Thulium: Het element

In 1879 is thulium ontdekt door de Zweed Per Teodor Cleve tijdens bestuderen van onzuiverheden in lanthanide-oxiden. Na verwijderen van de bekende stoffen bleven twee onbekende substanties over. De ene een bruinkleurig oxide door Marc Delafontaine ontdekte holmium, het andere een groene oxide van een onbekend element dat thulium werd genoemd. De naam thulium is afkomstig van Thule, de Romeinse naam voor Scandinavië. Het is een zeldzaam aardmetaal. Het element heeft een heldere zilver-grijze glans, zacht, buigzaam en kneedbaar, en kan met een mes gesneden worden. Het is redelijk stabiel in lucht, maar het metaal moet worden beschermd tegen vocht, het reageert met water tot hydroxide en waterstofgas.

Plaats van thulium in het periodiek systeem

Thulium (Tm) is een element met atoomnummer 69, het is het zeldzaamst van de natuurlijk voorkomende zeldzame aarden.
Natuurlijk voorkomende thulium bestaat uit de stabiele isotoop Tm-169. De thulium Tm3+ ionen geven een sterke blauwe luminescentie als de elektronen van baan veranderen. Thulium meestal bestaat uit driewaardige toestand Tm3+. Het element vormt verbindingen - meestal groen van kleur - met zuurstof en de halogenen. Prijs van het element thulium is circa $ 70.000 per kilogram.

Algemene eigenschappen van het element thulium

Chemische eigenschappen van het element thulium

Fysische eigenschappen van het element thulium

De isotopen van thulium

In de natuur komt er één stabiele thulium isotoop voor nl. 169Tm. Er zijn 31 radioactieve thulium isotopen waarvan de stabielste 171Tm is, met een halveringstijd van 1,92 jaar. Andere isotopen hebben halveringstijden van minder dan 64 uur.

De stabielste isotopen van Thulium

Voorkomen en productie van thulium

In zeer lage concentraties (ongeveer 0,007%) wordt thulium aangetroffen in mineralen samen met andere lanthaniden. De belangrijkste mineralen zijn monaziet en bastnaesite, de eerste een orthofosfaat mineraal LnPO4 (Ln staat voor een mengsel van lanthaniden) en de tweede een fluoridecarbonaat LnCO3F. De meest voorkomende lanthanoiden in deze mineralen zijn: cerium, lanthaan, neodymium en praseodymium. Monaziet bevat ook thorium en Ytrrium wat de verwerking moelijker maakt omdat thorium en zijn afbraakproducten radioactief zijn. De belangrijkste ertsen zijn in China, de VS, Brazilië, India, Sri Lanka en Australië. Reserves van thulium worden geschat op ongeveer 100.000 ton. De wereldproductie is ongeveer 50 ton per jaar als thuliumoxide. Het metaal Thulium kan worden geïsoleerd door reductie van watervrije thuliumfluoride met calcium, of door reductie van thulium oxide met lanthaan. Tegenwoordig wordt thulium voornamelijk verkregen via een ionenwisseling van monazite zand ((Ce, La, Th, Nd, Y) PO4), dat zo'n 0.007% thulium bevat.

Toepassingen van thulium

• Thulium wordt toegepast in lasers.
• Thulium kan worden verwerkt in magnetische keramische materiaal dat gebruikt wordt in microwave apparaten.
• Instabiel 171Tm kan in de toekomst mogelijk als energiebron ingezet worden.
• Radioactieve isotoop 170Tm wordt geproduceerd door beschieting thulium in een kernreactor. Het heeft een halfwaardetijd van 128 dagen en wordt gebruikt als een draagbare bron van x-stralen.
• Thulium wordt ook gebruikt als legeringselement samen met andere zeldzame aardmetalen in metaallegeringen.
• Thulium wordt gebruikt in eurobankbiljetten voor een blauwe fluorescentie onder UV-licht om vervalsingen op te sporen.

Invloed van thulium op milieu en volksgezondheid

Over de toxische eigenschappen van thulium is weinig bekend, het wordt beschouwd als niet-toxisch. Poedervormig thulium is brandbaar en kan daarbij explosief reageren.