Thulium

Wat is Tulio?

Hij thulium (TM) is een chemisch element dat tot de Lanthanid -serie behoort en het meest schaarsere meer radioactieve metaal van zeldzame aardes is. Daarom zijn de kosten altijd hoog geweest, en zelfs duurder worden dan het platina zelf. Zijn naam komt van het woord 'Thule', aangewezen naar het meest noordelijke deel van de oude Europese kaarten, waar de Scandinavische regio momenteel is gevestigd.

Hij werd ontdekt en benoemd in 1879 door de Zweedse chemicus per Teodor Cleve, die zeldzame aardoxiden bestudeerde, met name die van de Erbio, waaruit hij verachtelijke hoeveelheden uit tulle -oxide haalde, geïdentificeerd dankzij het absorptiespectrum en de bijbehorende karakteristieke lijnen aan het groene kleur.

Metallic Tulio Ultrapure Sample. Bron: Hi-Res Images ofChemical Elements/CC door (https: // creativeCommons.Org/licenties/door/3.0)

Tulio's eerste relatief pure monster werd verkregen in 1911, na 15000 fractionele kristallisaties met bromaatzouten gemaakt door de chemicus Charles James, woonachtig in de Verenigde Staten. Naarmate de scheidingstechnieken en ionenuitwisselingchromatografie evolueerden, werden steeds pure en goedkope monsters van metalen tule geproduceerd.

Tulio is een element dat meestal wordt genegeerd omdat het als vreemd wordt beschouwd. Het heeft nut in de geneeskunde, een belangrijke bron van X -Ray, evenals een doping -element voor de productie van speciale legeringen en keramiek.

Eigenschappen van de tule

Fysiek

De tulio heeft een zilvergrijs oppervlak, dat geleidelijk donkerder wordt tijdens het oxideren. Als het hard is gekoppeld, geeft het brandende vonken en groenachtige flitsen af, waarvan de kleur zich de koperen toestand herinnert. Het is zacht, kneedbaar en ductiel, met een hardheid van mohs tussen 2 en 3, zodat het kan worden gesneden met een mes.

Het is een sterk paramagnetisch metaal en de gesmolten vloeistof heeft een hoge stoomdrukken, een beetje ongebruikelijk voor veel metalen.

Het kan u van dienst zijn: methylsalicylaat

Chemicaliën

De tulio neemt, net als de andere lanthaniden, deel aan de meeste van zijn verbindingen met een staats- of oxidatienummer van +3 (TM³⁺)). Het is bijvoorbeeld het enige oxide, tm₂OF₃, Bevat TM -kationen³⁺ En het wordt snel gevormd wanneer een metalen tule -monster wordt verwarmd tot 150 ºC:

4 TM (S) + 3 O₂ (g) → 2 tm₂OF₃ (S)

Aan de andere kant reageert de tule met koud of heet water om zijn respectieve hydroxide te produceren:

2 TM (S) + 6 H₂Of (l) → 2 tm (oh)₃ (aq) + 3 h₂ (G)

Waterige oplossingen van TM -ionen³⁺ Het zijn groenachtige kleuringen vanwege de vorming van de complexe acuo [tm (oh₂))₉]³⁺. Deze vertonen ook blauwachtige luminescentie wanneer ze worden uitgestraald met ultraviolet licht.

De hydraten van de Tulio (III) -verbindingen worden ook gekenmerkt door groenachtige kleuren, omdat watermoleculen erin slagen om te coördineren met een deel van de TM³⁺ aanwezig bij de kristallen.

Tulio kan ook deelnemen als TM²⁺ In verschillende van zijn verbindingen. Om dit te doen, moeten tulio (III) verbindingen worden gereduceerd tot tulio (ii). Tulio (II) verbindingen zijn onstabiel, omdat ze oxideren in contact met de lucht, en ook donkere kleur of rode viooltjes tonen.

Chemische structuur

In sommige bronnen wordt aangehaald dat de tulio een enkele allotrope vorm heeft, overeenkomend met een compacte zeshoekige structuur, HCP. Er wordt echter verwezen naar een andere tweede allotrope vorm, genaamd α-TM, waarvan de structuur tetragonaal is; Terwijl Tulio HCP β-TM wordt genoemd, zijn verreweg de meest stabiele en gerapporteerd.

Onder hoge druk (in de volgorde van de GPA) lijdt de tulio overgangen naar dichtste kristallijne fasen, die van de HCP of β-TM naar een isomorfe hexagonale structuur naar die van het samarium gaan, en vervolgens een compacte hexagonale dubbel zeshoekig (DHCP worden (DHCP ), en uiteindelijk vervormde vormen van FCC -kristallen samengesteld.

