Thulium (Tm)
lanthanideSolid
ప్రామాణిక పరమాణు భారం
168.93422 uఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం
[Xe] 6s2 4f13ద్రవీభవన స్థానం
1544.85 °Cమరుగు స్థానం
1949.85 °Cసాంద్రత
9320 kg/m³ఆక్సీకరణ స్థితులు
0, +1, +2, +3విద్యుదృణాత్మకత (పాలింగ్)
1.25అయనీకరణ శక్తి (1వ)
6.184402 eVఆవిష్కరణ సంవత్సరం
1879పరమాణు వ్యాసార్థం
175 pmవివరాలు
Thulium is a lanthanide rare-earth metal and the least abundant stable lanthanide in Earth’s crust. It is chemically typical of the series, forming mainly Tm³⁺ compounds with a high affinity for oxygen and halogens. The element is not scarce enough to be unattainable, but it is dispersed and difficult to separate from neighboring lanthanides. Its technological importance is concentrated in isotope sources, specialty lasers, and optical materials rather than bulk structural use.
Thulium can be isolated by reduction of the oxide with lanthanum metal or by calcium reduction of a closed container. The element is silver-gray, soft, malleable, and ductile, and can be cut with a knife. Twenty five isotopes are known, with atomic masses ranging from 152 to 176. Natural thulium, which is 100% 169Tm, is stable.
The name derives from Thule, the earliest name for the northernmost part of the civilized world—Scandinavia. It was discovered in 1879 by the Swedish chemist Per Theodor Cleve in a sample of erbium mineral. Thulium was first isolated by the American chemist Charles James in 1911.
Thulium was discovered by Per Theodor Cleve, a Swedish chemist, in 1879. Cleve used the same method Carl Gustaf Mosander used to discover lanthanum, erbium and terbium, he looked for impurities in the oxides of other rare earth elements. He started with erbia, the oxide of erbium (Er2O3), and removed all of the known contaminants. After further processing, he obtained two new materials, one brown and the other green. Cleve named the brown material holmia and the green material thulia. Holmia is the oxide of the element holmium and thulia is the oxide of the element thulium. Today, thulium is primarily obtained through an ion exchange process from monazite sand ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4), a material rich in rare earth elements that can contain as much as 0.007% thulium.
Named after Thule, the earliest name for Scandinavia. Discovered in 1879 by Cleve. Thulium occurs in small quantities along with other rare earths in a number of minerals. It is obtained commercially from monazite, which contains about 0.007% of the element. Thulium is the least abundant of the rare earth elements, but with new sources recently discovered, it is now considered to be about as rare as silver,gold, or cadmium.
Pure thulium is a soft, malleable, silvery metal. It slowly tarnishes in air as oxide forms on the surface and reacts more readily when heated. Like many lanthanides, it can be cut with a knife and is normally stored to limit oxidation.
Thulium has specialized uses where its nuclear or optical properties are useful. Neutron-activated ¹⁷⁰Tm produces ¹⁷⁰Tm, a portable gamma and X-ray source formerly used in industrial radiography and still of technical interest where compact sealed sources are suitable. Thulium-doped yttrium aluminium garnet, commonly written Y₃Al₅O₁₂:Tm, and other host crystals are used in solid-state lasers near the two-micrometre infrared region. Thulium-doped silica fibers are also used in fiber lasers and amplifiers. Small amounts may be used in research alloys and magnetic studies, but there is no large-volume elemental application.
Thulium is the least abundant of the naturally occurring rare earth elements. Metallic thulium is relatively expensive and has only recently become available. It currently has no commercial applications, although one of its isotopes, thulium-169, could be used as a radiation source for portable X-ray machines.
Thulium forms no commercially important compounds. Some of thulium's compounds include: thulium oxide (Tm2O3), thulium fluoride (TmF3) and thulium iodide (TmI3).
