Thulium

Qu'est-ce que Tulio?

Il thulium (TM) est un élément chimique qui appartient à la série Lanthanide et qui est le métal radioactif le plus rare des terres rares. Par conséquent, son coût a toujours été élevé, devenant même plus cher que le platine lui-même. Son nom vient du mot «thule», désigné à la partie la plus au nord des anciennes cartes européennes, où se trouve actuellement la région scandinave.

He was discovered and appointed in 1879 by the Swedish chemist Per Teodor Cleve, who studied rare earth oxides, specifically that of the erbio, from which he extracted despicable amounts from tulle oxide, identified thanks to its absorption spectrum and its associated characteristic lines to the couleur verte.

Échantillon métallique métallique ultrapure. Source: Images haute résolution des éléments chimiques / CC par (https: // CreativeCommons.Org / licences / par / 3.0)

Le premier échantillon relativement pur de Tulio a été obtenu en 1911, après 15 000 cristallisations fractionnaires avec des sels de bromate fabriqués par le chimiste Charles James, résidant alors aux États-Unis. À mesure que les techniques de séparation et la chromatographie d'échange d'ions ont évolué, des échantillons de tulle métalliques de plus en plus purs et bon marché ont été produits.

Tulio est un élément qui est généralement ignoré car il est considéré comme étrange. Il possède une utilité en médecine, étant une source importante de rayons x, ainsi qu'un élément de dopage pour la production d'alliages et de céramiques spéciaux.

Propriétés du tulle

Physique

Le tulio a une surface gris argentée, qui s'assombrit progressivement tout en oxydant. Lorsqu'il est lié dur, il dégage des étincelles brûlantes et des flashs verdâtres, dont la couleur se souvient de l'état de cuivre. Il est doux, malléable et ductile, ayant une dureté de mohs entre 2 et 3, donc il peut être coupé à l'aide d'un couteau.

C'est un métal fortement paramagnétique, et son liquide fondu a des pressions de vapeur élevées, un peu inhabituelles pour de nombreux métaux.

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Produits chimiques

Le Tulio, comme les autres lanthanidés, participe à la plupart de ses composés avec un numéro d'état ou d'oxydation de +3 (TM³⁺). Par exemple, son seul oxyde, TM₂SOIT₃, Contient des cations TM³⁺ Et il se forme rapidement lorsqu'un échantillon de tulle métallique est chauffé à 150 ºC:

4 tm (s) + 3 o₂ (g) → 2 TM₂SOIT₃ (S)

D'un autre côté, le tulle réagit avec de l'eau froide ou chaude pour produire son hydroxyde respectif:

2 tm (s) + 6 h₂Ou (l) → 2 tm (OH)₃ (aq) + 3 h₂ (g)

Solutions aqueuses d'ions TM³⁺ Ce sont des colorations verdâtres en raison de la formation de l'Acuo complexe [TM (OH₂)₉]]³⁺. Ceux-ci présentent également une luminescence bleuâtre lorsqu'ils sont rayonnés de lumière ultraviolette.

Les hydrates des composés Tulio (III) sont également caractérisés par des couleurs verdâtres, car les molécules d'eau parviennent à se coordonner avec une partie de la TM³⁺ présent aux cristaux.

Tulio est également capable de participer en tant que TM²⁺ Dans plusieurs de ses composés. Pour ce faire, les composés Tulio (III) doivent être réduits à Tulio (II). Les composés Tulio (II) sont instables, car ils s'oxydent en contact avec l'air, et montrent également des couleurs sombres ou des violettes rouges.

Structure chimique

Dans certaines sources, il est cité que le Tulio a une seule forme allotrope, correspondant à une structure hexagonale compacte, HCP. Cependant, une référence est faite à une autre seconde forme allotrope, appelée α-TM, dont la structure est tétragonale; Tandis que Tulio HCP est appelé β-TM, étant de loin le plus stable et rapporté.

Sous des pressions élevées (dans l'ordre du GPA), le Tulio subit des transitions vers des phases cristallines les plus denses, passant du HCP ou du β-TM à une structure hexagonale isomorphe à celle du Samarium, puis devenant une double hexagonale hexagonale compacte (DHCP ), et enfin compenser les formes déformées de cristaux FCC.

Configuration électronique

Configuration de tulle électronique

La configuration électronique du tulle est la suivante:

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[XE] 6S² 4F¹³

Notez qu'il ne manque qu'un seul électron pour terminer le remplissage de ses orbitales 4F. Ayant 13 électrons dans cette sous-rampe, et lorsqu'il est situé en position ou le groupe 13 de la série Lantanide, il est dit que sa configuration électronique ne présente aucun écart.

