Tul: Różnice pomiędzy wersjami

Tul

{{{poprzedni w okresie}}} ← tul → {{{następny w okresie}}}
{{{poprzedni w grupie}}} ↑ Tm ↓ {{{następny w grupie}}} 69 Tm
Wygląd
{{{wygląd}}}
[[Plik:{{{1. grafika}}}|120x240px|{{{opis 1. grafiki}}}]] [[Plik:{{{2. grafika}}}|120x240px|{{{opis 2. grafiki}}}]] {{{opis 1. grafiki}}} {{{opis 2. grafiki}}}
[[Plik:{{{3. grafika}}}|240x240px|{{{opis 3. grafiki}}}]] {{{opis 3. grafiki}}}
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	tul, Tm, 69 (łac. {{{nazwa łacińska}}})
Grupa, okres, blok	-, 6, f
Stopień utlenienia	3, 2, 4[1]
Właściwości metaliczne	{{{właściwości metaliczne}}}
Właściwości tlenków	{{{właściwości tlenków}}}
Masa atomowa	168,934 u
Stan skupienia	stały
Gęstość	9321 kg/m3
Temperatura topnienia	1818 °C ({{{tt warunki niestandardowe}}}){{{tt źródło}}}
Temperatura wrzenia	2220 °C ({{{tw warunki niestandardowe}}}){{{tw źródło}}}
Numer CAS	{{{numer CAS}}}Brak numeru CAS
PubChem	{{{PubChem}}}
Właściwości atomowe Promień • atomowy • walencyjny • van der Waalsa 175 (obl. 222) pm bd bd Konfiguracja elektronowa [Xe]4f136s2 Zapełnienie powłok {{{zapełnienie powłok}}} (wizualizacja powłok) Elektrony walencyjne {{{elektrony walencyjne}}} Elektroujemność • w skali Paulinga • w skali Allreda {{{elektroujemność w skali Paulinga}}} {{{elektroujemność w skali Allreda}}} Potencjały jonizacyjne I 596,7 kJ/mol II 1163 kJ/mol III 2285 kJ/mol
Właściwości fizyczne Punkt potrójny {{{punkt potrójny}}} Ciepło parowania 247 kJ/mol Ciepło topnienia 18,4 kJ/mol Ciśnienie pary nasyconej 395 Pa (1097 K) Rezystywność {{{rezystywność}}} Konduktywność 1,27×106 S/m Ciepło właściwe 159 J/(kg*K) Przewodność cieplna 16,8 W/(m*K) Układ krystalograficzny {{{układ krystalograficzny}}} Twardość • w skali Mohsa • w skali Brinella {{{twardość w skali Mohsa}}} {{{twardość w skali Brinella}}} Prędkość dźwięku bd Moduł Younga {{{moduł Younga}}} Moduł Kirchhoffa {{{moduł Kirchhoffa}}} Współczynnik sprężystości objętościowej {{{współczynnik sprężystości objętościowej}}} Właściwości magnetyczne {{{właściwości magnetyczne}}} Objętość molowa 18,12×10-6 m³/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 168Tm {syn.} 93,1 dnia w.e. 168Er 169Tm 100% stabilny izotop z 100 neutronami 170Tm {syn.} 128,6 dnia w.e. 0,314 170Er 170Tm {syn.} 128,6 dnia β- 0,968 170Yb 171Tm {syn.} 1,92 roku β- 171Yb
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
Multimedia w Wikimedia Commons
[[wikt:{{{wikisłownik}}}|Hasło w Wikisłowniku]]

Zobacz hasło tul w Wikisłowniku

Tul jest pierwiastkiem chemicznym o symbolu Tm i liczbie atomowej 69, należącym do tzw. metali ziem rzadkich. Tul jest najrzadszym metalem z grupy lantanowców występujących na Ziemi (Promet jest rzadszym, ale nie występuje naturalnie na Ziemi). Jest łatwym w obróbce srebrzysto-szarym metalem. Pomimo jego wysokiej ceny^[2], tul jest używany jako źródło promieniowania w przenośnych aparatach Roentgena i w laserach półprzewodnikowych.

Historia

Tul został odkryty przez szwedzkiego chemika i geologa Per T. Cleve’a w 1879 poprzez szukanie zanieczyszczeń w tlenkach pierwiastków ziem rzadkich (ok. 40 lat wcześniej, tą samą metodą Carl Gustaf Mosander odkrył inne pierwiastki ziem rzadkich). Cleve rozpoczął od usuwania wszystkich zanieczyszczeń z tlenku erbu(III), po czy w końcowym efekcie uzyskał dwie nowe substancje: brązową i zieloną. Brązową substancją był tlenek holmu, nazwany holmia, a zieloną tlenek nieznanego pierwiastka, który Cleve nazwał thulia. Nazwę zaczerpnął od nazwy thule – mitycznej wyspy na krańcu świata, najwcześniejszej nazwy Skandynawii^[1].
Pierwszym badaczem, któremu udało się uzyskać niemal czysty tul, był Charles James, brytyjski emigrant pracujący na University of New Hampshire w Durhan, New Hampshire. W 1911 ogłosił, że udało mu się otrzymać czysty tul za pomocą wynalezioną przez siebie metodą krystalizacji frakcyjnej z wykorzystaniem bromianów. By stwierdzić, że materiał jest jednorodny potrzebował 15 000 powtórzeń czynności służących oczyszczeniu próbki.
Wysokiej czystości tlenek tulu był dostępny handlowo od lat 50-tych, XX wieku, który otrzymywano za pomocą rozdzielania na drodze wymiany jonowej. Cena rynkowa kilograma 99% i 99,9% czystości tlenku tulu w latach 1959-1998 oscylowała w przedziale 4,600-13,300 $. W marcu 2011 roku cena tlenku tulu w postaci proszku sięgała 62,5-114 $ za jeden gram^[3][4]. Cena tulu w postaci proszku wynosiła odpowiednio 426,5 $^[5], czyniąc tul drugim po lutecie pod względem ceny metalem ziem rzadkich.

