TULI
ĐƠN CHẤT
Lịch sử hình thành
Năm 1886, nhà hóa học Thụy Điển Clêvơ đã tìm thấy Tuli (nghĩa là “ vùng cực bắc của Châu Á “) trong một mẩu của ecbi. Tuli là nguyên tố thuộc họ lantanic, hiếm nhất và chỉ có một đồng vị tự nhiên (Tm 69), ngoài ra còn có 31 đồng vị phóng xạ.
Tuli không được tìm thấy trong tự nhiên ở dạng tinh khiết, nhưng nó được tìm thấy với số lượng nhỏ trong các khoáng chất cùng các loại đất hiếm khác. Sự phong phú của nó trong lớp vỏ trái đất là 0,5 mg / kg, tuli chủ yếu được chiết xuất từ monazit (~ 0,007% tuli) đây là một quặng tìm thấy trong cát sông. Các nguồn chủ yếu hiện nay là ion hấp phụ đất sét ở miền nam Trung Quốc. Trong số đó, có khoảng hai phần ba tổng đất hiếm là yttri, tuli chỉ chiếm khoảng 0,5% .
Độ tinh khiết cao oxit tuli lần đầu tiên được cung cấp trên thị trường là trong thập niên 1950, đây là kết quả của việc áp dụng các công nghệ tách trao đổi ion.
Tính chất vật lí
Tuli là kim loại màu trắng bạc, dạng bột, kết tinh dạng tinh thể lập phương. Khó nóng chảy, khó sôi. Tuli giòn, độ dẫn điện tương đương thủy ngân. Tuli mền, dẻo và dễ uốn và có thể được cắt bằng dao.
Tuli có tính sắt từ ở dưới 320 K, phản sắt từ 320 K đến 560 K và thuận từ lại khi trên 56 K.
Khối lượng nguyên tử: 18,1 cm 3 / mol
Nhiệt độ sôi: 2000 K
Nhiệt bay hơi: 191,0 kJ / mol
Năng lượng ion hóa thứ 1: 596,7 kJ / mol
Năng lượng ion hóa thứ 2: 1163 kJ / mol
Năng lượng ion hóa thứ 3: 2544 kJ / mol
Nhiệt nóng chảy: 16,840 kJ / mol
Ái lực điện tử: 50 kJ / mol
Độ dẫn nhiệt: 16,9 J / m-giây-deg
Bán kính nguyên tử: 176 pm
Độ dẫn điện: 13,5 1/mohm-cm
Tính chất hóa học
Bị oxi hóa chậm trong không khí
4 Tm + 3 O2 → 2 Tm2O3
Phản ứng chậm với nước lạnh và khá nhanh với nước nóng
2 Tm (s) + 6 H2O (l) → 2 Tm(OH)3 (dd) + 3 H2 (g)
Phản ứng với tất cả halogen, nhiệt độ phòng thì phản ứng xảy ra chậm và mạnh hơn trên 2000C.
2 Tm (r) + 3 F2 (k) → 2 TmF3 (r) [trắng]
2 Tm (r) + 3 Cl2 (k) → 2 TmCl3 (r) [vàng]
2 Tm (r) + 3 Br2 (k) → 2 TmBr3 (r) [trắng]
2 Tm (r) + 3 I2 (k) → 2 TmI3 (r) [vàng]
Dễ dàng bị hòa tan trong dd H2SO4 loãng tạo thành dung dịch chứa các ion Tm(III) lục nhạt, ở dạng phức [Tm(OH2)9]3+
2 Tm (r) + 3 H2SO4 (dd) → 2 Tm3+ (dd) + 3 SO42 (dd) + 3 H2 (k)
Tuli hoạt động tương đối mạnh. Phản ứng được với hầu hết phi kim như: S, C, P, Si, P, H,… khi đun nóng, hình thành một loạt các hợp chất nhị phân, bao gồm: TmN, TmS, TmH2, TmH2, TmGe3, TmB4, TmB6,... Trong những hợp chất đó, tuli có số oxi hóa là +2, +3 và +4, tuy nhiên, +3 thì phổ biến nhất.
Tm + H2 → TmH2
Không tan trong dung dịch kiềm kể cả khi đun nóng.
Ở nhiệt độ cao, tuli có thể khử oxit của nhiều kim loại như sắt, mangan,….
Điều chế
Tuli được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy muối clo hoặc flo trong bình điện phân làm bằng kim loại tantan
2TmCl3 → 3Cl2 + 2Tm
Ngoài ra, có thể dùng phương pháp nhiệt_kim loại
2TmCl3 + Ca → 3CaCl2 + 2Tm
2TmF3 + 3Ca → 3CaF2 + 2Tm
Ứng dụng:
Tuli cùng crom và honmi, bộ ba pha tạp là một tia laser môi trường hoạt động hiệu quả cao, được sử dụng rộng rãi trong y học, quân sự, và khí tượng học.
Mặc dù chi phí cao, thiết bị X-quang cầm tay sử dụng tuli đã được bắn phá trong một lò phản ứng hạt nhân như một nguồn bức xạ,được sử dụng như các công cụ chẩn đoán y khoa và nha khoa, cũng như để phát hiện các khuyết tật trong các thành phần không thể tiếp cận của cơ khí và điện tử.
