Thulium

Eigenschaften
[Xe] 4f13 6s2 69 Tm Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Thulium, Tm, 69
Serie	Lanthanoide
Gruppe, Periode, Block	La, 6, f
Aussehen	silbrig grau
CAS-Nummer	7440-30-4
Massenanteil an der Erdhülle	0,19 ppm[1]
Atomar [2]
Atommasse	168,93421 u
Atomradius (berechnet)	175 (222) pm
Kovalenter Radius	190 pm
Elektronenkonfiguration	[Xe] 4f13 6s2
1. Ionisierungsenergie	596,7 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie	1160 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie	2285 kJ/mol
Physikalisch [2]
Aggregatzustand	fest
Kristallstruktur	hexagonal
Dichte	9,318 g/cm3 (25 °C)[3]
Magnetismus	paramagnetisch ( = 0,017)[4]
Schmelzpunkt	1818 K (1545 °C)
Siedepunkt	2223 K (1950 °C)
Molares Volumen	19,1 · 10−6 m3/mol
Verdampfungswärme	250 kJ/mol
Schmelzwärme	16,8 kJ/mol
Elektrische Leitfähigkeit	1,477 · 106 A/(V · m)
Wärmeleitfähigkeit	16,8 W/(m · K)
Chemisch [2]
Oxidationszustände	2, 3 , 4
Normalpotential	−2,32 V (Tm3+ + 3 e− → Tm)
Elektronegativität	1,25 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP 167Tm {syn.} 9,25 d ε 0,748 167Er 168Tm {syn.} 93,1 d ε 0,257 168Er 169Tm 100 % Stabil 170Tm {syn.} 128,6 d β− 0,314 170Yb 171Tm {syn.} 63,6 h β− 1,880 171Yb
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [5] Pulver Gefahr H- und P-Sätze H: 228-319-335 EUH: keine EUH-Sätze P: 210-​261-​305+351+338 [5] Gefahrstoffkennzeichnung [5] Pulver Leicht- entzündlich Reizend (F) (Xi) R- und S-Sätze R: 15-17-36/37 S: 26-36-43
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Geschichte

Thulium (benannt nach Thule, der mythischen Insel am Rande der Welt) wurde 1879 von dem schwedischen Chemiker Per Teodor Cleve zusammen mit Holmium in Erbia (Erbiumoxid) entdeckt (siehe Geschichte des Holmiums).

Vorkommen

In der Natur kommt Thulium nur in Verbindungen vor. Thuliumhaltige Minerale geringer Konzentration sind :

• Monazit (Ce,La,Th,Nd,Y)PO₄ (Tm-Gehalt < 0,01 %)
• Gadolinit (Tm-Gehalt etwa 0,25 %)

Gewinnung und Darstellung

Nach einer aufwändigen Abtrennung der anderen Thuliumbegleiter wird das Oxid mit Lanthan zum metallischen Thulium reduziert. Anschließend wird das Thulium absublimiert.

Eigenschaften

Thulium, sublimiert dendritisch

Das silbergraue Metall der seltenen Erden ist sehr weich, gut dehnbar und schmiedbar.

In trockener Luft ist Thulium recht beständig, in feuchter Luft läuft es grau an. Bei höheren Temperaturen verbrennt es zum Sesquioxid.

Mit Wasser reagiert es unter Wasserstoffentwicklung zum Hydroxid. In Mineralsäuren löst es sich unter Bildung von Wasserstoff auf.

In seinen Verbindungen liegt es in der Oxidationsstufe +3 vor, die Tm³⁺-Kationen bilden in Wasser pastell-bläulich-grüne Lösungen.

Verwendung

Thulium ist das seltenste Metall der seltenen Erden, kommt aber in der Erdkruste immer noch häufiger vor als Gold oder Platin. Neben einer minimalen Verwendung in Fernsehgeräten (zur Aktivierung der Leuchtstoffe auf der Bildschirmfläche) gibt es nur wenige kommerzielle Anwendungen:

• Aus Nuklearreaktoren ausgelagertes ¹⁷⁰Tm dient als Röntgenstrahlungsquelle (Gammastrahler in der Materialprüfung)
• Thuliumdotiertes Yttriumtantalat oder Lanthanoxybromid (LaOBr) dient als Szintillator in Röntgenverstärkerfolien oder Leuchtschirmen in der Röntgentechnik
• Thuliumdotiertes Calciumsulfat dient als Detektor in Personendosimetern zur Messung niedriger Strahlendosen
• Thuliumkristalle können als aktives Medium in diodengepumpten Festkörperlasern (Wellenlänge 2 µm) mit einem Gesamtwirkungsgrad von bis zu 10 % bei maximal 60 W Lichtleistung verwendet werden.
• Thuliumdotiertes Kieselglas als aktives Medium in Faserlasern (Wellenlänge 2 µm) wurde mit einem differentiellen Wirkungsgrad von 53,2 % bei einer Leistung > 1000 W betrieben.^[6]

Sicherheitshinweise

Thulium und Thuliumverbindungen sind gering toxisch. Thuliumstäube sind feuer- und explosionsgefährlich.

Verbindungen

• Thulium(III)-oxid Tm₂O₃
• Thulium(III)-fluorid TmF₃
• Thulium(III)-chlorid TmCl₃
• Thulium(III)-bromid TmBr₃
• Thulium(III)-iodid TmI₃
• Thulium(III)-sulfat Tm₂(SO₄)₃ · 8 H₂O
• Thulium(III)-nitrat Tm(NO₃)₃ · 5 H₂O

Einzelnachweise

1. ↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
2. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Thulium) entnommen.
3. ↑ N. N. Greenwood und A. Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1579.
4. ↑ Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990. Seiten E-129 bis E-145. ISBN 0-8493-0470-9. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
5. ↑ ^abc Datenblatt Thulium bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 24. April 2011.
6. ↑ Thomas Ehrenreich, Ryan Leveille, Imtiaz Majid, Kanishka Tankala, Glen Rines, Peter Moulton, 1-kW, All-Glass Tm:fiber Laser, SPIE Photonics West 2010: LASE Fiber Lasers VII: Technology, Systems, and Applications, Conference 7580, Session 16: Late-Breaking News, January 28, 2010.

Weblinks

 Commons: Thulium – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

 Wiktionary: Thulium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen