Կախարդական հազվագյուտ երկրի տարր՝ թուլիում

Ատոմային համարըթուլիումի տարր69 է, իսկ ատոմային զանգվածը՝ 168.93421: Երկրի կեղևում պարունակությունը կազմում է 100000-ի երկու երրորդը, որը հազվագյուտ հողային տարրերի շարքում ամենաքիչ տարածված տարրն է: Այն հիմնականում գոյություն ունի սիլիցիումային բերիլիումի իտրիումի հանքաքարում, սև հազվագյուտ հողային ոսկու հանքաքարում, ֆոսֆորի իտրիումի հանքաքարում և մոնազիտում: Մոնազիտում հազվագյուտ հողային տարրերի զանգվածային մասը սովորաբար հասնում է 50%-ի, որտեղ թուլիումը կազմում է 0.007%: Բնական կայուն իզոտոպը միայն թուլիում 169-ն է: Լայնորեն օգտագործվում է բարձր ինտենսիվության էներգիայի արտադրության լույսի աղբյուրներում, լազերներում, բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչներում և այլ ոլորտներում:

Պատմության բացահայտում

Հայտնաբերվել է՝ Պ.Տ. Քլիվ

Հայտնաբերվել է 1878 թվականին

Այն բանից հետո, երբ Մոսանդերը 1842 թվականին իտրիումի հողից առանձնացրեց էրբիումի հողը և տերբիումի հողը, շատ քիմիկոսներ օգտագործեցին սպեկտրալ վերլուծություն՝ նույնականացնելու և որոշելու համար, որ դրանք տարրի մաքուր օքսիդներ չեն, ինչը խրախուսեց քիմիկոսներին շարունակել դրանք առանձնացնել։իտերբիումի օքսիդևսկանդիումի օքսիդ1879 թվականին օքսիդացված խայծից Քլիֆը առանձնացրեց երկու նոր տարրական օքսիդներ: Դրանցից մեկը անվանվեց թուլիում՝ ի հիշատակ Քլիֆի հայրենիքի՝ Սկանդինավյան թերակղզու (Թուլիա), որի խորհրդանիշն է Tu, իսկ այժմ՝ Tm: Թուլիումի և այլ հազվագյուտ հողային տարրերի հայտնաբերմամբ ավարտվեց հազվագյուտ հողային տարրերի հայտնաբերման երրորդ փուլի մյուս կեսը:

Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա

Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f13

Մետաղ

Թուլիումարծաթափայլ սպիտակ մետաղ է՝ ճկունությամբ և կարող է կտրվել դանակով իր փափուկ կառուցվածքի շնորհիվ։ Հալման կետ՝ 1545°C, եռման կետ՝ 1947°C, խտություն՝ 9.3208։

Թուլիումը համեմատաբար կայուն է օդում։Թուլիումի օքսիդբաց կանաչ բյուրեղ է։ Աղի (երկարժեք աղի) օքսիդները բոլորը բաց կանաչ գույնի են։

Դիմում

Չնայած թուլիումը բավականին հազվագյուտ և թանկ է, այն դեռևս ունի որոշակի կիրառություններ հատուկ ոլորտներում։

Բարձր ինտենսիվության արտանետման լույսի աղբյուր

Թուլիումը հաճախ ներմուծվում է բարձր ինտենսիվության պարպումային լույսի աղբյուրների մեջ բարձր մաքրության հալոգենիդների (սովորաբար թուլիումի բրոմիդի) տեսքով՝ թուլիումի սպեկտրն օգտագործելու նպատակով։ 