Tuli được sử dụng trong vật liệu siêu dẫn ở nhiệt độ cao tương tự như yttri.tuli có khả năng đã được sử dụng trong hóa học, vật liệu gốm từ tính, thiết bị vi sóng.
Vai trò sinh học và biện pháp phòng ngừa: Tuli li không được biết đến vai trò sinh học dù rằng nó có khả năng kích thích sự trao đổi chất, mặc khác, các muối hòa tan của tuli thì hơi độc với liều lượng lớn nên không đưa nó vào chuổi thức ăn của con người vì không biết liều lượng của nó trong rễ cây.
HỢP CHẤT
Tm2O3
Là một hợp chất rắn màu xanh lá cây nhạt
Bền với nhiệt, khó nóng chảy, không tan trong nước nhưng tác dụng với nước:
Tm2O3 + 3H2O → 2Tm(OH)3
Dễ tan trong dung dịch axit:
Tm2O3 + 3H2O + 3H2SO4 → 2[Tm(H2O)6]2(SO4)3
Không tan trong dung dịch kiềm, nhưng tan trong muối bazơ:
Tm2O3 + Na2CO3 → 2NaTmO2 + CO2
Ứng dụng: làm chất xúc tác hoặc chất kích hoạt chất xúc tác, được sử dụng trong các thiết bị vi sóng, vật liệu gốm từ tính,..
Điều chế Tm2O3 bằng phương pháp nhiệt phân hiđroxit, cacbonat, oxalat,…
Tm(OH)3 → Tm2O3 + H2O
Tm(OH)3
Tm(OH)3 là chất dạng tinh thể vô định hình, không tan trong nước, khá bền với nhiệt.
Là bazơ khá mạnh,có đầy đủ tính chất của một bazơ, đồng thời có thể hấp thụ CO2 trong không khí:
2Tm(OH)3 + 6CO2 → 2Tm(HCO3)3
Tm(OH)3 + 3HCl → Tm(Cl)3 + 3H2O
Tan trong kiềm nóng chảy, tạo KTmO2
Điều chế:
Tm(NO3)3 + 3KOH → 3LNO3 + Tm(OH)3
Tm3+
Tm(NO3)3 tan rất tốt trong nước, nên dễ hút ẩm và chảy rửa trong không khí. Khi đun nóng trong không khí thì các hidrat mất nước trở thành muối bazơ và không tan trong nước cuối cùng trở thành Tm2O3 . Dễ tạo muối kép với amoni, kiềm và kiềm thổ.
Tm2(SO4)3 tan trong nước và khi kết tinh lại thì thu được sản phẩm là hidrat. Dễ tạo muối kép với kim loại kiềm và amoni.
Tm2(CO3)3 là chất kết tủa không tan trong nước. Nhưng khi đun nóng thì tạo thành phức Tm(OH)CO3.
Tm2(CO3)3 + H2O → 2Tm(OH)CO3 + CO2
2TmCl3 + 3K2CO3 → Tm2(CO3)3 + 6KCl
Ứng dụng : Điều chế các oxit và các hợp chất khác nhau của tuli.
Màu sắc của Tm3+ phụ thuộc vào gốc anion tạo muối,chẳng hạn : TmCl3 (màu vàng), TmF3 (màu trắng),…
Thường tồn tại ở dạng tinh thể, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao.
Các muối halogen đều tan, dễ hút ẩm ( trừ muối của flo), muối clo có thể hấp thụ NH3:
TmCl3 + 6NH3 → TmCl3.6NH3
Tm2(CO3)3 tồn tại ở dạng kết tủa không tan, khi đun nóng sẽ thụ được Tm2O3
Có đủ tính chất của một muối:
TmCl3 + 3AgNO3 → Tm(NO3)3 + 3AgCl
TmCl3 + 3KOH → 3LCl + Tm(OH)3
Khi kết tinh thường tồn tại ở dạng hidrat, nhiều muối có thể bị thủy phân trong nước, dễ tạo muối kép: Tm(NO3)3.2NH4NO3.4H2O, Tm2(CO3)3.K2CO3.nH2O,….
Phức Tm (III)
Khi tạo phức có màu xanh nhạt, các phối tử thường là CN- , NH3, Cl-,… các phức này không bền, trong dung dịch loãng, các phức này phân li hoàn toàn, còn dung dịch đậm đặc thì nó kết tinh ở dạng muối kép như Tm(NO3)3.2NH4NO3.4H2O.
Phức bền là phức vòng càng. Khi tạo phức, Tm (III) làm biến đổi cấu tạo phân tử của phối tử nhiều càng về gốc và độ dài của các liên kết,…
Một số phối tử vòng càng như : xitrato, EDTA,…
Điều chế:
2 Tm + 3F2 → 2 TmF3
2 Tm + 3 H2SO4 → 2 Tm2(SO4)3 + 3 H2
2Tm2O3 + 3CCl4 → 4TmCl3 + 3CO2
 Các hợp chất Tm (IV) và Tm (II) ít phổ biến