Elektronische configuratie

Elektronische tule -configuratie

De elektronische configuratie van de tule is als volgt:

Kan u van dienst zijn: ayaroína

[Xe] 6s² 4F¹³

Merk op dat het slechts één elektron mist om de vulling van zijn 4F -orbitalen te voltooien. Met 13 elektronen in deze subcap, en in plaats in positie of groep 13 van de Lantanide -serie, wordt gezegd dat de elektronische configuratie geen afwijking biedt.

De elektronen van hun 4F -orbitalen zijn verantwoordelijk voor de metalen binding die zich bij de Tulio -atomen aansluit. Aangezien er 13 zijn, zijn de attracties tussen de TM -atomen groot, waarin wordt uitgelegd waarom hun smelten- en kookpunten groter zijn in vergelijking met die van het europium, bijvoorbeeld, ook deze maaltijdmeter van de lanthaniden.

Het verkrijgen van de tulio

Grondstof

Tulio wordt gevonden in veel van de mineralen waar andere zeldzame aardmetalen overheersen (Gadolinio, Erbio, Samarium, Hill, enz.)). In geen van hen wordt in een aanzienlijke verhouding gevonden om te dienen als de enige mineralogische bron.

Het Monazite Mineral bevat rond 0.007% van Tulio, dus het is een van de grondstoffen waaruit dit metaal wordt verkregen. Maar kleien in het zuidoosten van China hebben een concentratie van maximaal 0.5% van tulio, daarom wordt de grondstof gebruikt voor extractie en productie.

Extractie- en productiemethode

Tulio was een van de laatste metalen die plaatsvond met een hoge mate van zuiverheid (> 99%). Ten eerste is het nodig om TM -ionen te scheiden³⁺ van de rest van de mineralogische matrix, verrijkt met onvoorstelbare hoeveelheden ionen van andere zeldzame aardmetalen. Zonder ionenuitwisselingschromatografie, vergezeld van oplosmiddelextractietechnieken, is het niet mogelijk om een ​​dergelijke scheiding te bereiken.

Chemisch de klei of het monaziet verwerkt om de TM -ionen te verkrijgen³⁺ gescheiden als TM₂OF₃, Een reductie wordt gebruikt met behulp van lantano om tuliumoxide te verminderen tot metalen tule.

Kan u van dienst zijn: molaire oplossingen: concept, voorbereiding, voorbeelden

Toepassingen

Dopant van keramiek en legeringen

Tulio in zijn pure staat mist geen gebruik. De neutrale atomen worden echter gebruikt als doping in veel keramische materialen en metaallegeringen samengesteld uit andere elementen van zeldzame aardes.

In keramiek dient het voor de productie van supergeleidersmaterialen bij hoge temperaturen en voor de uitwerking van microgolfcomponenten; Terwijl in legeringen, zoals aluminium en ititrium granaat (YAG), wordt het gebruikt voor de productie van krachtige lasers om operaties uit te voeren.

Blauwachtige luminescentie

De blauwachtige en heldere stukken van de euro's in het ultraviolet licht zijn te wijten aan de fluorescentie van de tule. Bron: Repro door H. Grobe/CC door (https: // creativeCommons.Org/licenties/door/3.0)

Net als het europium is het tuliumoxide doordringen op de euro -tickets om blauwachtige luminescentie uit te zenden wanneer blootgesteld onder een ultraviolet lichtlamp. Op deze manier worden euro's verhinderd vervalst.

Aan de andere kant wordt de luminescentie of fluorescentie ook gebruikt in persoonlijke dosimeters, waarbij de tule wordt toegevoegd aan calciumsulfaat zodat het zout voor een bron van ultraviolette straling schijnt.

X -RAY -emitter

Tulio heeft een enkele natuurlijke isotoop: de ¹⁶⁹TM. Maar bij het bombarderen met neutronen wordt het omgezet in de isotoop ¹⁷⁰TM, die gematigde gamma -straling uitzendt en een T_1/2 128 dagen.

Dit ¹⁷⁰TM wordt gebruikt op draagbare apparaten als X -Ray -emitter, werknemers om kankers weer te geven via brachytherapie, en ook om kloven te detecteren in elektronische structuren of apparatuur.

Referenties

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. (vierde druk). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Thulium. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg
3. Brian Clegg. (24 juni 2008). Thulium. Chemie in zijn elementen. Hersteld van: chemieworld.com
4. De redacteuren van Enyclopaedia Britannica. (2020). Thulium. Hersteld van: Britannica.com
5. Dr. Doug Stewart. (2020). Thulium -element Feiten. Hersteld van: chemicool.com
6. Mohammad Reza Ganjali et al. (2016). Lanthanides -serie detertie door verschillende analytische methoden. Wetenschappelijk.
7. Jeffrey M. Montgomery et al. (2011). Hogedrukfase-overgangen in zeldzame aardmetaal Thulium tot 195 GPA. Fysiek.: Condens. Materie 23 155701