Les électrons de leurs orbitales 4F sont responsables de la liaison métallique qui rejoint les atomes Tulio. Comme il y en a 13, les attractions entre les atomes de TM sont importantes, expliquant pourquoi leurs points de fusion et d'ébullition sont plus importants par rapport à ceux de l'Europium, par exemple, étant aussi ce farine du compteur des lanthanides.

Obtenir le Tulio

Matière première

Tulio se trouve dans de nombreux minéraux où d'autres métaux de terres rares prédominent (Gadolinio, Erbio, Samarium, Hill, etc.). Dans aucun d'entre eux ne se trouve dans une proportion considérable pour servir de seule source minéralogique.

Le minéral de la monazite contient environ 0.007% de Tulio, c'est donc l'une des matières premières à partir desquelles ce métal est obtenu. Mais les argiles du sud-est de la Chine ont une concentration jusqu'à 0.5% de Tulio, donc la matière première utilisée pour l'extraction et la production.

Méthode d'extraction et de production

Tulio était l'un des derniers métaux à se produire avec un degré élevé de pureté (> 99%). Il faut d'abord séparer les ions TM³⁺ du reste de la matrice minéralogique, enrichie de quantités inimaginables d'ions d'autres métaux de terres rares. Sans chromatographie d'échange d'ions, accompagné de techniques d'extraction de solvant, il n'est pas possible d'atteindre une telle séparation.

Traité chimiquement les argiles ou la monazite pour obtenir les ions TM³⁺ séparé comme TM₂SOIT₃, Une réduction est utilisée en utilisant du lantano afin de réduire l'oxyde de tulium en tulle métallique.

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Applications

Dopant de céramique et d'alliages

Tulio dans son état pur manque d'utilisation. Cependant, ses atomes neutres sont utilisés comme dopage dans de nombreux matériaux en céramique et alliages métalliques composés d'autres éléments de terres rares.

En céramique, il sert à la production de matériaux de supraconducteurs à des températures élevées et à l'élaboration de composants micro-ondes; Pendant que dans les alliages, tels que l'aluminium et le grenat ititry (YAG), il est utilisé pour la fabrication de lasers puissants pour effectuer des chirurgies.

Luminescence bleuâtre

Les morceaux bleuâtre et brillants des euros dans la lumière ultraviolette sont dus à la fluorescence du tulle. Source: repro par h. Grobe / cc by (https: // CreenIvecommons.Org / licences / par / 3.0)

Comme l'Europium, l'oxyde de tulium est imprégné sur les billets en euro pour émettre une luminescence bleuâtre lorsqu'elle est exposée sous une lampe légère ultraviolette. De cette façon, les euros sont empêchés d'être falsifiés.

D'un autre côté, sa luminescence ou sa fluorescence est également utilisée dans les dosimètres personnels, dans lesquels le tulle est ajouté au sulfate de calcium afin que le sel brille devant une source de rayonnement ultraviolette.

X-ray émetteur

Tulio a un seul isotope naturel: le ¹⁶⁹TM. Mais lors du bombardement avec des neutrons, il est transformé en isotope ¹⁷⁰TM, qui émet un rayonnement gamma modéré et a un t_1/2 128 jours.

Ce ¹⁷⁰TM est utilisé sur des appareils portables comme émetteur X-Ray, les employés pour afficher les cancers via la curiethérapie, ainsi que pour détecter les fissures dans les structures électroniques ou l'équipement.

Les références

1. Fhiver & Atkins. (2008). Chimie inorganique. (quatrième édition). Mc Graw Hill.
2. Wikipédia. (2020). Thulium. Récupéré de: dans.Wikipédia.org
3. Brian Clegg. (24 juin 2008). Thulium. Chimie dans ses éléments. Récupéré de: Chemistryworld.com
4. Les éditeurs d'Enyclopaedia Britannica. (2020). Thulium. Récupéré de: Britannica.com
5. Docteur. Doug Stewart. (2020). Faits d'élément de thulium. Récupéré de: Chemicool.com
6. Mohammad Reza Ganjali et al. (2016). Détérion de la série Lanthanides par diverses méthodes analytiques. ScienceDirect.
7. Jeffrey M. Montgomery et al. (2011). Transitions de phase à haute pression dans le thulium métallique rare à 195 GPa. Chèque.: Condensation. Matière 23 155701