Because of the relatively high price of the metal, thulium has not yet found many practical applications. 169Tm bombarded in a nuclear reactor can be used as a radiation source in portable X-ray equipment. 171Tm is potentially useful as an energy source. Natural thulium also has possible use in ferrites (ceramic magnetic materials) used in microwave equipment, and can be used for doping fiber lasers. As with other lanthanides, thulium has a low-to-moderate acute toxic rating. It should be handled with care.
Isotopes in Industry
170Tm (with a half-life of about 130 days) is used in the petrochemical industry for industrial radiography to test welds in pipes and tanks [486] Industrial Applications of Sealed Radiation Sources and Alternative Non Nuclear Technologies, Final Report, 68-D-00-210, p. 37. Trinity Engineering Associates Ohio (2002)..
Isotopes in Medicine
167Tm (with a half-life of 9.2 days) is useful for tumor and bone studies [487] F. Tárkányi, A. Hermanne, S. Takács, B. Király, I. Spahn, A. V. Ignatyuk. Appl. Radiat. Isot.68, 250 (2010).. Stable 169Tm can be bombarded in a nuclear reactor to create 170Tm, via the 169Tm (n, γ) 170Tm reaction, which emits X-rays and has been used in portable X-ray equipment as a radiation source [488] D. Granero, J. Pérez-Calatayud, F. Ballester, A. J. Bos, J. Venselaar. Radiat. Prot. Dosimetry118, 11 (2006).. 170Tm has been used in high-dose-rate (HDR) brachytherapy [489] F. Ballester, D. Granero, J. Perez-Calatayud, J. L. Venselaar, M. J. Rivard. Med. Phys.37, 1629 (2010). and for use in radiosynovectomy of medium sized joints (Fig. IUPAC.69.1) [490] A. Polyak, T. Das, S. Chakraborty, R. Kiraly, G. Dabasi, R. P. Joba, C. Jakab, J. Thuroczy, Z. Postenyi, V. Haasz, G. Janoki, G. A. Janoki, M. R. A. Pillai, L. Balogh. Cancer Biother. Radiopharm.29, 330 (2014)..
Thulium chemistry is dominated by the +3 oxidation state. Thulium(III) oxide, Tm₂O₃, is the common oxide and is a useful starting material for preparing other salts and optical ceramics. Thulium(III) chloride, TmCl₃, and thulium(III) fluoride, TmF₃, are representative halides; the fluoride is sparingly soluble and useful in separations and fluoride materials. A +2 state is known in some strongly reducing solid compounds, but it is much less stable than Tm³⁺ in ordinary aqueous chemistry. In solution, Tm³⁺ salts are typically pale green to nearly colorless depending on concentration and ligand field.
See more information at the Thulium compound page.
Metallic thulium has low acute chemical toxicity compared with many heavy metals, but fine powder is a fire hazard and can react with air or moisture. Soluble thulium salts should be handled as toxic laboratory chemicals because rare-earth ions can affect biological processes at elevated exposure. Radioactive ¹⁷⁰Tm presents an external radiation hazard and an internal hazard if contamination occurs; sealed sources require isotope-specific controls.
Thulium occurs naturally only as a minor constituent of rare-earth minerals, especially minerals that contain the heavy lanthanides. Weathering releases it mainly as Tm³⁺, which tends to bind to clays, oxides, phosphates, and organic matter rather than remain highly mobile. It has no known biological role. Environmental concentrations are usually very low, so ecological effects are mainly a concern near rare-earth mining, processing, or disposal sites.
Thulium is obtained as a by-product of rare-earth extraction rather than mined for its own sake. Sources include ion-adsorption clays and minerals such as monazite and xenotime that contain small fractions of heavy rare earths. Separation relies on solvent extraction, ion exchange, and conversion through oxide or salt intermediates, with cost driven more by separation complexity than by absolute crustal scarcity. Demand is small and specialized, so supply is tied to broader rare-earth processing rather than an independent commodity chain. Recycling is limited because applications use small amounts in dispersed devices or sealed sources.
