Тулий в честь чего назван
Тулий
Тулий (лат. Thulium ) — химический элемент. Обозначается символом Tm, атомный номер — 69, относится к группе лантаноидов. Простое вещество тулий представляет собой легко обрабатываемый металл серебристо-белого цвета.
Содержание
История
Тулий был открыт шведским химиком П. Т. Клеве в 1879 году при поиске примесей к оксиду эрбия Er2O3. 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. В 1911 году Т. У. Ричардс получил элемент в чистом виде и измерил его атомный вес.
Происхождение названия
Получение
Металлический тулий получают металлотермическим восстановлением трифторида тулия при помощи металлического кальция:
Свойства
Растворы солей тулия окрашены в зелёный цвет.
Распространённость в природе
Тулий является редким элементом, его содержание в земной коре — 2,7⋅10 −5 масс. %, в морской воде — 10 −7 мг/литр. Наряду с другими редкоземельными элементами тулий присутствует в таких минералах, как ксенотим, эвксенит, монацит, лопарит и некоторых других.
Изотопы
Изотоп тулий-170 применяется для изготовления портативных рентгеновских установок медицинского назначения, а также в металлодефектоскопии. Сравнительно недавно он предложен в качестве топлива в радиоизотопных источниках энергии.
Применение
Магнитные носители информации
Производство феррогранатов для получения ЦДМ (носители информации).
Лазерные материалы
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 материалы
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 энергетика
Борат тулия применяется в атомной технике (специальные эмали).
Биологическая роль
Тулий не играет никакой биологической роли, хотя известно, что он стимулирует обмен веществ. Растворимые соли тулия являются малотоксичными, но нерастворимые соединения нетоксичны. Элемент практически не усваивается растениями и, следовательно, не может попасть в пищевую цепь. Среднее содержание тулия в растениях составляет около 1 мг на тонну сухого веса.
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.
Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,
Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2,
W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au
Тулий
Тулий / Thulium (Tm), 69
1 818 K ( Ошибка выражения: неожидаемое число°C)
2 220 K ( Ошибка выражения: неожидаемое число°C)
Ту́лий (лат. Thulium ) — химический элемент побочной подгруппы третьей группы шестого периода периодической системы химических элементов. Обозначается символом Tm, атомный номер — 69, относится к группе лантаноидов. Простое вещество тулий (CAS-номер 7440-30-4) представляет собой легко обрабатываемый металл серебристо-белого цвета.
Содержание
История
Тулий был открыт шведским химиком П. Т. Клеве в 1879 году при поиске примесей к оксиду эрбия Er2O3. 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. В 1911 году Т. У. Ричардс получил элемент в чистом виде и измерил его атомный вес.
Происхождение названия
Получение
Металлический тулий получают металлотермическим восстановлением TmF3 с использованием кальция: 2TmF3 + 3Ca = 3CaF2 + 2Tm
Свойства
Распространённость в природе
Изотопы
Изотоп тулий-170 применяется для изготовления портативных рентгеновских установок медицинского назначения, а также в металлодефектоскопии. Сравнительно недавно он предложен в качестве топлива в радиоизотопных источниках энергии.
Применение
Магнитные носители информации
Производство феррогранатов для получения ЦДМ (носители информации).
Лазерные материалы
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 материалы
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 энергетика
Борат тулия применяется в атомной технике (специальные эмали).
