Tulio

Cos'è Tulio?

Lui tulio (TM) è un elemento chimico che appartiene alla serie Lanthanid ed è il metallo radioattivo più scarso delle terre rare più scarse. Pertanto, il suo costo è sempre stato elevato, diventando persino più costoso del platino stesso. Il suo nome deriva dalla parola "Thule", designato nella parte più settentrionale delle antiche mappe europee, dove si trova attualmente la regione scandinava.

Fu scoperto e nominato nel 1879 dal chimico svedese per Teodor Cleve, che studiava ossidi di terre rare, in particolare quello dell'erbio, da cui estraeva quantità spregevoli dall'ossido di tulle colore verde.

Campione metallico tulio ultrapure. Fonte: immagini ad alta risoluzione degli elementi chimici/cc di (https: // creativeCommons.Org/licenze/di/3.0)

Il primo campione relativamente puro di Tulio fu ottenuto nel 1911, dopo 15000 cristallizzazioni frazionarie con sali di bromato realizzati dal chimico Charles James, residente, poi negli Stati Uniti. Man mano che le tecniche di separazione e la cromatografia di scambio ionico si sono evolute, sono stati prodotti campioni sempre più puri ed economici di tulle metallico.

Tulio è un elemento che di solito viene ignorato perché è considerato strano. Ha un'utilità in medicina, essendo un'importante fonte di raggio x, nonché un elemento doping per la produzione di leghe e ceramiche speciali.

Proprietà del tulle

Fisico

Il tulio ha una superficie grigia argentata, che si oscura gradualmente durante l'ossidazione. Quando è legato duramente, emana scintille e lampi verdastri, il cui colore ricorda lo stato di rame. È morbido, malleabile e duttile, con una durezza di MOHS tra 2 e 3, quindi può essere tagliato usando un coltello.

È un metallo fortemente paramagnetico e il suo liquido fuso ha elevate pressioni a vapore, un po 'insolito per molti metalli.

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Sostanze chimiche

Il Tulio, come gli altri lantanidi, partecipa alla maggior parte dei suoi composti con uno stato o un numero di ossidazione di +3 (TM³⁺). Ad esempio, il suo unico ossido, TM₂O₃, Contiene cationi TM³⁺ E si forma rapidamente quando un campione di tulle di metallo viene riscaldato a 150 ºC:

4 tm (s) + 3 o₂ (g) → 2 tm₂O₃ (S)

D'altra parte, il tulle reagisce con acqua fredda o calda per produrre il suo rispettivo idrossido:

2 tm (s) + 6 h₂O (l) → 2 tm (OH)₃ (aq) + 3 h₂ (G)

Soluzioni acquose di ioni TM³⁺ Sono colorazioni verdastre a causa della formazione del complesso acuo [TM (OH₂)₉"³⁺. Questi mostrano anche luminescenza bluastra quando sono irradiati con la luce ultravioletta.

Gli idrati dei composti di Tulio (III) sono anche caratterizzati da colori verdastri, poiché le molecole d'acqua riescono a coordinarsi con parte del TM³⁺ presente ai cristalli.

Tulio è anche in grado di partecipare come TM²⁺ In molti dei suoi composti. Per fare ciò, i composti di Tulio (III) devono essere ridotti a Tulio (II). I composti di tulio (ii) sono instabili, poiché si ossidano a contatto con l'aria e mostrano anche viola di colore scuro o rosso.

Struttura chimica

In alcune fonti è citato che il tulio ha una singola forma allotropica, corrispondente a una struttura esagonale compatta, HCP. Tuttavia, viene fatto riferimento a un'altra seconda forma allotropica, chiamata α-TM, la cui struttura è tetragonale; Mentre Tulio HCP è chiamato β-TM, essendo di gran lunga il più stabile e riportato.

Sotto le alte pressioni (nell'ordine del GPA), il Tulio soffre di transizioni in fasi cristalline più dense, spostandosi dall'HCP o β-TM a una struttura esagonale isomorfa a quella del samarium, e poi diventando un doppio esagonale esagonale compatto (DHCP ), e infine le forme distorte di cristalli FCC.

