούρνο.
tm2Ο3 (s) + 2 La (l) → La2Ο3 (s) + 2 Tm (g)
Δεδομένων των συνθηκών αντίδρασης (≈ 1500 °C και 10-6 στις 10-5 πίεση), το θούλιο λαμβάνεται με τη μορφή αερίου, το οποίο εναποτίθεται στο ψυχρό τμήμα του επαγωγικού κλιβάνου.
εφαρμογές θούλιου
Καθώς είναι ένα ακριβό στοιχείο (στην περιοχή των 70$/γραμμάριο) και σπάνιο, το Οι εφαρμογές θούλιου είναι περιορισμένες. Χρησιμοποιείται σε μικρές ποσότητες στον ιατρικό τομέα, για παράδειγμα ως παράγοντα ντόπινγκ σε γρανάτη αλουμινίου υττρίου (Y3Ο Αλ5Ο12), ορυκτό που χρησιμοποιείται στη χειρουργική με λέιζερ. το ισότοπό σας 170Το Tm χρησιμεύει ως πηγή ακτίνων Χ για φορητές συσκευές.
Ένα ενδιαφέρον γεγονός για το θούλιο είναι ότι τα ιόντα Tm3+ αυτοί είναι σε μελάνια κατά της παραχάραξης τραπεζογραμματίων ευρώ. Όταν τοποθετείται σε υπεριώδες φως, το μπλε χρώμα που εμφανίζεται είναι ακριβώς τα ιόντα Tm3+.
ιστορία του θούλιου
Ο Το στοιχείο 69 ανακαλύφθηκε από τον Per Teodor Cleve, Σουηδός χημικός, το 1879 (τα περισσότερα από τα μέταλλα σπάνιων γαιών ανακαλύφθηκαν ακόμη και από Σουηδούς χημικούς). Το θούλιο ανακαλύφθηκε ενώ ο Cleve μελετούσε το ορυκτό erbia από τη σουηδική πόλη Ytterby.
Ο Το όνομα «θούλιο» προέρχεται από το Thule ή Tile, μια περιοχή στη βόρεια Ευρώπη, που περιγράφεται κατά τον Μεσαίωνα, που έχει ήδη αποδοθεί σε αρκετά μέρη, όπως η Ισλανδία, τα νησιά στα βόρεια της Σκωτίας και η Σκανδιναβία.
Διαβάστε επίσης: Επιστημονικές ανακαλύψεις που έγιναν τυχαία
Λυμένες ασκήσεις για το θούλιο
ερώτηση 1
Οι λανθανίδες συνήθως παρουσιάζουν, σε διάλυμα, NOx ίσο με +3. Το θούλιο, σύμβολο Tm, είναι μια λανθανίδη με ατομικό αριθμό 69. Σε ποια από αυτές τις ενώσεις το Tm έχει τα χαρακτηριστικά NOx των λανθανιδών;
Α) TmCl
Β) TmCl2
Γ) Τιμ2Ο3
Δ) TmS
Ε) Τιμ2Εγώ
Απάντηση:
Γράμμα Γ
Ο φθόριο έχει NOx ίσο με -1. Οι άλλοι αλογόνα, ελλείψει του οξυγόνο στον τύπο έχουν και φορτίο ίσο με -1. Ο θείο, σε απουσία οξυγόνου, έχει φορτίο ίσο με -2. Το οξυγόνο έχει φορτίο -2. Έτσι, ο υπολογισμός του NOx Το λουτέτιο σε κάθε ουσία δίνεται ως εξής:
TmCl: x + (–1) = 0 → x = +1; τόσο λάθος απάντηση.
TmCl2: x + 2(–1) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; τόσο λάθος απάντηση.
tm2Ο3: 2x + 3(–2) = 0 → 2x – 6 = 0 → x = +3; άρα σωστή απάντηση.
TmS: x + (–2) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; τόσο λάθος απάντηση.
tm2I: 2x + (–1) = 0 → 2x – 1 = 0 → x = +½; τόσο λάθος απάντηση.
Ερώτηση 2
Ο 170Το Tm είναι ένα ισότοπο του χημικού στοιχείου θούλιο (Z = 69) που χρησιμοποιείται ως πηγή ακτίνων Χ σε φορητές συσκευές. Ποιος είναι ο αριθμός των νετρονίων σε αυτό το ισότοπο;
Α) 170
Β) 69
Γ) 101
Δ) 239
Ε) 99
Απάντηση:
Γράμμα Γ
Ο ατομικός αριθμός του Tm ισούται με 69. Έτσι, ο αριθμός των νετρόνια μπορεί να υπολογιστεί με τον ακόλουθο τύπο:
A = Z + n
A είναι ο μαζικός αριθμός, Z είναι ο ατομικός αριθμός και n ο αριθμός των νετρονίων. Αντικαθιστώντας τις τιμές, έχουμε:
170 = 69 + n
n = 170 - 69
n = 101
Του Stefano Araújo Novais
Καθηγητής Χημείας