ჯადოსნური იშვიათი დედამიწის ელემენტი: ტულიუმი

ატომური ნომერიტულიუმ ელემენტიარის 69 და მისი ატომური წონაა 168.93421. დედამიწის ქერქში მისი შემცველობა 100000-ის ორი მესამედია, რაც იშვიათმიწა ელემენტებს შორის ყველაზე ნაკლებად გავრცელებული ელემენტია. ის ძირითადად არსებობს სილიკობერილიუმის იტრიუმის მადანში, შავი იშვიათმიწა ოქროს მადანში, ფოსფორის იტრიუმის მადანში და მონაციტში. მონაციტში იშვიათმიწა ელემენტების მასური წილი ზოგადად 50%-ს აღწევს, სადაც თულიუმი 0.007%-ს შეადგენს. ბუნებრივი სტაბილური იზოტოპია მხოლოდ თულიუმ 169. ფართოდ გამოიყენება მაღალი ინტენსივობის ენერგიის გენერაციის სინათლის წყაროებში, ლაზერებში, მაღალი ტემპერატურის ზეგამტარებსა და სხვა სფეროებში.

ისტორიის აღმოჩენა

აღმოაჩინა: PT Cleve-მა

აღმოაჩინეს 1878 წელს

მას შემდეგ, რაც მოსანდერმა 1842 წელს ერბიუმი და ტერბიუმი იტრიუმის ოქსიდებისგან გამოყო, ბევრმა ქიმიკოსმა სპექტრული ანალიზი გამოიყენა იმის დასადგენად და დასადგენად, რომ ისინი ელემენტის სუფთა ოქსიდები არ იყვნენ, რამაც ქიმიკოსებს მათი გამოყოფის გაგრძელებისკენ უბიძგა. გამოყოფის შემდეგიტერბიუმის ოქსიდიდასკანდიუმის ოქსიდი1879 წელს კლიფმა დაჟანგული სატყუარიდან ორი ახალი ელემენტარული ოქსიდი გამოყო. ერთ-ერთ მათგანს კლიფის სამშობლოს, სკანდინავიის ნახევარკუნძულზე (ტულია) აღსანიშნავად ტულიუმი ეწოდა, ელემენტის სიმბოლო Tu-თი, ამჟამად კი Tm-ით. თულიუმის და სხვა იშვიათმიწა ელემენტების აღმოჩენით, იშვიათმიწა ელემენტების აღმოჩენის მესამე ეტაპის მეორე ნახევარი დასრულდა.

ელექტრონული კონფიგურაცია

ელექტრონული კონფიგურაცია
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f13

ლითონი

ტულიუმიარის ვერცხლისფერი თეთრი ლითონი, რომელსაც აქვს პლასტიურობა და მისი რბილი ტექსტურის გამო მისი დანით გაჭრა შესაძლებელია; დნობის წერტილი 1545 °C, დუღილის წერტილი 1947 °C, სიმკვრივე 9.3208.

ტულიუმი ჰაერში შედარებით სტაბილურია;თულიუმის ოქსიდიარის ღია მწვანე კრისტალი. მარილის (ორვალენტიანი მარილის) ოქსიდები ყველა ღია მწვანე ფერისაა.

აპლიკაცია

მიუხედავად იმისა, რომ ტულიუმი საკმაოდ იშვიათი და ძვირია, მას მაინც აქვს გარკვეული გამოყენება სპეციალურ სფეროებში.

მაღალი ინტენსივობის განმუხტვის სინათლის წყარო

თულიუმი ხშირად შეჰყავთ მაღალი ინტენსივობის განმუხტვის სინათლის წყაროებში მაღალი სისუფთავის ჰალოიდების (ჩვეულებრივ, თულიუმის ბრომიდის) სახით, თულიუმის სპექტრის გამოყენების მიზნით. 

