Географски имена на химичните елементи. Електронна конфигурация на атом Магнитно квантово число m l

Лесно се обработва и има сребристо-бял цвят. Въпреки своята рядкост и висока цена, тулиумът се използва в модерни лазери в твърдо състояние и като радиоизотоп в преносими рентгенови апарати.

1. История

Тулиумът е открит от шведския химик Пер Теодор Клеве като примес в оксидите на други редкоземни елементи (с помощта на метод, предложен от Карл Густав Мозандер за търсене и изолиране на нови редкоземни елементи). Клеве отделя всички известни примеси от ербия, елемента „земя“ (оксид) (2 3). След допълнителни процедури Клеве изолира две нови вещества: едното кафяво, другото зелено. Кафявата беше земята, която Клив предложи да нарече "холмий" и която съответства на елемента холмий, зелената земя той нарече "Тулия" и новия елемент Туле в чест на Туле, латинското име на Скандинавия.

Тулиумът беше толкова рядък, че един от ранните изследователи не разполагаше с достатъчно от него, за да може да го пречисти достатъчно, за да види зеления цвят на съединенията му, те трябваше да се радват, макар и само защото характерните спектрални линии на тулиума се засилваха, когато постепенно се премахваха от пробата Ербият беше отстранен. Първият изследовател, получил достатъчно чист тулий (тулиев оксид), е Чарлз Джеймс от колежа Дърам, Ню Хемпшир. През 1911 г. той съобщава, че фракционната кристализация на бромата му позволява да изолира чист материал. Той извърши 15 000 кристализационни „операции“, за да установи хомогенността на своя материал.

Тулиевият оксид с висока чистота за първи път стана достъпен в търговската мрежа в края на 50-те години на миналия век в резултат на подобрения в технологиите за йонообменно разделяне. Lindsay Chemical Division на American Potash & Chemical Corporation предлага чистота от 99% и 99,9%. Цената на килограм варираше между 4 600 и 13 300 щатски долара през периода от до за 99,9% чист препарат, това беше най-високата цена за лантаноид след лутеция.

2. Разпространение и производство

Този елемент никога не се среща в природата в свободно състояние, но се намира в малки количества в минерали с други редкоземни елементи. Съдържанието му в земната кора е 0,5 mg/kg. Тулият се добива предимно от монацит (~0,007% тулий), руда, намираща се в някои пясъци, като се използват йонообменни технологии. Новите технологии за йонообмен и екстракция с органични разтворители направиха възможно изолирането на тулий по-ефективно и по-лесно, намалявайки разходите за екстракцията му. Основният източник на тулий днес са находищата на глина в Южен Китай. В такива минерали, където итрият съставлява 2/3 от общия редкоземен компонент на рудата, има само 0,5% тулий. Веднъж изолиран, металът може да бъде изолиран чрез редуциране на неговия оксид с лантан или калций в затворен реактор при високи температури. Съгласно друг метод тулийът се редуцира от флуорид с металотермичен калций:
2TmF 3 + 3Ca = 3CaF 2 + 2Tm

3. Химични свойства

Тулият реагира бавно и при високи температури с атмосферния кислород, за да образува тулий (III) оксид:

4 Tm + 3 O 2 → 2 Tm 2 O 3

Реагира бавно с вода, но реакцията се ускорява при нагряване до образуване на хидроксид:

2 Tm + 6 H 2 O → 2 Tm (OH) 3 + 3 H 2 2 Tm + 3 F 2 → 2 TmF 3 [бяла сол] 2 Tm + 3 Cl 2 → 2 TmCl 3 [жълта сол] 2 Tm + 3 Br 2 → 2 TmBr 3 [бяла сол] 2 Tm + 3 I 2 → 2 TmI 3 [жълта сол]

4.2. Източници на рентгенови лъчи

Въпреки високата си цена, преносимите рентгенови апарати използват тулий като източник на радиация, който е облъчен с неутрони в ядрен реактор. Тези източници са били активни от около една година като инструмент в мобилни медицински и стоматологични единици и за идентифициране на дефекти в труднодостъпни механични и електронни компоненти. Такива източници не изискват сериозна радиационна защита - достатъчно е малко покритие от олово.

5. Биологична роля и предупреждения

Биологичната роля на тулиума не е известна, въпреки че е отбелязано, че донякъде стимулира метаболизма. Разтворимите соли на тулий са леко токсични, ако се въвеждат в тялото в големи количества, но неразтворимите соли са нетоксични. Тулият не се абсорбира от корените на растенията и следователно не влиза в хранителната верига на човека. Зеленчуците обикновено съдържат само един милиграм тулий на тон сухо тегло).

