Túlio

O que é Tulio?

Ele túlio (TM) é um elemento químico que pertence à série Lantanid e é o metal radioativo mais escasso de terras raras. Portanto, seu custo sempre foi alto, até se tornando mais caro que o próprio Platinum. Seu nome vem da palavra 'Thule', designado para a parte mais ao norte dos antigos mapas europeus, onde a região escandinava está atualmente localizada.

Ele foi descoberto e nomeado em 1879 pelo químico sueco por Teodor Cleve, que estudou óxidos de terras raras, especificamente o do Erbio, do qual ele extraiu quantidades desprezíveis do óxido de tule, identificado graças ao seu espectro de absorção e suas linhas características associadas ao The the cor verde.

Amostra metálica de ultrapura Tulio. Fonte: imagens de alta resolução de elementos químicos/cc por (https: // criativecommons.Org/licenças/por/3.0)

A primeira amostra relativamente pura de Tulio foi obtida em 1911, após 15000 cristalizações fracionárias com sais de bromato feitos pelo químico Charles James, residente então nos Estados Unidos. À medida que as técnicas de separação e a cromatografia de troca iônica evoluíram, foram produzidas amostras cada vez mais puras e baratas de tule metálico.

Tulio é um elemento que geralmente é ignorado porque é considerado estranho. Tem utilidade na medicina, sendo uma fonte importante de raio x, bem como um elemento de doping para a produção de ligas e cerâmicas especiais.

Propriedades do tule

Físico

O Tulio tem uma superfície cinza prata, que escurece gradualmente enquanto oxidando. Quando está ligado com força, emite faíscas queimadas e flashes esverdeados, cuja cor se lembra do estado de cobre. É macio, maleável e dúctil, tendo uma dureza de MOHS entre 2 e 3, para que possa ser cortado usando uma faca.

É um metal fortemente paramagnético, e seu líquido fundido tem altas pressões a vapor, um pouco incomum para muitos metais.

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Produtos químicos

O Tulio, como os outros lantanídeos, participa da maioria de seus compostos com um número de estado ou oxidação de +3 (TM³⁺). Por exemplo, seu único óxido, TM₂QUALQUER₃, Contém cátions TM³⁺ E é rapidamente formado quando uma amostra de tule de metal é aquecida a 150 ºC:

4 tm (s) + 3 o₂ (g) → 2 tm₂QUALQUER₃ (S)

Por outro lado, o tule reage com água fria ou quente para produzir seu respectivo hidróxido:

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

Soluções aquosas de íons tm³⁺ São colorias esverdeadas devido à formação do complexo acuo [TM (oh₂)₉]³⁺. Estes também exibem luminescência azulada quando são irradiados com luz ultravioleta.

Os hidratos dos compostos Tulio (III) também são caracterizados por cores esverdeadas, pois as moléculas de água conseguem coordenar com parte do TM³⁺ presente nos cristais.

Tulio também é capaz de participar como TM²⁺ Em vários de seus compostos. Para fazer isso, os compostos Tulio (iii) devem ser reduzidos a Tulio (ii). Os compostos Tulio (II) são instáveis, pois oxidam em contato com o ar e também mostram cor escura ou violetas vermelhas.

Estrutura química

Em algumas fontes, é citado que o Tulio tem uma única forma alotrópica, correspondendo a uma estrutura hexagonal compacta, HCP. No entanto, é feita referência a outra forma almotrópica, chamada α-TM, cuja estrutura é tetragonal; Enquanto Tulio HCP é chamado β-TM, sendo de longe o mais estável e relatado.

Sob altas pressões (na ordem do GPA), o Tulio sofre transições para fases cristalinas mais densas, movendo-se do HCP ou β-TM para uma estrutura hexagonal isomórfica para a do samário, e depois se tornando um compacto hexagonal hexagonal (DHCP ), e finalmente compensando formas distorcidas de cristais da FCC.

Configuração eletronica

Configuração eletrônica de tule

A configuração eletrônica do tule é a seguinte:

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[Xe] 6s² 4f¹³

Observe que não possui apenas um elétron para concluir o preenchimento de seus orbitais 4F. Tendo 13 elétrons nesta subcap e, quando localizado na posição ou grupo 13 da série Lantanide, diz -se que sua configuração eletrônica não apresenta nenhum desvio.

Os elétrons de seus orbitais 4F são responsáveis ​​pelo vínculo metálico que se junta aos átomos de Tulio. Como existem 13 deles, as atrações entre os átomos da MT são grandes, explicando por que seus pontos de fusão e ebulição são maiores em comparação com os do europium, por exemplo, sendo também esse medidor de refeição dos lantanídeos.

Obtendo o tulio

Matéria prima

Tulio é encontrado em muitos dos minerais, onde outros metais de terras raras predominam (Gadolinio, Erbio, Samarium, Hill, etc.). Em nenhum deles é encontrado em uma proporção considerável para servir como a única fonte mineralógica.

O mineral monazita contém cerca de 0.007% de Tulio, por isso é uma das matérias -primas da qual este metal é obtido. Mas argilas no sudeste da China têm uma concentração de até 0.5% de Tulio, portanto, a matéria -prima que está sendo usada para extração e produção.

Método de extração e produção

Tulio foi um dos últimos metais a ocorrer com um alto grau de pureza (> 99%). Primeiro, é necessário separar os íons tm³⁺ do restante da matriz mineralógica, enriquecida com quantidades inimagináveis ​​de íons de outros metais de terras raras. Sem cromatografia de troca iônica, acompanhada por técnicas de extração de solventes, não é possível alcançar essa separação.

Processou quimicamente as argilas ou a monazita para obter os íons tm³⁺ separado como tm₂QUALQUER₃, Uma redução é usada usando Lantano para reduzir o óxido de túlio para o tule metálico.

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Formulários

Dopante de cerâmica e ligas

Tulio em seu estado puro não tem usos. No entanto, seus átomos neutros são usados ​​como doping em muitos materiais de cerâmica e ligas de metal compostas por outros elementos de terras raras.

Na cerâmica, serve para a produção de materiais supercondutores a altas temperaturas e para a elaboração de componentes de microondas; Enquanto em ligas, como alumínio e granada de Ititrium (YAG), é usado para a fabricação de lasers poderosos para realizar cirurgias.

Luminescência azulada

As peças azuladas e brilhantes dos euros na luz ultravioleta são devidas à fluorescência do tule. Fonte: reprodir por h. GROBE/CC por (https: // criativeCommons.Org/licenças/por/3.0)

Como o europium, o óxido de tulium é permeado nos bilhetes do euro para emitir a luminescência azul. Dessa forma, os euros são impedidos de serem falsificados.

Por outro lado, sua luminescência ou fluorescência também é usada em dosmetros pessoais, nos quais o tule é adicionado ao sulfato de cálcio, de modo que o sal brilha na frente de uma fonte de radiação ultravioleta.

Emissor x -ray

Tulio tem um único isótopo natural: o ¹⁶⁹Tm. Mas quando bombardeio com nêutrons é transformado no isótopo ¹⁷⁰Tm, que emite radiação gama moderada e tem um t_1/2 128 dias.

Esse ¹⁷⁰A TM é usada em dispositivos portáteis como emissoras de raios X, funcionários para exibir cânceres através da braquiterapia e também para detectar fissuras em estruturas ou equipamentos eletrônicos.

Referências

1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (quarta edição). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Túlio. Recuperado de: em.Wikipedia.org
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