Биологическая роль
Примечания
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Тулий» в других словарях:
ТУЛИЙ — (Tulium), Tm, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 69, атомная масса 168,9342; относится к редкоземельным элементам; металл. Открыт шведским химиком П. Клеве в 1879 … Современная энциклопедия
Тулий — (от греч. Thule Tуле, y античных географов крайний северный предел мира; лат. tulium * a. thulium; н. Thulium; ф. thulium; и. tulio), Tm, хим. элемент III группы периодич. системы Mенделеева, ат.н. 69, ат. м. 168,9342, относится к… … Геологическая энциклопедия
ТУЛИЙ — (лат. Tulium), Tm, хим. элемент III группы пе риодич. системы элементов, ат. номер 69, ат. масса 168,9342; относится к лантаноидам. В природе представлен стабильным 169 Тm. Конфигурация внеш. электронных оболочек Энергии последоват. ионизации… … Физическая энциклопедия
тулий — сущ., кол во синонимов: 3 • лантаноид (15) • металл (86) • элемент (159) Словарь синонимов ASIS … Словарь синонимов
Тулий — (Tulium), Tm, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 69, атомная масса 168,9342; относится к редкоземельным элементам; металл. Открыт шведским химиком П. Клеве в 1879. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
тулий — (лат. Thulium), химический элемент III группы периодической системы, относится к лантаноидам. Назван от греческого Thúlē Туле. Металл. Плотность 9,318 г/см3; tпл 1545°C. Искусственно получаемый радиоактивный изотоп 170Tm источник мягкого… … Энциклопедический словарь
ТУЛИЙ — (лат. Thulium), хим. элемент III гр. периодич. системы, относится к лантано идам. Назв. от греч. Туле (Thule) античного назв. крайних сев. стран. Металл. Плотн. 9,318 г/см3; tnл 1545 °С. Искусственный радиоактивный нуклид 170Тm источник мягкого… … Естествознание. Энциклопедический словарь
Тулий — Смотри Тулий (Tm) … Энциклопедический словарь по металлургии
Тулий и Самарий
Андрей Вакулка,
доктор химии, Институт Йожефа Штефана (Любляна, Словения)
«Наука и жизнь» №9, 2018
Имена выражают природу вещей.
Хорошо ли вы знаете Периодическую систему химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева? Названия некоторых элементов говорят сами за себя. Попробуйте отыскать в таблице названия стран и имена учёных. Даже читатель, не связанный с химией, справится с этой задачей без особого труда. Однако названия некоторых элементов вводят в заблуждение.
Заглянем в нижнюю часть периодической системы, а точнее, в ряд, называемый лантаноидами. Нас будут интересовать тулий и самарий. Их названия кажутся созвучными городам Тула и Самара. Можно даже предположить, что их открыли в Туле и Самаре или что естествоиспытатель, открывший эти элементы, некогда там проживал. А вот и нет! Ничего общего ни с Самарой, ни с Тулой эти элементы не имеют. Слово Thule (лат.), или Θούλη, Θύλη (др.-греч.), означает название острова, который предположительно существовал где-то на севере Европы (Charlton T. Lewis, Charles Short. A Latin Dictionary). Древнегреческий путешественник и географ Пифей утверждал, что данный остров действительно существует. По восстановленным фрагментам сочинения «Об Океане» — Περί τού Ωκεανού (греч.), пересказанного Полибием и Страбоном, Пифей, выйдя из Марселя, направился от берегов Шотландии на север и якобы там нашёл этот таинственный остров. Однако Пифея не раз подвергали критике как неисправимого выдумщика и фантазёра, что, в принципе, не вполне соответствует действительности.
Название элементу тулию присвоил шведский химик Пер Теодор Клеве (1840–1905), который вместе с профессором физики университета Упсалы спектроскопистом Тобиасом Робертом Таленом (1827–1905) доказал существование тулия и выделил его окись. Как именно возникла у Клеве ассоциация с таинственным островом, сказать трудно. Приведём только цитату из его работы, посвящённой получению двух новых элементов из оксида эрбия (P. T. Cleve, 1879): Sur deux nouveaux éléments dans l’erbine [Два новых элемента в оксиде эрбия]. Comptes rendus. 89: 478–480.):
«Pour le radical de l’oxyde placé entre l’ytterbine et l’erbine, qui est caractérisé par la bande x dans la partie rouge du spectre, je propose la nom de thulium, dérivé de Thulé, le plus ancien nom de la Scandinavie». [Для части оксида, содержащегося между оксидами иттербия и эрбия, который характеризуется х-линией в красной части спектра, я предлагаю название «тулий», которое происходит от Thule, старейшего названия Скандинавии.]
Как видим, сам первооткрыватель мотивирует выбранное им название созвучием старинному имени Скандинавского полуострова Ютландия или близлежащих островов. Теперь становится понятным, что рассказы Пифея на самом деле не такие уж и фантастические, а путешествия — не выдумки. Наверняка под «Туле» он имел в виду именно Скандинавский полуостров или какой-нибудь небольшой островок вблизи Скандинавского полуострова, который он посетил во время своих путешествий на Север.
