Tuli

El tuli és un element químic de la taula periòdica el símbol del qual és Tm i el seu nombre atòmic és 69. Pertany al 6è període de la taula periòdica, a la sèrie dels lantanoides i, amb ells, al conjunt de les terres rares. Fou descobert el 1879 pel químic i geòleg suec Per Theodor Cleve. El nom prové de Thule, antic nom d'Escandinàvia.

Història 
El tuli fou aïllat per primera vegada el 1879 com a l'òxid Tm2O3 pel químic i geòleg Per Teodor Cleve a la Universitat d'Uppsala, Suècia. Els descobriments dels molts dels lantanoides començaren amb l'itri el 1794. Estava contaminat amb altres lantanoides que són molt similars químicament. De fet, els primers químics desconeixien que hi eren. El 1843, l'erbi i el terbi foren separats de l'itri, i després, el 1874, Cleve analitzà més detingudament l'erbi i se'n adonà que havia de contenir altres elements, ja que observà que la seva massa atòmica variava lleugerament depenent de la font d'on provenia. El 1911, el químic nord-americà Charles James realitzà prop de 15 000 recristal·litzacions de bromat de tuli amb l'objectiu d'obtenir una mostra absolutament pura de l'element i així determinar exactament la seva massa atòmica.

Estat natural i obtenció 

El tuli se'l troba en nombrosos minerals en proporcions molt baixes. Els que en tenen una proporció major que el 0,30 % són: samarskita-(Yb) i iwashiroïta-(Y) 0,54 %, prosxenkoïta-(Y) i hingganita-(Y) 0,39 %, gagarinita-(Ce) 0,36 %, maoniupingita-(Ce) 0,35 %, calcibeborosilita-(Y) 0,32 % i calciogadolinita 0,30 %.

S'obté industrialment de la monazita, que només en conté al voltant d'un 0,007 %, juntament amb d'altres lantanoides. És el menys abundant dels lantanoides, però després del descobriment de nous jaciments se'l pot considerar tant rar com l'argent, l'or o el cadmi. Es pot separar de la resta mitjançant noves tècniques d'intercanvi iònic i d'extracció. S'aïlla per reducció del seu òxid amb lantani o a partir del fluorur de tuli(III) anhidre amb calci.

Tm2O3 + 2La -> 2Tm + La2O3

Propietats

Propietats físiques 
El tuli és un metall de la sèrie dels lantanoides a la taula periòdica, té una densitat de 9,321 g/cm³ a 25 °C, un punt de fusió de 1 545 °C i un punt d'ebullició de 1 950 °C. És mal·leable i dúctil. És prou tou com per poder-lo ratllar amb un ganivet.

La seva configuració electrònica és [Xe]4f 135d06s². A temperatura ambient la seva estructura cristal·lina és hexagonal. És ferromagnètic a temperatures inferiors a 32 K, antiferromagnètic entre 32 i 56 K i paramagnètic per damunt de 56 K.

Propietats químiques 
El tuli s'oxida lentament exposat a l'aire i es crema fàcilment per formar òxid de tuli(III), l'únic òxid conegut:

4 Tm + 3 O2 -> 2 Tm2O3

És força electropositiu i generalment és trivalent. Reacciona lentament amb aigua freda i força ràpidament amb aigua calenta per formar hidròxid de tuli(III):

2 Tm(s) + 6 H2O(l) -> 2 Tm(OH)3(aq) + 3 H2(g)

Reacciona amb tots els halògens donant els corresponents halogenurs de tuli(3+) que són acolorits:

2 Tm (s) + 3 F2 (g) -> 2 TmF3 (s) [blanc]2 Tm (s) + 3 Cl2 (g) -> 2 TmCl3 (s) [groc]2 Tm (s) + 3 Br2 (g) -> 2 TmBr3 (s) [blanc]2 Tm (s) + 3 I2 (g) - 2 TmI3 (s) [groc]

Es dissol fàcilment en àcid sulfúric diluït per formar solucions que contenen els ions tuli(3+) verd pàl·lid, que existeixen com a complexos [Tm(OH2)9]^3+.

Malgrat la majoria de compostos de tuli presenten cations tuli(3+) també s'han sintetitzat compostos de tuli(2+), com els halogenurs TmCl2, TmBr2 i TmI2.

Isòtops 

El tuli que hom troba a la natura està constituït únicament per l'isòtop estable tuli 169. S'han obtingut, mitjançant reaccions nuclears, trenta-cinc isòtops del tuli entre el 145Tm i 179Tm, i 26 isòmers nuclears. El mode de desintegració primària dels isòtops de menor nombre màssic (A < 169) és la captura d'electrons donant isòtops de l'erbi.

^{168}_{69}Tm + ^{0}_{-1}e^{-} -> ^{168}_{68}Er + ^{0}_{0}\nu_{e}

El mode principal per a radionúclids de major nombre màssic (A > 169) és l'emissió beta, produint isòtops d'iterbi.

^{170}_{69}Tm -> ^{170}_{70}Yb + ^{0}_{-1}e^- + ^{0}_{0}\nu_{e}

Els radioisòtops de més llarga vida són el tuli 171, que té una semivida de 1,92 anys, i el tuli 170, que té una semivida de 128,6 dies. La majoria dels altres isòtops tenen semivides d'uns minuts o menys.

Aplicacions

Fabricació d'imants 

El tuli es fa servir en la fabricació d'imants de ceràmica (ferrites sinteritzades) per a equips de microones.

Medicina 
El làser de tuli (YAG Tm 180) s'utilitza amb gran eficiència en el tractament de l'engrandiment benigne de la pròstata (HBP), en els processos de vaporització, coagulació i seccionament de la mateixa.

Altres camps 
L'isòtop tuli 170, amb una energia de 85 keV, s'utilitza com a font de raigs gamma en la radiografia industrial portàtil, l'arqueologia, l'art, la medicina, etc., malgrat tenir un cost elevat i poca disponibilitat al mercat.

El làser (Ho-Cr-Tm)-YAG és d'alta eficiència i té molts usos en meteorologia i en la indústria militar.

El tuli(3+) és present en els bitllets d'euro als quals dona fluorescència de color blau amb llum ultraviolada.

Perillositat 
La pols de tuli i en partícules fines és perillós quan s'inhala o s'ingereix, i pot causar embòlies pulmonars, especialment durant exposicions llargues. Pot ser un problema mediambiental, si s'acumula en sòls i en mitjans aquàtics, el que podria portar a incrementar els seus nivells en els éssers vius, especialment en els humans. La sals solubles de tuli són lleugerament tòxiques, però les sals insolubles no són tòxiques. No es coneix un paper biològic d'aquest element.

Referències

Enllaços externs 

 Los Alamos National Laboratory's - Tuli  
 It's Elemental - Tuli 
 webelements.com - Tuli 
 environmentalchemistry.com - Tuli 

Lantànids