Found with other rare earths in the minerals gadolinite, euxenite, xenotime, and monazite. Monazite is often 50% rare earth by weight and 0.007% thulium.
Thulium is a rare cosmic element produced mainly by neutron-capture processes in evolved stars and stellar explosions. Its odd atomic number and position among the heavy lanthanides make it much less abundant than lighter rock-forming elements and less abundant than several neighboring rare earths. In planets and meteorites it follows refractory lithophile behavior and partitions with other rare-earth elements rather than forming native metal.
- Thulium is the least abundant lanthanide that has a stable isotope.
- Natural thulium is essentially all ¹⁶⁹Tm.
- ¹⁷⁰Tm can be made by neutron irradiation of ¹⁶⁹Tm.
- Thulium was named after Thule, a classical name associated with the far north.
- Despite its rarity among lanthanides, thulium is more abundant in Earth’s crust than silver.
చిత్రాలు
లక్షణాలు
భౌతిక
- పరమాణు వ్యాసార్థం (అనుభవాధారిత)
- 175 pm అన్ని మూలకాల పరమాణు వ్యాసార్థం (అనుభవాధారిత) పోల్చండి →
- సంయోజనీయ వ్యాసార్థం
- 190 pm అన్ని మూలకాల సంయోజనీయ వ్యాసార్థం పోల్చండి →
- వాన్ డర్ వాల్స్ వ్యాసార్థం
- 227 pm అన్ని మూలకాల వాన్ డర్ వాల్స్ వ్యాసార్థం పోల్చండి →
- సాంద్రత
- 9320 kg/m³ అన్ని మూలకాల సాంద్రత పోల్చండి →
- మోలార్ ఘనపరిమాణం
- 0.0181 L/mol
- STP వద్ద దశ
- ఘనం అన్ని మూలకాల STP వద్ద దశ పోల్చండి →
- ద్రవీభవన స్థానం
- 1544.85 °C అన్ని మూలకాల ద్రవీభవన స్థానం పోల్చండి →
- మరుగు స్థానం
- 1949.85 °C అన్ని మూలకాల మరుగు స్థానం పోల్చండి →
- విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం
- 0.16 J/(g·K) అన్ని మూలకాల విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం పోల్చండి →
- మోలార్ ఉష్ణ సామర్థ్యం
- 27.03 J/(mol·K) అన్ని మూలకాల మోలార్ ఉష్ణ సామర్థ్యం పోల్చండి →
- స్ఫటిక నిర్మాణం
- షట్కోణీయ సన్నిహిత అమరిక అన్ని మూలకాల స్ఫటిక నిర్మాణం పోల్చండి →
రసాయన
- విద్యుదృణాత్మకత (పాలింగ్)
- 1.25 అన్ని మూలకాల విద్యుదృణాత్మకత (పాలింగ్) పోల్చండి →
- ఎలక్ట్రాన్ బంధుత్వం
- 1.029 eV
- అయనీకరణ శక్తి (1వ)
- 6.184402 eV అన్ని మూలకాల అయనీకరణ శక్తి (1వ) పోల్చండి →