Текст из перевода статьи Генриха Розе, где он пишет о своей просьбе к инженеру Самарскому-Быховцу прислать ему образец минерала уранотантала. Опубликован в 1847 году в «Горном журнале»
После переименования уранотантала в самарскит последовала череда ошибочных химико-аналитических свершений и открытий несуществующих элементов в составе самарскита. В итоге 28 июля 1879 года французский химик и спектроскопист Лекок де Буабодран (Paul Emile Lecoq de Boisbaudran, 1838–1912) поставил точку в деле об элементе полковника Самарского и минералогов братьев Розе. По неизвестным ранее двум голубым линиям в спектре полученного им из самарскита осадка Лекоку де Буабодрану удалось обнаружить элемент, входящий в состав новой земли, которую он и назвал «самария», в соответствии с названием минерала.
Текст из перевода статьи Генриха Розе о переименовании минерала уранотантала в самарскит. Опубликован в 1847 году в «Горном журнале»
Тем не менее выделить самарий в чистом виде удалось лишь в 1901 году французскому химику Эжену Анатолю Демарсе (1852–1903). Правда, оказалось, что образец Буабодрана был на самом деле смесью самария и европия. Демарсе разработал эффективный метод дробной кристаллизации, что позволило разделять похожие по свойствам редкоземельные элементы. Большинство редкоземельных металлов (РЗМ) действительно очень схожи по химическим свойствам. Они достаточно активны и, образно выражаясь, «любят ходить» друг за другом. Некоторые из лантаноидов учёные даже не могли в своё время различить и давали им одно название. Так, смесь празеодима Pr и неодима Nd некоторое время считалась одним элементом, для которого шведский химик Карл Густав Мосандер (1797–1858) в 1839 году предложил название «дидим» (δίδυμος, др.-греч. ‘близнец’). В принципе, внешний вид самария и тулия и их базовые химические свойства дают повод путать эти два металла. Даже их простейшие соли имеют похожий цвет — жёлтый или жёлто-зелёный, в зависимости от концентрации водного раствора и типа аниона, присутствующего в составе соли. Хотя хлорид тулия, в отличие от хлорида самария, немного ближе к бледно-зелёному.
Отрывок из статьи Л. де Буабодрана об обнаружении самария (P. Lecoq de Boisbaudran. Recherches sur le samarium, radical d’une terre nouvelle extraite de la samarskite. Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des sciences, 89, 1)
Вплоть до 1920 года для обозначения самария использовали два символа — Sa и Sm. Сегодня его записывают как Sm. Забавно также, что, если в названии элемента тулия добавить одну букву «л», получится «туллий» — имя римского императора Сервия Туллия, правившего Римом с 578 по 535 год до н. э.
Какое же практическое применение у этих двух редких элементов?
Образец металлического самария. Фото А. Вакулки
И всё же изотопам самария полезное применение нашли. Например, самарий-153 в виде химического соединения входит в состав препарата «Оксабифор» (лексидронам или EDTMP), использующегося для радиоизотопной терапии костных метастазов. Для этих же целей применяют и препараты, содержащие другие радиоизотопы: фосфор-32, стронций-89, рений-186, рений-188, лютеций-177. Однако самарий-153 имеет преимущества. Суть радиоизотопной терапии заключается в избирательном накоплении радиоактивных изотопов в очагах патологии, при этом здоровые ткани не затрагиваются. Но препарат с фосфором-32, как выяснилось, чрезмерно токсичен для крови и представляет собой слишком мощный β-излучатель, поэтому с начала 1980-х годов его перестали применять для радиоизотопной терапии. С начала 1990-х годов вместо него используют хлорид стронция-89. Это так называемый препарат второй генерации. Но и у него есть недостатки: повышенная вероятность возникновения дефицита клеток крови — тромбоцитов и лейкоцитов, отсутствие γ-излучения, из-за чего нет возможности наблюдать распределение препарата в организме, и, наконец, токсичное действие на ткани красного костного мозга. В последнее время для радиотерапии начали использовать самарий-153 — препарат третьей генерации. Он одновременно β- и γ-излучатель и при этом достаточно мягкий. Интересно, что, в отличие от стронция-89, γ-излучение самария-153 позволяет определять местонахождение и распределение радиоактивного изотопа в организме. Для этого используют гамма-камеру. Сцинтиллятор гамма-камеры преобразует гамма-излучение в видимый свет, благодаря чему источники гамма-излучения в организме человека визуализируются.
