Thuli, nguyên tố 69 của bảng tuần hoàn.
Thulium, nguyên tố có hàm lượng đất hiếm ít nhất, chủ yếu cùng tồn tại với các nguyên tố khác trong Gadolinite, Xenotime, quặng vàng hiếm đen và monazite.
Các nguyên tố kim loại Thulium và lanthanide cùng tồn tại chặt chẽ trong các loại quặng cực kỳ phức tạp trong tự nhiên. Do cấu trúc điện tử rất giống nhau nên tính chất vật lý và hóa học của chúng cũng rất giống nhau, khiến cho việc chiết và tách khá khó khăn.
Năm 1879, nhà hóa học Thụy Điển Cliff nhận thấy khối lượng nguyên tử của đất erbium không cố định khi ông nghiên cứu phần đất erbium còn lại sau khi tách đất ytterbium và đất scandium, nên ông tiếp tục tách đất erbium và cuối cùng tách ra đất erbium, đất holmi và đất thuli.
Chất thulium kim loại, màu trắng bạc, dẻo, tương đối mềm, có thể cắt bằng dao, có nhiệt độ nóng chảy và sôi cao, không dễ bị ăn mòn trong không khí và có thể duy trì hình dáng kim loại trong thời gian dài. Do cấu trúc vỏ Electron ngoại hạt nhân đặc biệt nên tính chất hóa học của thulium rất giống với các nguyên tố kim loại lanthanide khác. Nó có thể hòa tan trong axit clohydric để tạo thành màu hơi xanhThuli(III) clorua, và các tia lửa điện được tạo ra bởi các hạt của nó cháy trong không khí cũng có thể được nhìn thấy trên bánh xe ma sát.
Hợp chất thulium còn có đặc tính huỳnh quang và có thể phát ra huỳnh quang màu xanh lam dưới tia cực tím, có thể dùng để tạo nhãn chống giả cho tiền giấy. Đồng vị phóng xạ thulium 170 của thulium cũng là một trong bốn nguồn bức xạ công nghiệp được sử dụng phổ biến nhất và có thể được sử dụng làm công cụ chẩn đoán cho các ứng dụng y tế và nha khoa, cũng như công cụ phát hiện khuyết tật cho các linh kiện cơ khí và điện tử.
Thulium, thật ấn tượng, là công nghệ trị liệu bằng laser thulium và chất hóa học mới độc đáo được tạo ra nhờ cấu trúc điện tử ngoại hạt nhân đặc biệt của nó.
Garnet nhôm Yttri pha tạp Thulium có thể phát ra tia laser có bước sóng trong khoảng 1930 ~ 2040 nm. Khi sử dụng tia laser dải này để phẫu thuật, máu tại vị trí chiếu xạ sẽ đông lại nhanh chóng, vết thương phẫu thuật nhỏ và khả năng cầm máu tốt. Vì vậy, loại laser này thường được sử dụng cho các thủ thuật xâm lấn tối thiểu ở tuyến tiền liệt hoặc mắt. Loại laser này có tổn thất thấp khi truyền trong khí quyển và có thể được sử dụng trong viễn thám và truyền thông quang học. Ví dụ, máy đo khoảng cách Laser, radar gió Doppler kết hợp, v.v. sẽ sử dụng tia laser phát ra từ laser sợi pha tạp thulium.
Thulium là một loại kim loại rất đặc biệt ở vùng f và tính chất tạo phức với electron ở lớp f của nó đã làm say mê nhiều nhà khoa học. Nói chung, các nguyên tố kim loại lanthanide chỉ có thể tạo ra các hợp chất hóa trị ba, nhưng thulium là một trong số ít nguyên tố có thể tạo ra các hợp chất hóa trị hai.
Năm 1997, Mikhail Bochkalev đi tiên phong trong phản ứng hóa học liên quan đến các hợp chất đất hiếm hóa trị hai trong dung dịch và phát hiện ra rằng iodua Thulium(III) hóa trị hai có thể dần dần chuyển trở lại thành ion thulium hóa trị ba màu vàng trong những điều kiện nhất định. Bằng cách tận dụng đặc tính này, chất thulium có thể trở thành chất khử ưa thích của các nhà hóa học hữu cơ và có tiềm năng điều chế các hợp chất kim loại có tính chất đặc biệt cho các lĩnh vực quan trọng như năng lượng tái tạo, công nghệ từ tính và xử lý chất thải hạt nhân. Bằng cách chọn các phối tử thích hợp, chất thulium cũng có thể làm thay đổi thế năng chính thức của các cặp oxi hóa khử kim loại cụ thể. Samarium(II) iodide và hỗn hợp của nó hòa tan trong dung môi hữu cơ như tetrahydrofuran đã được các nhà hóa học hữu cơ sử dụng trong 50 năm để kiểm soát các phản ứng khử electron đơn lẻ của một loạt các nhóm chức. Thulium cũng có những đặc điểm tương tự và khả năng điều chỉnh các hợp chất kim loại hữu cơ của phối tử của nó thật đáng kinh ngạc. Thao tác với hình dạng hình học và sự chồng chéo quỹ đạo của phức chất có thể ảnh hưởng đến một số cặp oxi hóa khử nhất định. Tuy nhiên, là nguyên tố đất hiếm hiếm nhất, giá thành cao của thulium tạm thời ngăn cản nó thay thế samarium, nhưng nó vẫn có tiềm năng lớn trong lĩnh vực hóa học mới độc đáo.
Thời gian đăng: 01-08-2023