יסוד כימי · דף עיון

69Tm

תוליום

תוליום הוא יסוד כימי שמספרו האטומי 69 וסמלו Tm. הוא נמצא במחזור 6, קבוצה — ובבלוק f. מצבו הייחוסי בטמפרטורת החדר הוא מוצק, ותצורת האלקטרונים שלו היא [Xe] 4f13 6s2.

מספר אטומי69

משקל אטומי תקני168.934219(5)

קבוצה—

מחזור6

בלוקf

תצורת אלקטרונים[Xe] 4f13 6s2

מבנה אלקטרוני

מה קובע את הכימיה שלו?

תוליום שייך לסדרת הלנתנידים, שבה תת-הרמה 4f מתמלאת בהדרגה. מצב החמצון +3 נפוץ, ואלקטרוני f מסבירים רבות מן התכונות המגנטיות והספקטרוסקופיות של הסדרה.

תצורת האלקטרונים של תוליום היא [Xe] 4f13 6s2. אלקטרוני 4f מסוככים יחסית על-ידי האלקטרונים החיצוניים, ולכן הכימיה של לנתנידים סמוכים דומה, אך שינויים קטנים ברדיוס ובאכלוס האלקטרוני עדיין משפיעים על הפרדה, צבע ומגנטיות.

צורות כימיות

תרכובות, יונים וחומרים

תוליום יוצר בדרך כלל יונים במצב חמצון +3 בתחמוצות, הלידים וקומפלקסים. הכימיה שלו דומה לזו של לנתנידים סמוכים, ואילו אלקטרוני f מוסיפים הבדלים חשובים במגנטיות, בספקטרום ובצבע.

התנהגות פיזיקלית

מצב ושינויי פאזה

המצב הפיזיקלי הייחוסי בטמפרטורת החדר הוא מוצק. הצפיפות המופיעה היא 9.32 g/cm³. נקודת ההתכה היא 1 818 K (1 545 °C). נקודת הרתיחה היא 2 223 K (1 950 °C). לחץ, טוהר, מבנה גבישי ואלוטרופים יכולים לשנות ערכים נמדדים, ולכן תנאי המדידה הם חלק חשוב מקריאת הנתונים הפיזיקליים.

הימצאות ושימושים

איפה נמצא תוליום וכיצד משתמשים בו?

בפועל, תוליום מופיע ביישומים כגון לייזרים, מקורות קרני X ומחקר מדעי. התכונה המנוצלת יכולה להגיע מן היסוד הטהור, מסגסוגת, מתרכובת או מאיזוטופ מסוים, ולכן חשוב תמיד להבחין בין היסוד לבין הצורה הכימית שמשמשת בפועל.

בפועל

דוגמאות לשימושים ממשיים

לייזרים

תוליום משמש בחומרי לייזר או ברכיבים אופטיים כאשר רמות האנרגיה שלו מאפשרות פליטה או בליעה באורכי גל שימושיים.

מקורות קרני X

תוליום או תרכובות שלו משמשים ברכיבים ליצירה, גילוי או העברה מבוקרת של קרני X, בהתאם לתכונות האטומיות והחומריות הנדרשות.

מחקר מדעי

תוליום מיוצר, מבודד או נמדד בעיקר במחקר שבוחן מגמות אטומיות, גרעיניות ומחזוריות, ולא לשימוש מסחרי רחב.

מיקום מחזורי

מה מספרים היסודות השכנים?

תוליום נמצא במחזור 6 בסדרת בלוק f. היסודות הסמוכים המוצגים כאן הם: הולמיום; ארביום; איטרביום; לוטטיום. השוואה לאורך הסדרה מאפשרת לעקוב אחר שינויים הדרגתיים ברדיוס, בתצורה האלקטרונית, במצבי חמצון ובתכונות מגנטיות או אופטיות.

נתוני ייחוס

תכונות פיזיקליות ואטומיות

סיווגלנתניד

מצב בטמפרטורת החדרמוצק

קליפות אלקטרונים2 · 8 · 18 · 31 · 8 · 2

צפיפות9.32 g/cm³

נקודת התכה1 822 K (1 549 °C)

נקודת רתיחה2 223 K (1 950 °C)

אלקטרושליליות לפי פאולינג1.25

אנרגיית יינון ראשונה596.7 kJ/mol

זיקה אלקטרונית99 kJ/mol

הערכים מתארים את היסוד או את האטום הנייטרלי כאשר הדבר רלוונטי. נתונים פיזיקליים עשויים להשתנות עם האלוטרופ, הלחץ, הטוהר ותנאי המדידה.

היסטוריה

גילוי וזיהוי

גילוי תוליום מזוהה עם עבודתו של פר תאודור קלבה. התצפית הראשונה, הבידוד של דגימה טהורה והקביעה של המספר האטומי המודרני לא התרחשו בהכרח באותו זמן, ולכן להיסטוריה של היסוד יש כמה שלבים.

איזוטופים ומשקל אטומי

כיצד הרכב האיזוטופים משנה את המספרים?

המשקל האטומי התקני הרשום של תוליום הוא 168.934219(5). ערך זה משקף את הרכב האיזוטופים בחומרים טבעיים על פני כדור הארץ, ולא את המסה של אטום יחיד מסוים.

לתוליום יש לפחות איזוטופ יציב אחד. לכל האיזוטופים אותו מספר פרוטונים ולכן אותה זהות כימית, אך מספר שונה של נייטרונים ומסה אטומית שונה.

בטיחות

טיפול וחשיפה

הסכנות הקשורות לתוליום תלויות בצורה הכימית, במינון ובדרך החשיפה. היסוד החופשי, היונים והתרכובות שלו יכולים להיות שונים מאוד בהשפעתם הביולוגית והסביבתית, ולכן יש לבדוק נתוני בטיחות לחומר שבו מטפלים בפועל.