Наконец, пожалуй, самое интересное применение самария — создание магнитных материалов. К числу мощнейших магнитов относятся сплавы самария и кобальта в соотношениях 1:5 или 2:17. Занятно, что в литом виде сплав не проявляет сильных магнитных свойств. Однако, растёртый и спрессованный, он превращается в один из сильнейших постоянных магнитов. Мощнее разве что сплав другого редкоземельного металла — неодима (Nd2Fe14B), известный под названием NIB или Neo-магнит.
Дендроидный образец металлического тулия. Фото А. Вакулки
Тулий также имеет отношение к магнитным явлениям: феррогранаты (например, Tm3Fe5O12) на основе тулия могут быть использованы для хранения информации. Термин «феррогранат» образован от двух слов — «ферриты» и «гранаты». Ферриты — это соединения на основе Fe2O3, обладающие ферромагнитными свойствами. А вот «гранаты» — вещества с кристаллической решёткой, родственной решётке минерала граната, или ортосиликата Ca3Al2(SiO4)3. Общая формула феррогранатов Me3Fe5O12, где в качестве «Ме» могут выступать катионы различных редкоземельных металлов, в том числе тулия и самария.
К сожалению, остальные области применения тулия более узкоспециальные.
В целом у обоих металлов нет такого широкого спектра полезных свойств, как, например, у железа или углерода. Да и распространены они в природе значительно меньше, чем многие другие элементы (особенно тулий).
2019 год объявлен Международным годом Периодической системы химических элементов. Выбор сделан не случайно — это будет год 150-летия выхода статьи Дмитрия Ивановича Менделеева в журнале Русского химического общества, в которой он представил первую схему Периодической таблицы. Но ещё раньше, в феврале 1869 года, Дмитрий Иванович разослал научное извещение об этом важнейшем открытии ведущим химикам мира. Однако долгое время в европейских странах Периодическую систему химических элементов не включали в учебные планы по химии. Теперь все учебники по неорганической химии базируются на периодическом законе. Со дня выхода первой статьи Д. И. Менделеева в 1869 году было открыто и синтезировано много новых химических элементов. И они по-разному получали свои имена. В числе последних достижений — синтез новых сверхтяжёлых элементов российскими физиками. Синтезированный 115-й элемент получил название московий, а 118-й — оганесон, в честь выдающегося учёного, нашего современника академика Юрия Оганесяна.
* Земли — устаревшее название сыпучих и глинистых пород (геология) или оксидов (химия).
Тулий
Thule – так во времена Римской империи называли Скандинавию, север Европы. Тулием назван элемент, открытый Клеве в 1879 г. Сначала Клеве нашел новые спектральные линии, а затем первым выделил из гадолинита бледно-зеленую окись элемента №69.
По данным академика А.П. Виноградова, тулий – самый редкий (если не считать прометия) из всех редкоземельных элементов. Содержание его в земной коре 8·10–5%. По тугоплавкости тулий второй среди лантаноидов: температура его плавления 1550. 1600°C (в справочниках приводятся разные величины; дело, видимо, в неодинаковой чистоте образцов). Лишь лютецию уступает он и по температуре кипения. Несмотря на минимальную распространенность, тулий нашел практическое применение раньше, чем многие более распространенные лантаноиды. Известно, например, что микропримеси тулия вводят в полупроводниковые материалы (в частности, в арсенид галлия) и в материалы для лазеров. Но, как это ни странно, важнее, чем природный стабильный тулий (изотоп 169Tm), для нас оказался радиоактивный тулий-170.
Тулий-170 образуется в атомных реакторах при облучении нейтронами природного тулия. Этот изотоп с периодом полураспада 129 дней излучает сравнительно мягкие гамма-лучи с энергией 84 кэВ (энергия жесткого гамма-излучения измеряется не килоэлектронвольтами, а МэВами – миллионами электронвольт).