- అయనీకరణ శక్తి (2వ)
- 12.065042 eV అన్ని మూలకాల అయనీకరణ శక్తి (2వ) పోల్చండి →
- అయనీకరణ శక్తి (3వ)
- 23.660081 eV అన్ని మూలకాల అయనీకరణ శక్తి (3వ) పోల్చండి →
- అయనీకరణ శక్తి (4వ)
- 42.410146 eV అన్ని మూలకాల అయనీకరణ శక్తి (4వ) పోల్చండి →
- అయనీకరణ శక్తి (5వ)
- 65.400225 eV అన్ని మూలకాల అయనీకరణ శక్తి (5వ) పోల్చండి →
- ఆక్సీకరణ స్థితులు
- 0, +1, +2, +3 అన్ని మూలకాల ఆక్సీకరణ స్థితులు పోల్చండి →
- సంయోజక ఎలక్ట్రాన్లు
- 3 అన్ని మూలకాల సంయోజక ఎలక్ట్రాన్లు పోల్చండి →
- ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం
- [Xe] 6s2 4f13
ఉష్ణగతిక
- ద్రవీభవన ఉష్ణం
- 0.12437166 eV అన్ని మూలకాల ద్రవీభవన ఉష్ణం పోల్చండి →
- బాష్పీభవన ఉష్ణం
- 1.979582 eV అన్ని మూలకాల బాష్పీభవన ఉష్ణం పోల్చండి →
- ఉత్పతన ఉష్ణం
- 2.404519 eV
- పరమాణీకరణ ఉష్ణం
- 2.404519 eV
- పరమాణీకరణ ఎంథాల్పీ
- 2.406592 eV
కేంద్రక
- ప్రోటాన్లు
- 69 అన్ని మూలకాల ప్రోటాన్లు పోల్చండి →
- న్యూట్రాన్లు
- 100 అన్ని మూలకాల న్యూట్రాన్లు పోల్చండి →
- తెలిసిన సమస్థానికాలు
- 39 అన్ని మూలకాల తెలిసిన సమస్థానికాలు పోల్చండి →
- స్థిరమైన సమస్థానికాలు
- 1 అన్ని మూలకాల స్థిరమైన సమస్థానికాలు పోల్చండి →
- అత్యంత స్థిరమైన సమస్థానికం
- Tm-169
- ఆవిష్కరణ సంవత్సరం
- 1879
సమృద్ధి
- సమృద్ధి (భూపటలం)
- 0.52 mg/kg అన్ని మూలకాల సమృద్ధి (భూపటలం) పోల్చండి →
- సమృద్ధి (సముద్రం)
- 1.7 × 10−7 mg/L అన్ని మూలకాల సమృద్ధి (సముద్రం) పోల్చండి →
స్ఫటిక నిర్మాణం
- జాలక స్థిరాంకం a
- 354 pm
ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణం
- ప్రతి కక్ష్యలో ఎలక్ట్రాన్లు
- 2, 8, 18, 31, 8, 2 అన్ని మూలకాల ప్రతి కక్ష్యలో ఎలక్ట్రాన్లు పోల్చండి →
గుర్తింపులు
- CAS సంఖ్య
- 7440-30-4 అన్ని మూలకాల CAS సంఖ్య పోల్చండి →
- టర్మ్ సంకేతం
- 2F°7/2
- InChI
- InChI=1S/Tm
- InChI కీ
- FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N
ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం కొలవబడినది
Tm: 4f¹³ 6s²[Xe] 4f¹³ 6s²1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹³ 6s²పరమాణు నమూనా
సమస్థానికాలు న్యూట్రాన్ల సంఖ్య, ద్రవ్యరాశి, స్థిరత్వాన్ని మారుస్తాయి — తటస్థ పరమాణువు యొక్క ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసాన్ని కాదు.
రూపరేఖాత్మక పరమాణు నమూనా, ప్రమాణానుసారం కాదు.
