Thulium

Erweiterte Suche

Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Thulium, Tm, 69
Serie Lanthanoide
Gruppe, Periode, Block La, 6, f
Aussehen silbrig grau
CAS-Nummer 7440-30-4
Massenanteil an der Erdhülle 0,19 ppm[1]
Atomar [2]
Atommasse 168,93421 u
Atomradius (berechnet) 175 (222) pm
Kovalenter Radius 190 pm
Elektronenkonfiguration [Xe] 4f13 6s2
1. Ionisierungsenergie 596,7 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1160 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 2285 kJ/mol
Physikalisch [2]
Aggregatzustand fest
Kristallstruktur hexagonal
Dichte 9,318 g/cm3 (25 °C)[3]
Magnetismus paramagnetisch ($ \chi _{m} $ = 0,017)[4]
Schmelzpunkt 1818 K (1545 °C)
Siedepunkt 2223 K[5] (1950 °C)
Molares Volumen 19,1 · 10−6 m3/mol
Verdampfungswärme 247 kJ/mol[5]
Schmelzwärme 16,8 kJ/mol
Elektrische Leitfähigkeit 1,477 · 106 A/(V · m)
Wärmeleitfähigkeit 16,8 W/(m · K)
Chemisch [2]
Oxidationszustände 2, 3 , 4
Normalpotential −2,32 V (Tm3+ + 3 e → Tm)
Elektronegativität 1,25 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP
167Tm

{syn.}

9,25 d ε 0,748 167Er
168Tm

{syn.}

93,1 d ε 0,257 168Er
169Tm

100 %

Stabil
170Tm

{syn.}

128,6 d β 0,314 170Yb
171Tm

{syn.}

63,6 h β 1,880 171Yb
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [6]

Pulver

02 – Leicht-/Hochentzündlich 07 – Achtung

Gefahr

H- und P-Sätze H: 228-319-335
P: 210-​261-​305+351+338 [6]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [7][6]

Pulver

Leichtentzündlich Reizend
Leicht-
entzündlich
Reizend
(F) (Xi)
R- und S-Sätze R: 15-17-36/37
S: 26-36-43
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Thulium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Tm und der Ordnungszahl 69. Im Periodensystem steht es in der Gruppe der Lanthanoide und zählt damit auch zu den Metallen der seltenen Erden.

Geschichte

Thulium (benannt nach Thule, der mythischen Insel am Rande der Welt) wurde 1879 von dem schwedischen Chemiker Per Teodor Cleve zusammen mit Holmium in Erbia (Erbiumoxid) entdeckt (siehe Geschichte des Holmiums).

Vorkommen

In der Natur kommt Thulium nur in Verbindungen vor. Thuliumhaltige Minerale geringer Konzentration sind :

  • Monazit (Ce,La,Th,Nd,Y)PO4 (Tm-Gehalt < 0,01 %)
  • Gadolinit (Tm-Gehalt etwa 0,25 %)

Gewinnung und Darstellung

Nach einer aufwändigen Abtrennung der anderen Thuliumbegleiter wird das Oxid mit Lanthan zum metallischen Thulium reduziert. Anschließend wird das Thulium absublimiert.

Eigenschaften

Thulium, sublimiert dendritisch

Das silbergraue Metall der seltenen Erden ist sehr weich, gut dehnbar und schmiedbar.

In trockener Luft ist Thulium recht beständig, in feuchter Luft läuft es grau an. Bei höheren Temperaturen verbrennt es zum Sesquioxid.

$ \mathrm {4\,Tm+3\,O_{2}\rightarrow 2\,Tm_{2}O_{3}} $

Mit Wasser reagiert es unter Wasserstoffentwicklung zum Hydroxid. In Mineralsäuren löst es sich unter Bildung von Wasserstoff auf.

In seinen Verbindungen liegt es in der Oxidationsstufe +3 vor, die Tm3+-Kationen bilden in Wasser pastell-bläulich-grüne Lösungen.

Verwendung

Thulium ist das seltenste Metall der seltenen Erden, kommt aber in der Erdkruste immer noch häufiger vor als Gold oder Platin. Neben einer minimalen Verwendung in Fernsehgeräten (zur Aktivierung der Leuchtstoffe auf der Bildschirmfläche) gibt es nur wenige kommerzielle Anwendungen:

  • Aus Nuklearreaktoren ausgelagertes 170Tm dient als Röntgenstrahlungsquelle (Gammastrahler in der Materialprüfung)
  • Thuliumdotiertes Yttriumtantalat oder Lanthanoxybromid (LaOBr) dient als Szintillator in Röntgenverstärkerfolien oder Leuchtschirmen in der Röntgentechnik
  • Thuliumdotiertes Calciumsulfat dient als Detektor in Personendosimetern zur Messung niedriger Strahlendosen
  • Thuliumkristalle können als aktives Medium in diodengepumpten Festkörperlasern (Wellenlänge 2 µm) mit einem Gesamtwirkungsgrad von bis zu 10 % bei maximal 60 W Lichtleistung verwendet werden.
  • Thuliumdotiertes Kieselglas als aktives Medium in Faserlasern (Wellenlänge 2 µm) wurde mit einem differentiellen Wirkungsgrad von 53,2 % bei einer Leistung > 1000 W betrieben.[8]

Sicherheitshinweise

Thulium und Thuliumverbindungen sind gering toxisch. Thuliumstäube sind feuer- und explosionsgefährlich.

Verbindungen

  • Thulium(III)-oxid Tm2O3
  • Thulium(III)-fluorid TmF3
  • Thulium(III)-chlorid TmCl3
  • Thulium(III)-bromid TmBr3
  • Thulium(III)-iodid TmI3
  • Thulium(III)-sulfat Tm2(SO4)3 · 8 H2O
  • Thulium(III)-nitrat Tm(NO3)3 · 5 H2O

Einzelnachweise

  1. Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
  2. Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Thulium) entnommen.
  3. N. N. Greenwood und A. Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1579.
  4. Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990. Seiten E-129 bis E-145. ISBN 0-8493-0470-9. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
  5. 5,0 5,1 Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
  6. 6,0 6,1 6,2 Datenblatt Thulium bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 24. April 2011.
  7. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  8. Thomas Ehrenreich, Ryan Leveille, Imtiaz Majid, Kanishka Tankala, Glen Rines, Peter Moulton, 1-kW, All-Glass Tm:fiber Laser, SPIE Photonics West 2010: LASE Fiber Lasers VII: Technology, Systems, and Applications, Conference 7580, Session 16: Late-Breaking News, January 28, 2010.

Weblinks

 Commons: Thulium – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Vorlage:Commonscat/WikiData/Difference

Wiktionary Wiktionary: Thulium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

cosmos-indirekt.de: News der letzten Tage