Θούλιο, στοιχείο 69 του περιοδικού πίνακα.
Το θούλιο, το στοιχείο με τη λιγότερη περιεκτικότητα σε στοιχεία σπάνιων γαιών, συνυπάρχει κυρίως με άλλα στοιχεία στον Γαδολινίτη, την Ξενοτίμη, το μετάλλευμα μαύρου σπάνιου χρυσού και τον μοναζίτη.
Το θούλιο και τα μεταλλικά στοιχεία λανθανίδης συνυπάρχουν στενά σε εξαιρετικά πολύπλοκα μεταλλεύματα στη φύση. Λόγω των πολύ όμοιων ηλεκτρονικών δομών τους, οι φυσικές και χημικές τους ιδιότητες είναι επίσης πολύ παρόμοιες, καθιστώντας την εξαγωγή και τον διαχωρισμό αρκετά δύσκολο.
Το 1879, ο Σουηδός χημικός Cliff παρατήρησε ότι η ατομική μάζα του ερβιακού εδάφους δεν ήταν σταθερή όταν μελέτησε το εναπομείναν ερβιώδες έδαφος μετά τον διαχωρισμό του εδάφους από ύττερβιο και σκανδίου, έτσι συνέχισε να διαχωρίζει το ερβιώδες έδαφος και τελικά διαχώρισε το ερβιώδες έδαφος, το χώμα ολμίου και χώμα θούλιου.
Μεταλλικό θούλιο, ασημί λευκό, όλκιμο, σχετικά μαλακό, μπορεί να κοπεί με μαχαίρι, έχει υψηλό σημείο τήξης και βρασμού, δεν διαβρώνεται εύκολα στον αέρα και μπορεί να διατηρήσει την εμφάνιση του μετάλλου για μεγάλο χρονικό διάστημα. Λόγω της ειδικής εξωπυρηνικής δομής του κελύφους ηλεκτρονίων, οι χημικές ιδιότητες του θουλίου είναι πολύ παρόμοιες με εκείνες άλλων μεταλλικών στοιχείων λανθανίδης. Μπορεί να διαλυθεί σε υδροχλωρικό οξύ για να σχηματίσει ελαφρώς πράσινο χρώμαΧλωριούχο θούλιο (III)., και οι σπινθήρες που δημιουργούνται από τα σωματίδια του που καίγονται στον αέρα μπορούν επίσης να φανούν στον τροχό τριβής.
Οι ενώσεις του θουλίου έχουν επίσης ιδιότητες φθορισμού και μπορούν να εκπέμπουν μπλε φθορισμό κάτω από υπεριώδες φως, ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ετικετών κατά της παραχάραξης για χάρτινα νομίσματα. Το ραδιενεργό ισότοπο θούλιο 170 του θούλιου είναι επίσης μία από τις τέσσερις πιο συχνά χρησιμοποιούμενες πηγές βιομηχανικής ακτινοβολίας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διαγνωστικά εργαλεία για ιατρικές και οδοντιατρικές εφαρμογές, καθώς και ως εργαλεία ανίχνευσης ελαττωμάτων για μηχανικά και ηλεκτρονικά εξαρτήματα.
Το θούλιο, το οποίο είναι εντυπωσιακό, είναι η τεχνολογία θεραπείας με λέιζερ θούλιου και η αντισυμβατική νέα χημεία που δημιουργείται λόγω της ειδικής εξωπυρηνικής ηλεκτρονικής δομής του.
Ο γρανάτης αλουμινίου υττρίου με πρόσμιξη θούλιο μπορεί να εκπέμπει λέιζερ με μήκος κύματος μεταξύ 1930-2040 nm. Όταν το λέιζερ αυτής της ταινίας χρησιμοποιείται για χειρουργική επέμβαση, το αίμα στο σημείο της ακτινοβόλησης θα πήξει γρήγορα, το χειρουργικό τραύμα είναι μικρό και η αιμόσταση είναι καλή. Ως εκ τούτου, αυτό το λέιζερ χρησιμοποιείται συχνά για την ελάχιστα επεμβατική διαδικασία του προστάτη ή των ματιών. Αυτό το είδος λέιζερ έχει χαμηλή απώλεια κατά τη μετάδοση στην ατμόσφαιρα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην τηλεπισκόπηση και την οπτική επικοινωνία. Για παράδειγμα, ο μετρητής απόστασης λέιζερ, το συνεκτικό ραντάρ ανέμου Doppler, κ.λπ., θα χρησιμοποιήσουν το λέιζερ που εκπέμπεται από λέιζερ ινών ντοπαρισμένου θούλιου.
Το θούλιο είναι ένας πολύ ιδιαίτερος τύπος μετάλλου στην περιοχή f και οι ιδιότητές του να σχηματίζει σύμπλοκα με ηλεκτρόνια στο στρώμα f έχουν αιχμαλωτίσει πολλούς επιστήμονες. Γενικά, τα μεταλλικά στοιχεία λανθανίδης μπορούν να δημιουργήσουν μόνο τρισθενείς ενώσεις, αλλά το θούλιο είναι ένα από τα λίγα στοιχεία που μπορούν να δημιουργήσουν δισθενείς ενώσεις.
Το 1997, ο Mikhail Bochkalev πρωτοστάτησε στη χημεία των αντιδράσεων που σχετίζεται με δισθενείς ενώσεις σπάνιων γαιών σε διάλυμα και διαπίστωσε ότι το δισθενές ιωδιούχο Θούλιο (III) μπορεί σταδιακά να αλλάξει ξανά στο κιτρινωπό τρισθενές ιόν του θουλίου υπό ορισμένες συνθήκες. Χρησιμοποιώντας αυτό το χαρακτηριστικό, το θούλιο μπορεί να γίνει ο προτιμώμενος αναγωγικός παράγοντας για τους οργανικούς χημικούς και έχει τη δυνατότητα να παρασκευάζει μεταλλικές ενώσεις με ειδικές ιδιότητες για βασικά πεδία όπως ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, μαγνητική τεχνολογία και επεξεργασία πυρηνικών αποβλήτων. Επιλέγοντας κατάλληλους υποκαταστάτες, το θούλιο μπορεί επίσης να μεταβάλει το τυπικό δυναμικό συγκεκριμένων ζευγών οξειδοαναγωγής μετάλλων. Το ιωδιούχο σαμάριο (II) και τα μείγματά του διαλυμένα σε οργανικούς διαλύτες όπως το τετραϋδροφουράνιο έχουν χρησιμοποιηθεί από οργανικούς χημικούς για 50 χρόνια για τον έλεγχο των αντιδράσεων αναγωγής ενός ηλεκτρονίου μιας σειράς λειτουργικών ομάδων. Το θούλιο έχει επίσης παρόμοια χαρακτηριστικά και η ικανότητα του συνδέτη του να ρυθμίζει τις οργανικές μεταλλικές ενώσεις είναι εκπληκτική. Ο χειρισμός του γεωμετρικού σχήματος και της τροχιακής επικάλυψης του συμπλέγματος μπορεί να επηρεάσει ορισμένα ζεύγη οξειδοαναγωγής. Ωστόσο, ως το σπανιότερο στοιχείο σπάνιων γαιών, το υψηλό κόστος του θουλίου το εμποδίζει προσωρινά να αντικαταστήσει το σαμάριο, αλλά εξακολουθεί να έχει μεγάλες δυνατότητες στη μη συμβατική νέα χημεία.
Ώρα δημοσίευσης: Αύγ-01-2023