Tulio

Il tulio è l'elemento chimico di numero atomico 69 e il suo simbolo è Tm.

Tulio
69 Tm                                                                                                                                                                                                                                               erbio ← tulio → itterbio
Aspetto
Aspetto dell'elemento bianco argenteo
Linea spettrale Linea spettrale dell'elemento
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico	tulio, Tm, 69
Serie	lantanidi
Gruppo, periodo, blocco	—, 6, f
Densità	9 321 kg/m³
Configurazione elettronica	Configurazione elettronica
Termine spettroscopico	2Fo7/2
Proprietà atomiche
Peso atomico	168,93421
Raggio atomico (calc.)	176 pm
Raggio covalente	190±10 pm
Configurazione elettronica	[Xe]4f136s2
e− per livello energetico	2, 8, 18, 31, 8, 2
Stati di ossidazione	3 (basico)
Struttura cristallina	esagonale
Proprietà fisiche
Stato della materia	solido
Punto di fusione	1 818 K (1 545 °C)
Punto di ebollizione	2 223 K (1 950 °C)
Volume molare	1,91×10−5 m³/mol
Entalpia di vaporizzazione	247 kJ/mol
Calore di fusione	16,84 kJ/mol
Altre proprietà
Numero CAS	7440-30-4
Elettronegatività	1,25 (scala di Pauling)
Calore specifico	160 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica	1,5×106/m·Ω
Conducibilità termica	16,8 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione	596,7 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione	1 160 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione	2 285 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione	4 120 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP 167Tm sintetico 9,25 giorni ε 0,748 167Er 168Tm sintetico 93,1 giorni ε 1,679 168Er 169Tm 100% Tm è stabile con 100 neutroni 170Tm sintetico 128,6 giorni β− 0,968 170Yb 171Tm sintetico 1,92 anni β− 0,096 171Yb
iso: isotopo NA: abbondanza in natura TD: tempo di dimezzamento DM: modalità di decadimento DE: energia di decadimento in MeV DP: prodotto del decadimento

È uno dei lantanoidi ed è il più raro di tutti. È un metallo lucido, grigio-argenteo, molto tenero (si può tagliare con un coltello): è duttile e facilmente lavorabile. In aria secca ha una certa resistenza alla corrosione. In natura il tulio è composto interamente dell'unico isotopo stabile ¹⁶⁹Tm.

Applicazioni

Il tulio è stato usato per creare dei laser, ma gli alti costi di produzione hanno scoraggiato lo sviluppo commerciale di questo tipo di applicazione. Altri usi, attuali o potenziali:

• Se il tulio stabile (¹⁶⁹Tm) viene bombardato da una sorgente di neutroni, diviene una fonte di radiazioni per dispositivi portatili a raggi gamma da impiegarsi nei controlli non distruttivi industriali.
• L'isotopo instabile ¹⁷¹Tm può essere usato come fonte di energia.
• Il tulio può essere potenzialmente usato nei materiali magnetici ceramici detti ferriti, usate nei dispositivi a microonde.

Storia

Il tulio fu scoperto dal chimico svedese Per Teodor Cleve nel 1879 mentre cercava impurità negli ossidi di altri elementi del gruppo delle terre rare (lo stesso metodo che aveva usato Carl Gustav Mosander per scoprire alcuni altri elementi delle terre rare) Cleve iniziò rimuovendo tutti i contaminanti noti dell'erbia (Er₂O₃) e dopo alcuni trattamenti addizionali ottenne due nuove sostanze, una marrone e una verde. La sostanza marrone si rivelò essere ossido di olmio e venne perciò da lui battezzata olmia, mentre la sostanza verde era l'ossido di un elemento sconosciuto. Cleve battezzò tulia l'ossido e tulio l'elemento, in omaggio a Thule, un nome con cui gli antichi greci indicavano una leggendaria terra all'estremo nord, forse la Scandinavia o l'Islanda.

Disponibilità

Questo elemento non si trova mai puro in natura, ma è presente in piccole quantità nei minerali con altre terre rare. Si estrae soprattutto dalle sabbie fluviali di monazite (~0,007% di tulio) con metodi di scambio ionico. Nuove tecniche di scambio ionico e di estrazione con uso di solventi hanno condotto ad una più facile separazione delle terre rare, per cui di recente il costo del tulio si è notevolmente ridotto. Il metallo si può isolare tramite riduzione del suo ossido con lantanio metallico o con calcio in un recipiente chiuso. Nessun composto del tulio ha finora importanza commerciale.

Isotopi

In natura il tulio è composto di un solo isotopo stabile, ¹⁶⁹Tm (abbondanza naturale 100%). Sono stati studiati 31 radioisotopi del tulio, di cui i più stabili sono il ¹⁷¹Tm con emivita di 1,92 anni, il ¹⁷⁰Tm con emivita di 128,6 giorni, il ¹⁶⁸Tm con emivita di 93,1 giorni e il ¹⁶⁷Tm con emivita di 9,25 giorni. Tutti gli altri isotopi radioattivi hanno emivite di meno di 64 ore, e anzi la gran parte di essi ha una emivita che non supera i 2 minuti. Questo elemento ha anche 14 stati metastabili, di cui i più stabili sono il ^164mTm (t_½ 5,1 minuti), il ^160mTm (t_½ 74,5 secondi) e il ^155mTm (t_½ 45 secondi).

Gli isotopi del tulio hanno un peso atomico che va da 145,966 (¹⁴⁶Tm) a 176,949 (¹⁷⁷Tm). Il modo di decadimento principale prima dell'isotopo stabile ¹⁶⁹Tm, è la cattura elettronica, mentre il modo di decadimento principale dopo di esso è l'emissione beta. I principali prodotti di decadimento prima del ¹⁶⁹Tm sono isotopi dell'elemento 68 (erbio), e i prodotti principali dopo di esso sono isotopi dell'elemento 70 (itterbio).

Precauzioni

Come per gli altri lantanoidi, i composti di tulio sono considerati mediamente o poco tossici. La polvere di tulio metallico può incendiarsi ed esplodere.

Bibliografia

• Francesco Borgese, Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico, Roma, CISU, 1993, ISBN 88-7975-077-1.
• R. Barbucci, A. Sabatini e P. Dapporto, Tavola periodica e proprietà degli elementi, Firenze, Edizioni V. Morelli, 1998 (archiviato dall'url originale il 22 ottobre 2010).
• (EN) Albert Stwertka, Guide to the Elements – Revised Edition, Oxford University Press, 1998, ISBN 0-19-508083-1.

Voci correlate

• Lantanoidi

Altri progetti

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• Wikizionario
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Collegamenti esterni

• tulio, su Treccani.it – Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
• (EN) thulium, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN) Tulio, su WebElements.com.
• (EN) Tulio, su EnvironmentalChemistry.com.
• (EN) Tulio, su pearl1.lanl.gov, Los Alamos National Laboratory's Chemistry Division: Periodic Table. URL consultato il 19 aprile 2005 (archiviato dall'url originale il 15 aprile 2004).
• (EN) It's Elemental – Thulium, su education.jlab.org.