Thulium, jaksollisen järjestelmän elementti 69.
Thulium, vähiten harvinaisia maametallia sisältävä alkuaine, esiintyy pääasiassa muiden alkuaineiden kanssa gadoliniitissa, ksenotiimessä, mustassa harvinaisessa kultamalmissa ja monatsiitissa.
Thulium ja lantanidimetallielementit esiintyvät tiiviisti rinnakkain erittäin monimutkaisissa malmeissa luonnossa. Niiden hyvin samankaltaisten elektronisten rakenteiden vuoksi niiden fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ovat myös hyvin samankaltaiset, mikä tekee uuttamisesta ja erottamisesta melko vaikeaa.
Vuonna 1879 ruotsalainen kemisti Cliff huomasi, että erbiummaan atomimassa ei ollut vakio tutkiessaan jäljellä olevaa erbiummaata ytterbiummaan ja skandiummaan erottamisen jälkeen, joten hän jatkoi erbiummaan erottamista ja lopulta erotti erbiummaan, holmiummaan ja tuliumaa.
Metallitulium, hopeanvalkoinen, sitkeä, suhteellisen pehmeä, voidaan leikata veitsellä, sillä on korkea sulamis- ja kiehumispiste, se ei syöpy helposti ilmassa ja voi säilyttää metallin ulkonäön pitkään. Erityisen ytimen ulkopuolisen elektronikuorirakenteen ansiosta tuliumin kemialliset ominaisuudet ovat hyvin samankaltaisia kuin muiden lantanidimetallielementtien ominaisuudet. Se voi liueta suolahappoon muodostaen hieman vihreääThulium(III)kloridi, ja sen ilmassa palavien hiukkasten synnyttämät kipinät näkyvät myös kitkapyörässä.
Thuliumyhdisteillä on myös fluoresenssiominaisuuksia ja ne voivat säteillä sinistä fluoresenssia ultraviolettivalossa, jota voidaan käyttää väärentämisen estomerkkien luomiseen paperivaluutalle. Tuliumin radioaktiivinen isotooppi tulium 170 on myös yksi neljästä yleisimmin käytetystä teollisuuden säteilylähteestä, ja sitä voidaan käyttää diagnostisena työkaluna lääketieteellisissä ja hammaslääketieteellisissä sovelluksissa sekä mekaanisten ja elektronisten komponenttien vikojen havaitsemistyökaluina.
Vaikuttava Thulium on tuliumlaserterapiatekniikka ja sen erityisen ekstraydinelektronirakenteen ansiosta luotu uusi epätavallinen kemia.
Thulium-seostettu yttrium-alumiinigranaatti voi lähettää laseria, jonka aallonpituus on 1930-2040 nm. Kun tämän nauhan laseria käytetään leikkaukseen, veri säteilytyskohdassa hyytyy nopeasti, leikkaushaava on pieni ja hemostaasi on hyvä. Siksi tätä laseria käytetään usein eturauhasen tai silmien minimaalisesti invasiiviseen toimenpiteeseen. Tällaisella laserilla on pieni häviö ilmakehässä lähetettäessä, ja sitä voidaan käyttää kaukokartoituksessa ja optisessa viestinnässä. Esimerkiksi laseretäisyysmittari, koherentti Doppler-tuulitutka jne. käyttävät tuliumilla seostetun kuitulaserin lähettämää laseria.
Thulium on hyvin erityinen metallityyppi f-alueella, ja sen ominaisuudet muodostaa komplekseja elektronien kanssa f-kerroksessa ovat kiehtoneet monet tutkijat. Yleensä lantanidimetallielementit voivat tuottaa vain kolmiarvoisia yhdisteitä, mutta tulium on yksi harvoista alkuaineista, jotka voivat tuottaa kaksiarvoisia yhdisteitä.
Vuonna 1997 Mihail Bochkalev oli edelläkävijä kahdenarvoisten harvinaisten maametallien reaktiokemiassa liuoksessa ja havaitsi, että kaksiarvoinen Thulium(III)-jodidi voi vähitellen muuttua takaisin kellertäväksi kolmiarvoiseksi tuliumi-ioniksi tietyissä olosuhteissa. Hyödyntämällä tätä ominaisuutta, tuliumista voi tulla orgaanisten kemistien ensisijainen pelkistin, ja sillä on potentiaalia valmistaa metalliyhdisteitä, joilla on erityisiä ominaisuuksia keskeisille aloille, kuten uusiutuvaan energiaan, magneettitekniikkaan ja ydinjätteen käsittelyyn. Valitsemalla sopivat ligandit, tulium voi myös muuttaa tiettyjen metallien redox-parien muodollista potentiaalia. Orgaaniset kemistit ovat käyttäneet samarium(II)jodidia ja sen seoksia, jotka on liuotettu orgaanisiin liuottimiin, kuten tetrahydrofuraaniin, 50 vuoden ajan funktionaalisten ryhmien sarjan yksittäisten elektronien pelkistysreaktioiden ohjaamiseen. Tuliumilla on myös samanlaisia ominaisuuksia, ja sen ligandin kyky säädellä orgaanisia metalliyhdisteitä on hämmästyttävä. Kompleksin geometrisen muodon ja kiertoradan päällekkäisyyden manipulointi voi vaikuttaa tiettyihin redox-pareihin. Harvinaisina maametallina olevana tuliumin korkea hinta estää kuitenkin tilapäisesti korvaamasta samariumia, mutta sillä on silti suuri potentiaali epätavanomaisessa uudessa kemiassa.
Postitusaika: 01.08.2023