పరమాణు ప్రత్యేక గుర్తింపు
ఉద్గార / శోషణ వర్ణపటం
సమస్థానిక పంపిణీ
| ద్రవ్యరాశి సంఖ్య | పరమాణు ద్రవ్యరాశి (u) | సహజ సమృద్ధి | అర్ధాయుష్షు |
|---|---|---|---|
| 169 స్థిరమైన | 168.9342179 ± 0.0000022 | 100.0000% | స్థిరమైన |
దశ / స్థితి
కారణం: ద్రవీభవన స్థానం (1544.85 °C) కంటే 1519.8 °C తక్కువ
రూపరేఖ మాత్రమే, ప్రమాణానుసారం కాదు
దశ పరివర్తన స్థానాలు
పరివర్తన శక్తులు
ద్రవీభవన స్థానం వద్ద 1 molను ద్రవీభవింపజేయడానికి అవసరమైన శక్తి
మరుగు స్థానం వద్ద 1 molను బాష్పీభవింపజేయడానికి అవసరమైన శక్తి
ఉత్పతన స్థానం వద్ద 1 molను ఉత్పతనం చేయడానికి అవసరమైన శక్తి
సాంద్రత
ప్రామాణిక పరిస్థితుల వద్ద
ప్రామాణిక పరిస్థితుల వద్ద
పరమాణు వర్ణపటాలు
మొత్తం 69లో 10 చూపించబడుతున్నాయి. అయాన్ ఆవేశం ఆధారంగా ఆరోహణ క్రమంలో అమర్చబడింది.
అందుబాటులో ఉన్న వర్ణపట రేఖల సమాచారం ?
| అయాన్ | ఆవేశం | మొత్తం రేఖలు | పరివర్తన సంభావ్యతలు | స్థాయి గుర్తింపులు |
|---|---|---|---|---|
| Tm I | 0 | 538 | 408 | 525 |
| Tm II | +1 | 267 | 13 | 13 |
| Tm III | +2 | 186 | 0 | 0 |
అందుబాటులో ఉన్న శక్తి స్థాయుల సమాచారం ?
| అయాన్ | ఆవేశం | స్థాయులు |
|---|---|---|
| Tm I | 0 | 631 |
| Tm II | +1 | 367 |
| Tm III | +2 | 128 |
| Tm IV | +3 | 8 |
| Tm V | +4 | 2 |
| Tm VI | +5 | 2 |
| Tm VII | +6 | 2 |
| Tm VIII | +7 | 2 |
| Tm IX | +8 | 2 |
| Tm X | +9 | 2 |
అయానిక్ వ్యాసార్థాలు
| ఆవేశం | సమన్వయం | స్పిన్ | వ్యాసార్థం |
|---|---|---|---|
| +2 | 6 | అందుబాటులో లేదు | 103 pm |
| +2 | 7 | అందుబాటులో లేదు | 109.00000000000001 pm |
| +3 | 6 | అందుబాటులో లేదు | 88 pm |
| +3 | 8 | అందుబాటులో లేదు | 99.4 pm |
| +3 | 9 | అందుబాటులో లేదు | 105.2 pm |
సమ్మేళనాలు
సమస్థానికాలు (1)
| ద్రవ్యరాశి సంఖ్య | పరమాణు ద్రవ్యరాశి (u) | సహజ సమృద్ధి | అర్ధాయుష్షు | క్షయ విధానం | |
|---|---|---|---|---|---|
| 169 స్థిరమైన | 168.9342179 ± 0.0000022 | 100.0000% | స్థిరమైన | stable |
విస్తృత లక్షణాలు
సంయోజనీయ వ్యాసార్థాలు (విస్తృత)
- సంయోజనీయ వ్యాసార్థం (ప్యుక్కో)
- 164 pm
- సంయోజనీయ వ్యాసార్థం (ప్యుక్కో, ద్విబంధం)
- 131 pm
వాన్ డర్ వాల్స్ వ్యాసార్థాలు
- Alvarez
- 279 pm
- UFF
- 337.4 pm
- MM3
- 267 pm
పరమాణు మరియు లోహ వ్యాసార్థాలు
- పరమాణు వ్యాసార్థం (రామ్)
- 271 pm
సంఖ్యాక్రమ ప్రమాణాలు
- Mendeleev
- 37
- Pettifor
- 22
- Glawe
- 20
విద్యుదృణాత్మకత ప్రమాణాలు
- Ghosh
- 0
- Miedema
- 3
- Gunnarsson–Lundqvist
- 6
- Robles–Bartolotti
- 5
ధ్రువణీయత మరియు విక్షేపణం
- ద్విధ్రువ ధ్రువణీయత
- 144 a.u.
