เลเซอร์ทูเลียมในขั้นตอนการบุกรุกน้อยที่สุด

ทูเลียมธาตุที่ 69 ของตารางธาตุ

ทูเลียม ซึ่งเป็นธาตุที่มีธาตุหายากน้อยที่สุด โดยส่วนใหญ่อยู่ร่วมกับธาตุอื่นในกาโดลิไนต์ ซีโนไทม์ แร่ทองคำหายากสีดำ และโมนาไซต์

ธาตุโลหะทูเลียมและแลนทาไนด์อยู่ร่วมกันอย่างใกล้ชิดในแร่ที่ซับซ้อนอย่างยิ่งในธรรมชาติ เนื่องจากโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ที่คล้ายกันมาก คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีจึงคล้ายกันมาก ทำให้การสกัดและการแยกค่อนข้างยาก

ในปี พ.ศ. 2422 Cliff นักเคมีชาวสวีเดนสังเกตว่ามวลอะตอมของดินเออร์เบียมไม่คงที่เมื่อเขาศึกษาดินเออร์เบียมที่เหลือหลังจากแยกดินอิตเทอร์เบียมและดินสแกนเดียม ดังนั้นเขาจึงแยกดินเออร์เบียมต่อไป และสุดท้ายก็แยกดินเออร์เบียม ดินโฮลเมียม และ ดินทูเลียม

โลหะทูเลียม, สีเงินสีขาว, เหนียว, ค่อนข้างอ่อน, สามารถตัดด้วยมีดได้, มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง, ไม่สึกกร่อนง่ายในอากาศ, และสามารถรักษารูปลักษณ์ของโลหะได้เป็นเวลานาน เนื่องจากโครงสร้างเปลือกอิเล็กตรอนนอกนิวเคลียร์พิเศษ คุณสมบัติทางเคมีของทูเลียมจึงคล้ายคลึงกับธาตุโลหะแลนทาไนด์อื่นๆ มาก มันสามารถละลายในกรดไฮโดรคลอริกจนเกิดเป็นสีเขียวเล็กน้อยทูเลียม (III) คลอไรด์และประกายไฟที่เกิดจากอนุภาคที่เผาไหม้ในอากาศก็สามารถมองเห็นได้บนล้อเสียดสี

สารประกอบทูเลียมยังมีคุณสมบัติเรืองแสงและสามารถเปล่งแสงสีน้ำเงินเรืองแสงได้ภายใต้แสงอัลตราไวโอเลต ซึ่งสามารถใช้สร้างฉลากป้องกันการปลอมแปลงสำหรับสกุลเงินกระดาษได้ ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีทูเลียม 170 ของทูเลียมยังเป็นหนึ่งในสี่แหล่งรังสีทางอุตสาหกรรมที่ใช้กันมากที่สุด และสามารถใช้เป็นเครื่องมือวินิจฉัยสำหรับการใช้งานทางการแพทย์และทันตกรรม เช่นเดียวกับเครื่องมือตรวจจับข้อบกพร่องสำหรับชิ้นส่วนเครื่องกลและอิเล็กทรอนิกส์

ทูเลียมซึ่งน่าประทับใจคือเทคโนโลยีการรักษาด้วยเลเซอร์ทูเลียมและเคมีใหม่แหวกแนวที่สร้างขึ้นเนื่องจากโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์นอกนิวเคลียร์แบบพิเศษ

โกเมนอลูมิเนียมอิตเทรียมเจือด้วยทูเลียมสามารถปล่อยเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นระหว่าง 1930~2040 นาโนเมตร เมื่อใช้เลเซอร์ของแถบนี้ในการผ่าตัด เลือดบริเวณที่ฉายรังสีจะแข็งตัวอย่างรวดเร็ว แผลผ่าตัดมีขนาดเล็ก และการแข็งตัวของเลือดก็ดี ดังนั้นเลเซอร์นี้จึงมักใช้สำหรับขั้นตอนต่อมลูกหมากหรือดวงตาที่มีการบุกรุกน้อยที่สุด เลเซอร์ชนิดนี้มีการสูญเสียต่ำเมื่อส่งสัญญาณในบรรยากาศ และสามารถใช้ในการสำรวจระยะไกลและการสื่อสารด้วยแสง ตัวอย่างเช่น เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ เรดาร์ลมดอปเปลอร์ที่สอดคล้องกัน ฯลฯ จะใช้เลเซอร์ที่ปล่อยออกมาจากไฟเบอร์เลเซอร์เจือทูเลียม

ทูเลียมเป็นโลหะชนิดพิเศษมากในบริเวณ f และคุณสมบัติของมันในการสร้างสารเชิงซ้อนด้วยอิเล็กตรอนในชั้น f ดึงดูดนักวิทยาศาสตร์หลายคน โดยทั่วไป ธาตุโลหะแลนทาไนด์สามารถสร้างสารประกอบไตรวาเลนต์ได้เท่านั้น แต่ทูเลียมเป็นหนึ่งในไม่กี่องค์ประกอบที่สามารถสร้างสารประกอบไดวาเลนต์ได้

ในปี 1997 มิคาอิล โบชคาเลฟเป็นผู้บุกเบิกเคมีปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับสารประกอบแรร์เอิร์ธชนิดไดวาเลนต์ในสารละลาย และพบว่าไอโอไดด์ไดวาเลนต์ทูเลียม (III) สามารถค่อยๆ เปลี่ยนกลับเป็นไอออนทูเลียมไตรวาเลนต์สีเหลืองภายใต้เงื่อนไขบางประการ ด้วยการใช้คุณลักษณะนี้ ทูเลียมอาจกลายเป็นสารรีดิวซ์ที่ต้องการสำหรับนักเคมีอินทรีย์ และมีศักยภาพในการเตรียมสารประกอบโลหะที่มีคุณสมบัติพิเศษสำหรับสาขาสำคัญ เช่น พลังงานทดแทน เทคโนโลยีแม่เหล็ก และการบำบัดกากนิวเคลียร์ ด้วยการเลือกลิแกนด์ที่เหมาะสม ทูเลียมยังสามารถเปลี่ยนแปลงศักยภาพอย่างเป็นทางการของคู่รีดอกซ์โลหะจำเพาะได้ ไอโอไดด์ซาแมเรียม (II) และของผสมที่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น เตตระไฮโดรฟูแรน ถูกนำมาใช้โดยนักเคมีอินทรีย์เป็นเวลา 50 ปี เพื่อควบคุมปฏิกิริยาการลดอิเล็กตรอนเดี่ยวของกลุ่มฟังก์ชันต่างๆ ทูเลียมก็มีลักษณะคล้ายกัน และความสามารถของลิแกนด์ในการควบคุมสารประกอบโลหะอินทรีย์ก็น่าทึ่งมาก การจัดการกับรูปทรงเรขาคณิตและการทับซ้อนกันของวงโคจรของคอมเพล็กซ์อาจส่งผลต่อคู่รีดอกซ์บางคู่ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากธาตุหายากที่หายากที่สุด ทูเลียมที่มีราคาสูงจึงทำให้ไม่สามารถแทนที่ซาแมเรียมได้ชั่วคราว แต่ยังคงมีศักยภาพที่ดีในการใช้สารเคมีใหม่ที่แหวกแนว