Configurazione elettronica

Configurazione di tulle elettronica

La configurazione elettronica del tulle è la seguente:

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[Xe] 6s² 4f¹³

Si noti che manca di un solo elettrone per completare il riempimento dei suoi orbitali 4F. Avere 13 elettroni in questo subcap e se situato in posizione o gruppo 13 della serie Lantanide, si dice che la sua configurazione elettronica non presenta alcuna deviazione.

Gli elettroni dei loro orbitali 4F sono responsabili del legame metallico che si unisce agli atomi di Tulio. Dato che ce ne sono 13, le attrazioni tra gli atomi di TM sono grandi, spiegando perché i loro punti di fusione e bollitura sono maggiori rispetto a quelli dell'Europio, ad esempio, essendo anche questo misuratore di pasti delle lantanidi.

Ottenere il tulio

Materia prima

Tulio si trova in molti dei minerali in cui predominano altri metalli delle terre rare (Gadolinio, Erbio, Samarium, Hill, ecc.). In nessuno di essi si trova in una proporzione considerevole per fungere da unica fonte mineralogica.

Il minerale monazita contiene circa 0.007% di Tulio, quindi è una delle materie prime da cui si ottiene questo metallo. Ma le argille nel sud -est della Cina hanno una concentrazione fino a 0.5% di Tulio, quindi la materia prima utilizzata per l'estrazione e la produzione.

Metodo di estrazione e produzione

Tulio era uno degli ultimi metalli con un alto grado di purezza (> 99%). Innanzitutto è necessario separare gli ioni TM³⁺ del resto della matrice mineralogica, arricchita con quantità inimmaginabili di ioni di altri metalli delle terre rare. Senza cromatografia a scambio ionico, accompagnato da tecniche di estrazione solvente, non è possibile ottenere tale separazione.

Elaborato chimicamente le argille o la monazite per ottenere gli ioni TM³⁺ separato come tm₂O₃, Una riduzione viene utilizzata utilizzando Lantano per ridurre l'ossido di tulium a tulle metallico.

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Applicazioni

Drogante di ceramiche e leghe

Tulio nel suo stato puro manca di usi. Tuttavia, i suoi atomi neutri sono usati come doping in molti materiali ceramici e leghe di metallo composte da altri elementi di terre rare.

In ceramica, serve per la produzione di materiali superconduttori ad alte temperature e per l'elaborazione di componenti a microonde; Mentre in leghe, come l'alluminio e il granato di ititrium (YAG), viene utilizzato per la produzione di potenti laser per effettuare interventi chirurgici.

Luminescenza bluastra

I pezzi bluastri e luminosi degli euro nella luce ultravioletta sono dovuti alla fluorescenza del tulle. Fonte: Repro di H. Grobe/CC di (https: // creativeCommons.Org/licenze/di/3.0)

Come l'Europio, l'ossido di tulium viene permeato sui biglietti per l'euro per emettere luminescenza bluastra quando esposta sotto una lampada a luce ultravioletta. In questo modo, gli euro sono impediti di essere falsificati.

D'altra parte, la sua luminescenza o fluorescenza viene utilizzata anche in dosimetri personali, in cui il tulle viene aggiunto al solfato di calcio in modo che il sale brilli davanti a una fonte di radiazione ultravioletta.

X -RAY EMITTER

Tulio ha un singolo isotopo naturale: il ¹⁶⁹Tm. Ma quando si bombarda con i neutroni viene trasformato in isotopo ¹⁷⁰TM, che emette radiazioni gamma moderate e ha a T_1/2 128 giorni.

Questo ¹⁷⁰La TM viene utilizzata su dispositivi portatili come emettitore a raggi X, dipendenti per mostrare tumori attraverso la brachiterapia e anche per rilevare le fessure in strutture o attrezzature elettroniche.

Riferimenti

1. SHIVER & ATKINS. (2008). Chimica inorganica. (quarta edizione). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Tulio. Recuperato da: in.Wikipedia.org
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