Լազեր

Եռակի լեգիրված իտրիումի ալյումինե նռնակի (Ho:Cr:Tm:YAG) պինդ վիճակի իմպուլսային լազերը կարող է ստացվել՝ օգտագործելով թուլիումի իոն, քրոմի իոն և հոլմիումի իոն իոն իտրիումի ալյումինե նռնակի մեջ, որը կարող է ճառագայթել 2097 նմ ալիքի երկարություն։ Այն լայնորեն կիրառվում է ռազմական, բժշկական և օդերևութաբանական ոլորտներում։ Թուլիումով լեգիրված իտրիումի ալյումինե նռնակի (Tm:YAG) պինդ վիճակի իմպուլսային լազերի կողմից ճառագայթվող լազերի ալիքի երկարությունը տատանվում է 1930 նմ-ից մինչև 2040 նմ։ Հյուսվածքների մակերեսին աբլյացիան շատ արդյունավետ է, քանի որ այն կարող է կանխել մակարդման չափազանց խորը առաջացումը ինչպես օդում, այնպես էլ ջրում։ Սա թուլիումի լազերները դարձնում է մեծ ներուժ կիրառման համար հիմնական լազերային վիրաբուժության մեջ։ Թուլիումի լազերը շատ արդյունավետ է հյուսվածքների մակերեսների աբլյացիայի համար՝ իր ցածր էներգիայի և թափանցող ուժի շնորհիվ, և կարող է կոագուլացվել՝ առանց խորը վերքեր առաջացնելու։ Սա թուլիումի լազերները դարձնում է մեծ ներուժ կիրառման համար լազերային վիրաբուժության մեջ։

Թուլիումով լեգիրված լազեր

Ռենտգենյան աղբյուր

Չնայած բարձր գնին, թուլիում պարունակող դյուրակիր ռենտգենյան սարքերը սկսել են լայնորեն օգտագործվել որպես ճառագայթման աղբյուրներ միջուկային ռեակցիաներում: Այս ճառագայթման աղբյուրներն ունեն մոտ մեկ տարվա կյանքի տևողություն և կարող են օգտագործվել որպես բժշկական և ատամնաբուժական ախտորոշիչ գործիքներ, ինչպես նաև մեխանիկական և էլեկտրոնային բաղադրիչների թերությունների հայտնաբերման գործիքներ, որոնց դժվար է հասնել աշխատուժի կողմից: Այս ճառագայթման աղբյուրները չեն պահանջում զգալի ճառագայթային պաշտպանություն. անհրաժեշտ է միայն կապարի փոքր քանակություն: Թուլիում 170-ի կիրառումը որպես ճառագայթման աղբյուր մոտ հեռավորությունների վրա քաղցկեղի բուժման համար ավելի ու ավելի տարածված է դառնում: Այս իզոտոպն ունի 128.6 օր կիսատրոհման պարբերություն և զգալի ինտենսիվության հինգ ճառագայթման գծեր (7.4, 51.354, 52.389, 59.4 և 84.253 կիլոէլեկտրոն վոլտ): Թուլիում 170-ը նաև չորս ամենատարածված արդյունաբերական ճառագայթման աղբյուրներից մեկն է:

Բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչ նյութեր

Իտրիումի նման, թուլիումը նույնպես օգտագործվում է բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչներում: Թուլիումը ֆերիտում ունի պոտենցիալ օգտագործման արժեք՝ որպես միկրոալիքային սարքավորումներում օգտագործվող կերամիկական մագնիսական նյութ: Իր յուրահատուկ սպեկտրի շնորհիվ թուլիումը կարող է կիրառվել աղեղային լամպերի լուսավորության մեջ, ինչպես սկանդիումը, և թուլիում օգտագործող աղեղային լամպերի կողմից արձակվող կանաչ լույսը չի ծածկվի այլ տարրերի ճառագայթման գծերով: Ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման տակ կապույտ ֆլուորեսցենցիա արձակելու իր ունակության շնորհիվ թուլիումը նաև օգտագործվում է որպես եվրո թղթադրամների կեղծման դեմ պայքարի խորհրդանիշներից մեկը: Թուլիումին ավելացված կալցիումի սուլֆատի կողմից արձակվող կապույտ ֆլուորեսցենցիան օգտագործվում է անձնական դոզիմետրիայում՝ ճառագայթման դոզան հայտնաբերելու համար:

Այլ ծրագրեր

Իր յուրահատուկ սպեկտրի շնորհիվ թուլիումը կարող է կիրառվել աղեղային լամպերի լուսավորության մեջ, ինչպես սկանդիումը, և թուլիում պարունակող աղեղային լամպերի կողմից արձակվող կանաչ լույսը չի ծածկվի այլ տարրերի ճառագայթման գծերով։

Թուլիումը ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման տակ արձակում է կապույտ ֆլուորեսցենցիա, ինչը այն դարձնում է եվրո թղթադրամների վրա կեղծիքից պաշտպանող խորհրդանիշներից մեկը։

Եվրո ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման տակ, տեսանելի հստակ հակակեղծարարական նշագրերով