Тулий—свойства, получение и применение.

СВОЙСТВА.

Тулий - 69

Тулий — 69

Тулий (Tm)—редкоземельный элемент, атомный номер 69, атомная масса 168,93, температура плавления 1545ОС, плотность 9,346 г/см3.
Своё название, тулий получил в честь легендарной страны «Туле», которую древние географы считали самой северной землёй, что в наше время, соответствует по географическому местоположению, Скандинавскому полуострову. Тулий был открыт в 1879 году методом спектроскопии. Тулий—один из самых, незначительно распространённых лантаноидов в природе, кроме того, его очень трудно было выделить из смеси с другими РЗМ. Понадобилось несколько лет, что бы получить двадцатипроцентный концентрат тулия, а затем, повысить содержание тулия в нём до 99%. Сейчас, применяемый хроматографический метод разделения РЗМ, значительно упростил и ускорил получение оксидов тулия и, в дальнейшем, получение чистого металла. В чистом виде, тулий был получен в 1911 году.
Тулий –один из самых тяжёлых лантаноидов, его плотность близка к плотности меди и никеля.

Тулий-- серебристо-белый мягкий

Тулий— серебристо-белый мягкий

Тулий— серебристо-белый мягкий , ковкий, вязкий металл, на воздухе не окисляется, при нагреве во влажном воздухе—окисляется слабо. Реагирует с минеральными кислотами, при этом получаются соли тулия. Взаимодействует с галогенами и азотом при нагревании. В природе, тулий присутствует в таких минералах как : ксенотим, эвксенит, монацит, лопарит. Содержание в земной коре –2,7х10-5% от всей массы. В природных и техногенных видах сырья, оксид тулия содержатся исключительно редко — в эвдиалите—0,3%, а в других минералах —ещё меньше. У тулия получено 32 искусственных радиоактивных изотопа с разными периодами полураспада. В естественной природе встречается только один—тулий-169.

ПОЛУЧЕНИЕ.

После обогащения природных минералов, полученные концентраты из смеси РЗМ перерабатываются, в результате чего, тулий концентрируется с тяжёлыми лантаноидами—иттербием и лютецием. Разделение и рафинирование производят экстракцией или ионообменной хроматографией с использованием комплексонов ( органических веществ, образующих комплексные соединения с ионами металлов). Металлический тулий получают термическим восстановлением фторида тулия TmF3—кальцием, или оксида тулия Tm2O3—лантаном. Тулий получают, также, при нагревании нитратов, сульфатов и оксалатов тулия на воздухе до 800—900ОС.

ПРИМЕНЕНИЕ.

Несмотря на малую распространённость в природе и высокую стоимость, тулий, в наше время, начал сравнительно широко применяться в науке и промышленности.

  • Медицина. Изотоп тулия –тулий-170, обладающий мягким гамма-излучением, используется для создания приборов диагностики, особенно, для мест человеческого тела, труднодоступных для обычного рентгеновского аппарата. Эти радиопросвечивающие приборы с радиоактивным тулием просты и легко применимы в медицинской практике.

  • Дефектоскопия. Радиоактивный изотоп, тулий-170, применяется для дефектоскопии лёгких цветных металлов и их сплавов, а также тонких стальных пластин толщиной до 2 мм. Алюминиевые изделия толщиной до 70 мм легко просвечиваются изотопом тулия-170, что позволяет найти в них мельчайшие дефекты. При этом применяется фотоэлектрическое устройство, использующее гамма-излучение тулия и дающее сверхконтрастное изображение объекта обследования. Готовят тулий-170, облучая нейтронами окись тулия, которая помещается в ампулу из алюминия и впоследствии используется вместе с ней.

  • Лазерные материалы. Ионы тулия применяются для генерации инфракрасного лазерного излучения. Пары металлического тулия применяются для возбуждения лазерного излучения с изменяемой частотой( длиной волны). Тулий применяется для изготовления лазерных материалов, а также, для изготовления синтетических гранатов.

  • Магнитные носители. Металлический тулий применяется для производства феррогранатов для создания носителей информации.

  • Материалы термоЭДС. Монотеллурид тулия обладает высоким уровнем термоЭДС при высоком КПД термопреобразователей, однако, широкое применение тулия в качестве термоэлементов сдерживается высокой его стоимостью.

  • Полупроводники. Теллурид тулия применяется как модификатор для регулирования полупроводниковых свойств теллурида свинца.

  • Атомная энергетика. Борат тулия применяется как добавка к специальным эмалям для защиты от нейтронного излучения.

  • Сверхпроводники. Соединения тулия входят в состав материалов высокотемпературных сверхпроводников.

  • Производство стекла. Тулий входит в состав различных оксидных материалов при производстве стекла и керамики для электроннолучевых трубок.

  • Очистка сточных вод. Препараты тулия-170 применяются в приборах, т.н. « мутномерах», для оценки количества взвешенных частиц в жидкости, по рассеиванию в ней гамма-лучей.

  • Прочие. Много функций применения тулия, в настоящее время, находятся в стадии изучения.

Цена.

Цена металлического тулия чистотой 99,9% на мировом рынке составляет 2350 долл/кг, а цена оксида тулия—1100 долл/кг.