- ద్విధ్రువ ధ్రువణీయత (అనిశ్చితి)
- 15 a.u.
- C₆ (Gould–Bučko)
- 2020 Ha·Bohr6
మీడెమా పరామితులు
- మీడెమా మోలార్ ఘనపరిమాణం
- 18.12 cm3/mol
- మీడెమా ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రత
- 2
సరఫరా ప్రమాదం మరియు ఆర్థిక అంశాలు
- ఉత్పత్తి కేంద్రీకరణ
- 97
- సాపేక్ష సరఫరా ప్రమాదం
- 10
- నిల్వల పంపిణీ
- 50
- రాజకీయ స్థిరత్వం (అగ్ర ఉత్పత్తిదారు)
- 24
- రాజకీయ స్థిరత్వం (అత్యధిక నిల్వలు గల దేశం)
- 24
దశ పరివర్తనలు మరియు భిన్నరూపాలు
| ద్రవీభవన స్థానం | 1818.15 K |
| మరుగు స్థానం | 2223.15 K |
ఆక్సీకరణ స్థితి వర్గాలు
ఉన్నత స్థాయి సూచన సమాచారం
పరిరక్షణ స్థిరాంకాలు (13)
| n | ఆర్బిటాల్ | σ |
|---|---|---|
| 1 | s | 1.3437 |
| 2 | p | 4.3588 |
| 2 | s | 18.0522 |
| 3 | d | 13.6257 |
| 3 | p | 20.5239 |
| 3 | s | 21.0816 |
| 4 | d | 36.056 |
| 4 | f | 40.366 |
| 4 | p | 33.012 |
| 4 | s | 31.8624 |
స్ఫటిక వ్యాసార్థాల వివరాలు (5)
| ఆవేశం | CN | స్పిన్ | rcrystal (pm) | మూలం |
|---|---|---|---|---|
| 2 | VI | 117 | ||
| 2 | VII | 123 | ||
| 3 | VI | 102 | from r^3 vs V plots, | |
| 3 | VIII | 113.4 | from r^3 vs V plots, | |
| 3 | IX | 119.2 | from r^3 vs V plots, |
సమస్థానిక క్షయ విధానాలు (58)
| సమస్థానికం | మోడ్ | తీవ్రత |
|---|---|---|
| 144 | p | — |
| 144 | B+ | — |
| 145 | p | 100% |
| 146 | p | 100% |
| 146 | B+ | — |
| 146 | B+p | — |
| 147 | B+ | 85% |
| 147 | p | 15% |
| 148 | B+ | 100% |
| 148 | B+p | — |
X‑కిరణ పరిక్షేపణ కారకాలు (514)
| శక్తి (eV) | f₁ | f₂ |
|---|---|---|
| 10 | — | 0.17918 |
| 10.1617 | — | 0.18356 |
| 10.3261 | — | 0.18805 |
| 10.4931 | — | 0.19265 |
| 10.6628 | — | 0.19737 |
| 10.8353 | — | 0.2022 |
| 11.0106 | — | 0.20714 |
| 11.1886 | — | 0.21221 |
| 11.3696 | — | 0.21741 |
| 11.5535 | — | 0.22273 |
అదనపు సమాచారం
Estimated Crustal Abundance
The estimated element abundance in the earth's crust.
5.2×10-1 milligrams per kilogram
మూలాధారాలు (1)
Estimated Oceanic Abundance
The estimated element abundance in the earth's oceans.
1.7×10-7 milligrams per liter
మూలాధారాలు (1)
మూలాధారాలు
(9)
Data deposited in or computed by PubChem
The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.
Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.
The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.
Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/
The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.
The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database
This section provides all form of data related to element Thulium.
The element property data was retrieved from publications.