Występowanie i otrzymywanie

Zawartość tulu w skorupie ziemskiej wynosi 0,52 mg/kg, zaś w wodzie oceanów 0,00000017 mg/l^[6]. Tul w niewielkich ilościach występuje w rudach bogatych w itr, takich jak: ksenotym, euksenit, samarskit, gadolinit, fergusonit. W śladowych ilościach występuje w monacycie (~0.007% tulu), który jest surowcem, z którego tul otrzymuje się za pomocą wymiany jonowej. Nowsze techniki wymiany jonowej i ekstrakcji rozpuszczalnikowej spowodowały uproszczenie otrzymywania metali ziem rzadkich, co doprowadziło do obniżenia kosztów produkcji tulu. Obecnie głównym źródłem metalu jest adsorpcja jonów z glin wydobywanych na południu Chin. W glinach tych 2/3 zawartości wszystkich metali rzadkich stanowi itr, tul natomiast stanowi około 0,5%. Metaliczny tul może być otrzymany z tlenku tulu poprzez jego redukcję lantanem w jego temperaturze topnienia 1 545°C. Tul jest oddzielany od lantanu poprzez sublimację w próżni. Pary metalu są kondensowane do postaci krystalicznego metalu wolnego od zanieczyszczeń lantanem^[1]. Obecnie szacuje się, że tul ma podobny stopień rozpowszechnienia jak srebro, kadm, złoto czy jod^[7].

Właściwości

Właściwości fizyczne

Czyty tul jako metal ma jasny, srebrny połysk, jest miękki, plastyczny i kowalny. Posiada gęsto upakowaną strukturę heksagonalną^[1]. Tul jest ferromagnetykiem poniżej 32 K, antyferromagnetykiem w przedziale temperatur 32-56 K, a od temperatury 56 K staje się paramagnetykiem.

Właściwości chemiczne

Metaliczny tul w normalnych warunkach, w atmosferze powietrza powoli matowieje, a w temperaturze 150 °C tworzy tlenek tulu(III):

4 Tm + 3 O₂ -› 2 Tm₂O₃

Tul jest elektrododatni i reaguje powoli z zimną wodą, znacznie szybciej z gorącą, tworząc wodorotlenek tulu(III):

2 Tm (s) + 6 H₂O (l) › 2 Tm(OH)₃ (aq) + 3 H₂ (g)

Metal w temperaturze pokojowej powoli reaguje ze wszystkimi fluorowcami. Reakcje przebiegają szybko w temperaturach powyżej 200 °C:

2 Tm (s) + 3 F₂ (g) -› 2 TmF₃ (s) (biały)

2 Tm (s) + 3 Cl₂ (g) -› 2 TmCl₃ (s) (żółty)

2 Tm (s) + 3 Br₂ (g) -› 2 TmBr₃ (s) (biały)

2 Tm (s) + 3 I₂ (g) -› 2 TmI₃ (s) (żółty)

Tul łatwo rozpuszcza się w rozcieńczonym kwasie siarkowym(VI) tworząc jasnozielone roztwory zawierające jony Tm(III) w postaci kompleksów [Tm(OH₂)₉]^3+[8]

2 Tm (s) + 3 H₂SO₄ (aq) › 2 Tm³⁺ (aq) + 3 SO2−4 (aq) + 3 H₂ (g)

Izotopy

Występujący w przyrodzie tul składa się w 100% z jednego, stabilnego izotopu, ¹⁶⁹Tm. Znanych jest 31 radioizotopów tulu, spośród których najtrwalszymi są ¹⁷¹Tm z okresie półtrwania T_1/2 wynoszącym 1,92 lat, ¹⁷⁰Tm o T_1/2=128,6 dnia, ¹⁶⁸Tm o T_1/2=93,1 dni, ¹⁶⁷Tm o T_1/2=9,25 dni. Pozostałe izotopy posiadają okresy półtrwania krótsze niż 64 godziny, z których większość posiada T_1/2 < 2 min. Tul posiada izotopy o zakresie mas atomowych od 145.966 unitów (¹⁴⁶Tm) do 176.949 u (¹⁷⁷Tm). Podstawowy procesem rozpadu przed najstabilniejszym i najbardziej rozpowszechnionym izotopem ¹⁶⁹Tm, jest wychwyt elektronu, natomiast podstawowym procesem po izotopie ¹⁶⁹Tm jest rozpad beta. W pierwszym przypadku podstawowym produktem rozpadu są izotopy pierwiastka o liczbie atomowej 68 (Erb), a w drugim przypadku izotopy pierwiastka 70 (Iterb)^[7].

Zastosowanie

Jest stosowany jako składnik niektórych materiałów mikroelektronicznych oraz jako źródło promieniowania gamma.

Zobacz galerię związaną z tematem: Tul