Ту́лий (химический символ — Tm, от лат. Thulium) — химический элемент 3-й группы (по устаревшей классификации — третьей группы побочной подгруппы, IIIB) шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 69.

Тулий
← Эрбий | Иттербий →
69 Tm

Md
ВодородГелийЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеонНатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргонКалийКальцийСкандийТитанВанадийХромМарганецЖелезоКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптонРубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСереброКадмийИндийОловоСурьмаТеллурИодКсенонЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоРтутьТаллийСвинецВисмутПолонийАстатРадонФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклийКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБорийХассийМейтнерийДармштадтийРентгенийКоперницийНихонийФлеровийМосковийЛиверморийТеннессинОганесонПериодическая система элементов
69Tm
Hexagonal.svg
Electron shell 069 Thulium.svg
Внешний вид простого вещества
Thulium sublimed dendritic and 1cm3 cube.jpg
Очищенный образец тулия
Свойства атома
Название, символ, номер Тулий / Thulium (Tm), 69
Группа, период, блок 3 (устар. 3), 6,
f-элемент
Атомная масса
(молярная масса)
168,93421(2)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Xe] 6s24f13
Радиус атома 177 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 156 пм
Радиус иона (+3e) 87 пм
Электроотрицательность 1,25 (шкала Полинга)
Электродный потенциал Tm←Tm3+ -2,32 В
Tm←Tm2+ -2,3 В
Степени окисления +2, +3
Энергия ионизации
(первый электрон)
 589,0 (6,10) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) 9,321 г/см³
Температура плавления 1818 K
Температура кипения 2220 K
Уд. теплота испарения 232 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 27,0[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём 18,1 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки Гексагональная
Параметры решётки a=3,540 c=5.56 Å
Отношение c/a 1,570
Прочие характеристики
Теплопроводность (300 K) (16,9) Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-30-4
69
Тулий
168,9342
4f136s2

Относится к семейству «Лантаноиды».

Простое вещество тулий — это легко обрабатываемый редкоземельный металл серебристо-белого цвета.

ИсторияПравить

Тулий был открыт шведским химиком Пер Теодором Клеве в 1879 году при поиске примесей к оксиду эрбия Er2O3[3][4][5]. Этот же метод ранее позволил К. Г. Мосандеру открыть другие редкоземельные элементы. При выделении примесей Клеве получил два окисла — коричневый оксид гольмия и зелёный оксид тулия[6]. В 1911 году Т. У. Ричардс получил элемент в чистом виде и измерил его атомный вес.

Происхождение названияПравить

Выделив оксид неизвестного элемента, шведский химик Пер Теодор Клеве дал ему название «Thulium» в честь расположенного на севере Европы легендарного острова Туле (от др.-греч. Θούλη, а также от лат. Thule). Причём в написании «Thullium» ошибочно использовал две согласные[7].

Физические свойстваПравить

Полная электронная конфигурация атома тулия: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f13

Тулий — мягкий редкоземельный металл серебристо-белого цвета. Не радиоактивен. Является парамагнетиком[8].

Химические свойстваПравить

Растворы солей тулия окрашены в зелёный цвет[9].

 

Реагирует с кислотами

 

 

ПолучениеПравить

Металлический тулий получают металлотермическим восстановлением трифторида тулия при помощи металлического кальция:

 

Распространённость в природеПравить

Тулий является редким элементом (самым редким из лантаноидов)[7], его содержание в земной коре — 2,7⋅10−5 масс. %, в морской воде — 10−7 мг/литр[2]. Наряду с другими редкоземельными элементами тулий присутствует в таких минералах, как ксенотим, эвксенит, монацит, лопарит и некоторых других.

ИзотопыПравить

Изотоп тулий-170 применяется для изготовления портативных рентгеновских установок медицинского назначения[7], а также в металлодефектоскопии[10]. Сравнительно недавно он предложен в качестве топлива в радиоизотопных источниках энергии.

ПрименениеПравить

Магнитные носители информацииПравить

Производство феррогранатов для получения ЦДМ (носители информации).

Лазерные материалыПравить

Ионы тулия применяются для генерации инфракрасного излучения с длиной волны — 1,91 мкм. Кроме того, пары металлического тулия используются для возбуждения лазерного излучения с перестраиваемой длиной волны (частотой).

Термоэлектрические материалыПравить

Монотеллурид тулия обладает очень высокой термо-э.д.с (700 мкВ/К), и КПД термоэлектропреобразователей, изготовленных на его основе, очень высок (при снижении цены на тулий его применение в производстве термоэлементов резко возрастет). Кроме того, теллурид тулия применяется для регулирования полупроводниковых свойств теллурида свинца (модификатор).

Ядерная энергетикаПравить

Борат тулия применяется в атомной технике (специальные эмали).

Биологическая рольПравить

Тулий не играет никакой биологической роли, хотя известно, что он стимулирует обмен веществ[11]. Растворимые соли тулия являются малотоксичными, но нерастворимые соединения нетоксичны. Элемент практически не усваивается растениями и, следовательно, не может попасть в пищевую цепь[11]. Среднее содержание тулия в растениях составляет около 1 мг на тонну сухого веса[11].

ЦеныПравить

Цена металлического тулия чистотой >99,9 % составляет примерно 2,2 тыс. долларов за 1 кг, цена оксида тулия чистотой 99,9 % — 1,1 тыс. долларов за 1 кг[12].

ПримечанияПравить

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047—1078. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
  2. 1 2 Химическая энциклопедия: в 5-ти тт / Редкол.: Зефиров Н. С. (гл. ред.). — М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. — Т. 5. — С. 16.
  3. Cleve, P. T. (1879). “Sur deux nouveaux éléments dans l'erbine” [Two new elements in the oxide of erbium]. Comptes rendus [фр.]. 89: 478—480.
  4. Cleve, P. T. (1879). “Sur l'erbine” [On the oxide of erbium]. Comptes rendus [фр.]. 89: 708—709.
  5. Cleve, P. T. (1880). “Sur le thulium” [On thulium]. Comptes rendus [фр.]. 91: 328—329.
  6. Рич, 1985, с. 41—42.
  7. 1 2 3 Леенсон, 2016, с. 48.
  8. Коллектив авторов, 1985, с. 588.
  9. Реми, 1966, с. 535.
  10. Коллектив авторов, 1985, с. 590.
  11. 1 2 3 John Emsley. Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements (англ.). — US: Oxford University Press, 2001. — P. 442—443. — ISBN 0-19-850341-5.
  12. Цены на тулий и его соединения

СсылкиПравить

ЛитератураПравить

  • Коллектив авторов. Свойства элементов: Справ. изд. / Под ред. Е. М. Дрица. — М.: Металлургия, 1985. — 672 с.
  • Леенсон И. А. Химические элементы за 60 секунд. — М.: АСТ, 2016. — 160 с. — (70 фактов). — ISBN 978-5-17-096039-2.
  • Реми Г. Курс неорганической химии. — М.: Мир, 1966. — Т. 2. — 838 с.
  • Рич В. И. В поисках элементов. — М.: Химия, 1985. — 168 с.