На основе этого изотопа были созданы компактные рентгенопросвечивающие установки, имеющие массу преимуществ перед обычными рентгеновскими аппаратами. В отличие от них тулиевые аппараты не нуждаются в электропитании, они намного компактнее, легче, проще по конструкции. Миниатюрные тулиевые приборы пригодны для рентгенодиагностики в тех тканях и органах, которые трудно, а порой и невозможно просвечивать обычными рентгеновскими аппаратами.
Гамма-лучами тулия просвечивают не только живые ткани, но и металл. Тулиевые гамма-дефектоскопы очень удобны для просвечивания тонкостенных деталей и сварных швов. При работе с образцами толщиной не больше 6 мм эти дефектоскопы наиболее чувствительны. С помощью тулия-170 были обнаружены совершенно незаметные письмена и символические знаки на бронзовой прокладке ассирийского шлема IX в. до н.э. Шлем обернули фотопленкой и стали просвечивать изнутри мягкими гамма-лучами тулия. На проявленной пленке появились стертые временем знаки.
Кроме дефектоскопов, препараты тулия-170 используют в приборах, называемых мутнометрами. По рассеянию гамма-лучей этими приборами определяют количество взвешенных частиц в жидкости.
Для тулиевых приборов характерны компактность, надежность, быстродействие. Единственный их недостаток – сравнительно малый период полураспада тулия-170. Но тут уж, как говорится, ничего не попишешь.
Тулиевые гамма-источники становятся дешевле по мере увеличения их производства. Еще в 1961 г. в нашей стране выпускались тулиевые источники пяти типов, и стоили они от 5,5 до 250 рублей. А килограмм металлического стабильного тулия в то же время стоил более 25 тыс. рублей.
Новая, более совершенная технология получения лантаноидов позволила в последнее время значительно уменьшить цены на них. В 1970 г. цена тулия составляла уже 13 тыс. рублей за килограмм. Но, и став почти вдвое дешевле, он по-прежнему остается самым редким и самым дорогим из всех лантаноидов.
↑
Тм
↓
Мд
Спектральные линии тулия
В 1879 году шведский химик Пер Теодор Клеве выделил из оксида редкоземельного элемента эрбия еще два ранее неизвестных компонента, которые он назвал холмией и тулией ; это были оксиды гольмия и тулия соответственно. Относительно чистый образец металлического тулия был впервые получен в 1911 году.
СОДЕРЖАНИЕ
Характеристики
Физические свойства
Чистый металлический тулий имеет яркий серебристый блеск, который тускнеет на воздухе. Металл можно разрезать ножом, так как он имеет твердость по шкале Мооса от 2 до 3; он податлив и пластичен. Тулий ферромагнитен ниже 32 К, антиферромагнитен между 32 и 56 К и парамагнитен выше 56 К.
Тулий имеет два основных аллотропа : тетрагональный α-Tm и более стабильный гексагональный β-Tm.
Химические свойства
Тулий медленно тускнеет на воздухе и легко горит при 150 ° C с образованием оксида тулия (III) :
Тулий довольно электроположителен и медленно реагирует с холодной водой и довольно быстро с горячей водой с образованием гидроксида тулия:
2 Tm (s) + 6 H 2 O (l) → 2 Tm (OH) 3 (водн.) + 3 H 2 (г)
2 Tm (s) + 3 F 2 (g) → 2 TmF 3 (s) (белый) 2 Tm (s) + 3 Cl 2 (г) → 2 TmCl 3 (s) (желтый) 2 Tm (s) + 3 Br 2 (г) → 2 TmBr 3 (s) (белый) 2 Tm (s) + 3 I 2 (g) → 2 TmI 3 (s) (желтый)
Тулий легко растворяется в разбавленной серной кислоте с образованием растворов, содержащих бледно-зеленые ионы Tm (III), которые существуют в виде комплексов [Tm (OH 2 ) 9 ] 3+ :
2 Tm (с) + 3 H 2 SO 4 (водн.) → 2 Tm 3+ (водн.) + 3 SO 2-
4 (водн.) + 3 H 2 (г)
Изотопы
История
Вхождение
Производство
Тулий главным образом извлекается из монацитовых руд (
Приложения
Тулий имеет несколько применений: