№69 Тулий

История открытия:

В 1879 году шведский химик Пер Теодор Клеве выделил из "эрбии" Мариньяка еще две "земли", которые назвал гольмией и тулией (Thule - древнеримское название Скандинавии). Спектры показывали, что в составе тулии есть еще неизвестный химический элемент. Позднее Клеве сумел получить некоторые соли этого элемента, показав, что они имеют бледно-зеленый цвет. Так был открыт один из самых редких элементов, за которым закрепилось имя Тулий и символ Tm.
В 1911 году Т. У. Ричардс получил элемент в виде простого вещества и определил его атомную массу.

Нахождение в природе, получение:

Тулий — рассеянный элемент, его содержание в земной коре 2,7·10^-5% по массе. Входит в состав минералов: монацит (Ce, La …)PO₄, бастнезит (Ce, La, Pr)CO₃F, и других. Выделяют тулий из смеси редкоземельных элементов методами ионной хроматографии или экстракции, переводят в оксид, затем во фторид. Металлический тулий получают восстановлением TmF₃ кальцием, или Tm₂O₃ лантаном

Физические свойства:

Это серебристо-серый металл, он ковкий, пластичный и сравнительно мягкий. Плотность 9,321 г/см³, t_плав. = 1545°C, t_кип=1950°C. Природный тулий - моноизотопный элемент (тулий-169), искусственно полученные изотопы тулия имеют короткие периоды полураспада (наиболее долгоживущий тулий-170 - 128,6 суток).

Химические свойства:

Тулий в сухом воздухе достаточно устойчив, при нагревании металлический тулий реагирует с галогенами, азотом, водородом. Устойчив к действию фтора. Реагирует с кипящей водой, образуя гидроксид Tm(OH)₃ и водород. С минеральными кислотами (кроме HF) тулий реагирует с образованием солей тулия(III).
В соединениях проявляет преимущественно степень окисления +3. Для большинства из них характерна зеленоватая окраска различных оттенков.

Важнейшие соединения:

Оксид тулия(III), Tm₂O₃, может быть получен осторожным обезвоживанием гидроксида Tm(ОН)₃, разложением нитрата или оксалата тулия. Светло-зеленые кристаллы, нерастворимы в воде.
Гидроксид тулия(III), Tm(ОН)₃, аморфное вещество нерастворимое в воде. Может быть получено реакцией обмена из растворимых солей тулия(III). С кислотами образует соли тулия(III).
Фторид тулия(III), TmF₃ - бесцветные кристаллы, нерастворим, получают обменными реакциями или действием газообразного HF на оксид тулия(III)
Хлорид тулия(III), TmСl₃ - кристаллы желтого цвета, растворим, образует кристаллогидрат TmСl₃*7H₂O - зеленоватые кристаллы. Нагревание кристаллогидрата сопровождается гидролизом с образованием оксохлорида тулия TmOCl. Сильными восстановителями (щелочные металлы) может быть переведен в хлорид тулия(II), последний легко окисляется водой и кислородом.
Нитрат тулия (III), Tm(NO₃)₃, зеленоватые кристаллы, хорошо растворим в воде, образует кристаллогидрат состава Tm(NO₃)₃•5H₂O.
Безводную соль получают действием оксида азота(IV) на оксид тулия(III) или на металлический тулий:
     Tm + 2N₂O₄ = Tm(NO₃)₃ + 3NO
Cульфат тулия(III) Tm₂(SO₄)₃, зеленые кристаллы. Растворяется в воде и образует кристаллогидрат состава Tm₂(SO₄)₃•9H₂O.

Применение:

Тулий используют как активатор некоторых люминофоров и лазерных материалов, применяют при синтезе искусственных гранатов. Ограниченно применяется в производстве термоэлектрических и магнитных материалов.
Радиоактивный изотоп тулий-170 используется в качестве источника излучения в переносных рентгеновских аппаратах (мягкое гамма-излучение) и дефектоскопах. Рабочим веществом в них служит оксид тулия(III).