Литература

• Речник на термините по химия / / J. Opeida, O. Shvaika. Институт по физико-органична химия и въгледохимия на името на Л. М. Литвиненко NAS на Украйна, Донецки национален университет - Донецк: "Вебер", 2008. - 758 с. ISBN 978-966-335-206-0

Тулий - 69

Тулий (Tm) - редкоземен елемент, атомен номер 69, атомна маса 168,93, точка на топене 1545°C, плътност 9,346 g/cm3.
Тулиумът получи името си в чест на легендарната страна „Туле“, която древните географи смятаха за най-северната земя, която в наше време съответства по географско местоположение на Скандинавския полуостров. Тулиумът е открит през 1879 г. чрез спектроскопия. Тулият е един от най-незначително разпространените лантаниди в природата; освен това беше много трудно да се изолира от смес с други редкоземни метали. Отне няколко години, за да се получи двадесет процента тулий концентрат, а след това да се увеличи съдържанието на тулий в него до 99%. Днес хроматографският метод, използван за разделяне на редкоземни метали, значително опрости и ускори производството на оксиди на тулий и впоследствие производството на чист метал. В чист вид тулият е получен през 1911 г.
Тулият е един от най-тежките лантаниди, плътността му е близка до тази на медта и никела.

Тулиум—сребристо-бял мек

Тулиум—сребристо-бял мек, ковък, вискозен метал, не се окислява на въздух, но при нагряване във влажен въздух се окислява леко. Реагира с минерални киселини за получаване на тулиеви соли. Реагира с халогени и азот при нагряване. В природата тулий присъства в минерали като ксенотим, евксенит, монацит и лопарит. Съдържанието в земната кора е 2,7x10-5% от общата маса. В природните и създадените от човека видове суровини тулиевият оксид се съдържа изключително рядко - в евдиалита - 0,3%, а в други минерали - още по-малко. От тулий са получени 32 изкуствени радиоактивни изотопа с различен период на полуразпад. Само един се среща в природата, тулий-169.

КАСОВА БЕЛЕЖКА.

След обогатяване с естествени минерали, получените концентрати от смес от редкоземни метали се преработват, в резултат на което тулий се концентрира с тежки лантаниди - итербий и лутеций. Разделянето и рафинирането се извършват чрез екстракция или йонообменна хроматография с използване на комплексони (органични вещества, които образуват комплексни съединения с метални йони). Металният тулий се получава чрез термична редукция на тулий флуорид с TmF3-калций или тулий оксид с Tm2O3-лантан. Тулият се получава и чрез нагряване на нитрати, сулфати и оксалати на тулий на въздух до 800-900°C.

ПРИЛОЖЕНИЕ.

Въпреки слабото си разпространение в природата и високата цена, тулумът в наше време започна да се използва относително широко в науката и индустрията.

• Лекарство. Изотопът тулий, тулий-170, който има меко гама излъчване, се използва за създаване на диагностични устройства, особено за области на човешкото тяло, които са труднодостъпни с конвенционален рентгенов апарат. Тези радиопредавателни устройства с радиоактивен тулий са прости и лесни за използване в медицинската практика.

Откриване на дефекти. Радиоактивният изотоп тулий-170 се използва за дефектоскопия на леки цветни метали и техните сплави, както и на тънки стоманени пластини с дебелина до 2 mm. Алуминиевите продукти с дебелина до 70 mm могат лесно да се сканират с изотопа тулий-170, което позволява да се открият и най-малките дефекти в тях. В този случай се използва фотоелектрическо устройство, което използва гама-лъчение на тулий и създава висококонтрастно изображение на обекта, който се изследва. Тулий-170 се получава чрез облъчване с неутрони на тулиев оксид, който се поставя в алуминиева ампула и впоследствие се използва с нея.

• Лазерни материали. Тулиевите йони се използват за генериране на инфрачервено лазерно лъчение. Металните пари на тулий се използват за възбуждане на лазерно лъчение с променлива честота (дължина на вълната). Тулият се използва за производството на лазерни материали, както и за производството на синтетични гранати.

• Магнитни носители. Металът тулий се използва за производство на фероганати за създаване на носители за съхранение на информация.

• ТермоЕМП материали. Тулиевият монотелурид има високо ниво на термоЕМП с висока ефективност на термичните преобразуватели; обаче широкото използване на тулий като термоелементи е възпрепятствано от високата му цена.

• полупроводници. Тулиевият телурид се използва като модификатор за регулиране на полупроводниковите свойства на оловния телурид.

• Ядрената енергия. Тулиевият борат се използва като добавка към специални емайли за защита от неутронно лъчение.

• Свръхпроводници. Съединенията на тулий са част от високотемпературни свръхпроводящи материали.

• Производство на стъкло. Тулият е компонент на различни оксидни материали при производството на стъкло и керамика за електроннолъчеви тръби.

