Thulium

Thulium, Tm, Ordnungszahl 69

Allgemeines

Thulium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Tm und der Ordnungszahl 69. Im Periodensystem steht es in der Gruppe der Lanthanoide und zählt damit auch zu den Metallen der seltenen Erden.
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).
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

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

Besonderheiten

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

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

Allgemein
Name, Symbol

Ordnungszahl

Thulium, Tm, 69
Serie Lanthanoide
Gruppe, Periode, Block La, 6, f
Aussehen silbrig grua
CAS-Nummer 7440-30-4
Massenanteil an der Erdhülle 0,19 ppm
Atomar
Atommasse 168,93421 u
Atomradius 175 pm
Kovalenter Radius 190 pm
Elektronenkonf. [Xe] 4f(13) 6s2
1. Ionisierungsenergie 596,7 KJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1160 KJ/mol
3. Ionisierungsenergie 2285 KJ/mol
Physikalisch
Aggregatszustand fest
Kristallstruktur hexagonal
Dichte 9,318 g/cm3 (25 °C)
Magnetismus paramagnetisch (χm = 0,017)
Schmelzpunkt 1818 K (1545 C)
Siedepunkt 2223 K (1950 C)
Molares Volumen 19,1 * 10(-6)m(3)/mol
Verdampfungswärme 250 KJ/mol
Schmelzwärme 16,8 KJ/mol
Elektrische Leitfähigkeit 1,477*10(6) A/(V*m)
Wärmeleitfähigkeit 16,8 W/(m*K)
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