ლაზერი

სამმაგი იტრიუმის ალუმინის გარნეტის (Ho:Cr:Tm:YAG) მყარი მდგომარეობის პულსური ლაზერის მიღება შესაძლებელია თულიუმის იონის, ქრომის იონის და ჰოლმიუმის იონის გამოყენებით იტრიუმის ალუმინის გარნეტში, რომელსაც შეუძლია 2097 ნმ ტალღის სიგრძის გამოსხივება; ის ფართოდ გამოიყენება სამხედრო, სამედიცინო და მეტეოროლოგიურ სფეროებში. თულიუმით დოპირებული იტრიუმის ალუმინის გარნეტის (Tm:YAG) მყარი მდგომარეობის პულსური ლაზერის მიერ გამოსხივებული ლაზერის ტალღის სიგრძე მერყეობს 1930 ნმ-დან 2040 ნმ-მდე. ქსოვილების ზედაპირზე აბლაცია ძალიან ეფექტურია, რადგან მას შეუძლია თავიდან აიცილოს შედედების ძალიან ღრმად წარმოქმნა როგორც ჰაერში, ასევე წყალში. ეს თულიუმის ლაზერებს დიდ პოტენციალს ანიჭებს ლაზერულ ქირურგიაში გამოყენებისთვის. თულიუმის ლაზერი ძალიან ეფექტურია ქსოვილების ზედაპირების აბლაციაში მისი დაბალი ენერგიისა და შეღწევადობის უნარის გამო და შეუძლია კოაგულაცია ღრმა ჭრილობების გამოწვევის გარეშე. ეს თულიუმის ლაზერებს დიდ პოტენციალს ანიჭებს ლაზერულ ქირურგიაში გამოყენებისთვის.

ტულიუმით დოპირებული ლაზერი

რენტგენის წყარო

მაღალი ღირებულების მიუხედავად, ტულიუმის შემცველი პორტატული რენტგენის მოწყობილობები ფართოდ გამოიყენება ბირთვულ რეაქციებში რადიაციის წყაროებად. ამ რადიაციის წყაროების სიცოცხლის ხანგრძლივობა დაახლოებით ერთი წელია და შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც სამედიცინო და სტომატოლოგიური დიაგნოსტიკური ხელსაწყოები, ასევე დეფექტების აღმოჩენის ხელსაწყოები მექანიკური და ელექტრონული კომპონენტებისთვის, რომლებზეც ადამიანური რესურსებით წვდომა რთულია. ეს რადიაციული წყაროები არ საჭიროებენ მნიშვნელოვან რადიაციულ დაცვას - საჭიროა მხოლოდ ტყვიის მცირე რაოდენობა. თულიუმ 170-ის გამოყენება, როგორც რადიაციული წყარო ახლო მანძილზე კიბოს სამკურნალოდ, სულ უფრო ფართოდ ვრცელდება. ამ იზოტოპს აქვს 128.6 დღის ნახევარდაშლის პერიოდი და ხუთი ემისიის ხაზი მნიშვნელოვანი ინტენსივობით (7.4, 51.354, 52.389, 59.4 და 84.253 კილოელექტრონული ვოლტი). თულიუმ 170 ასევე ოთხი ყველაზე ხშირად გამოყენებული სამრეწველო რადიაციული წყაროდან ერთ-ერთია.

მაღალი ტემპერატურის ზეგამტარი მასალები

იტრიუმის მსგავსად, თულიუმი ასევე გამოიყენება მაღალი ტემპერატურის ზეგამტარებში. თულიუმს ფერიტში პოტენციური გამოყენების ღირებულება აქვს, როგორც კერამიკულ მაგნიტურ მასალას, რომელიც გამოიყენება მიკროტალღურ აღჭურვილობაში. უნიკალური სპექტრის გამო, თულიუმი შეიძლება გამოყენებულ იქნას რკალური ნათურების განათებისთვის, ისევე როგორც სკანდიუმის, და თულიუმის გამოყენებით რკალური ნათურების მიერ გამოსხივებული მწვანე შუქი არ დაიფარება სხვა ელემენტების ემისიის ხაზებით. ულტრაიისფერი გამოსხივების ქვეშ ლურჯი ფლუორესცენციის გამოსხივების უნარის გამო, თულიუმი ასევე გამოიყენება, როგორც ერთ-ერთი ანტიყალბი სიმბოლო ევრო ბანკნოტებში. კალციუმის სულფატის მიერ თულიუმთან ერთად დამატებული ლურჯი ფლუორესცენცია გამოიყენება პირად დოზიმეტრიაში რადიაციის დოზის დასადგენად.

სხვა აპლიკაციები

თავისი უნიკალური სპექტრის გამო, თულიუმის გამოყენება რკალური ნათურების განათებაში სკანდიუმის მსგავსად შეიძლება, ხოლო თულიუმის შემცველი რკალური ნათურების მიერ გამოსხივებული მწვანე შუქი სხვა ელემენტების გამოსხივების ხაზებით არ დაიფარება.

ულტრაიისფერი გამოსხივების ქვეშ ტულიუმი ასხივებს ლურჯ ფლუორესცენციას, რაც მას ევროს ბანკნოტებში ყალბი ნივთების საწინააღმდეგო ერთ-ერთ სიმბოლოდ აქცევს.

ევრო ულტრაიისფერი დასხივების ქვეშ, მკაფიოდ ხილული გაყალბების საწინააღმდეგო ნიშნებით