• Електронна конфигурация на атоме формула, показваща разположението на електроните в атома по нива и поднива. След като изучите статията, ще научите къде и как се намират електроните, ще се запознаете с квантовите числа и ще можете да конструирате електронната конфигурация на атома по неговия номер; в края на статията има таблица с елементи.

  Защо да изучаваме електронната конфигурация на елементите?

  Атомите са като строителен комплект: има определен брой части, те се различават една от друга, но две части от един и същи вид са абсолютно еднакви. Но този конструктор е много по-интересен от пластмасовия и ето защо. Конфигурацията се променя в зависимост от това кой е наблизо. Например кислород до водород Може бисе превръща във вода, когато е близо до натрий, се превръща в газ, а когато е близо до желязо, напълно го превръща в ръжда. За да се отговори на въпроса защо това се случва и да се предвиди поведението на един атом до друг, е необходимо да се проучи електронната конфигурация, която ще бъде разгледана по-долу.

  Колко електрона има в един атом?

  Атомът се състои от ядро ​​и електрони, въртящи се около него; ядрото се състои от протони и неутрони. В неутрално състояние всеки атом има брой електрони, равен на броя на протоните в ядрото му. Броят на протоните се обозначава с атомния номер на елемента, например сярата има 16 протона - 16-ият елемент от периодичната таблица. Златото има 79 протона - 79-ият елемент от периодичната система. Съответно сярата има 16 електрона в неутрално състояние, а златото има 79 електрона.

  Къде да търся електрон?

  Чрез наблюдение на поведението на електрона са изведени определени модели; те се описват с квантови числа, общо четири:

  • Главно квантово число
  • Орбитално квантово число
  • Магнитно квантово число
  • Спиново квантово число

  Орбитален

  Освен това, вместо думата орбита, ще използваме термина „орбитала“; орбитала е вълновата функция на електрона; грубо казано, това е областта, в която електронът прекарва 90% от времето си.

  N - ниво
  L - черупка
  M l - орбитален номер
  M s - първи или втори електрон в орбиталата
  

  Орбитално квантово число l

  В резултат на изучаването на електронния облак те установиха, че в зависимост от енергийното ниво облакът приема четири основни форми: топка, дъмбели и две други, по-сложни. По ред на нарастване на енергията тези форми се наричат ​​s-, p-, d- и f-обвивка. Всяка от тези черупки може да има 1 (на s), 3 (на p), 5 (на d) и 7 (на f) орбитали. Орбиталното квантово число е обвивката, в която се намират орбиталите. Орбиталното квантово число за s, p, d и f орбиталите приема стойности съответно 0, 1, 2 или 3.

  На s-обвивката има една орбитала (L=0) - два електрона
  На p-обвивката (L=1) има три орбитали - шест електрона
  Има пет орбитали на d-обвивката (L=2) - десет електрона
  На f-обвивката (L=3) има седем орбитали - четиринадесет електрона
  

  Магнитно квантово число m l

  Има три орбитали на p-черупката, те са обозначени с числа от -L до +L, тоест за p-черупката (L=1) има орбитали "-1", "0" и "1" . Магнитното квантово число се обозначава с буквата m l.

  Вътре в обвивката е по-лесно електроните да бъдат разположени в различни орбитали, така че първите електрони запълват по един във всяка орбитала, а след това към всяка се добавя двойка електрони.

  Помислете за d-обвивката:
  D-обвивката съответства на стойността L=2, т.е. пет орбитали (-2,-1,0,1 и 2), първите пет електрона запълват обвивката, приемайки стойностите M l =-2, M l =-1, Ml =0, Ml =1, Ml =2.

  Спиново квантово число m s

  Спинът е посоката на въртене на електрона около неговата ос, има две посоки, така че квантовото число на спина има две стойности: +1/2 и -1/2. Едно енергийно подниво може да съдържа само два електрона с противоположни спинове. Спиновото квантово число се означава с m s

  Главно квантово число n

  Основното квантово число е енергийното ниво; в момента са известни седем енергийни нива, всяко обозначено с арабска цифра: 1,2,3,...7. Броят на черупките на всяко ниво е равен на номера на нивото: има една черупка на първото ниво, две на второто и т.н.

  Електронно число

  
  

  И така, всеки електрон може да бъде описан с четири квантови числа, комбинацията от тези числа е уникална за всяка позиция на електрона, вземете първия електрон, най-ниското енергийно ниво е N = 1, на първото ниво има една обвивка, първата обвивка на всяко ниво има формата на топка (s -shell), т.е. L=0, магнитното квантово число може да приеме само една стойност, M l =0 и спинът ще бъде равен на +1/2. Ако вземем петия електрон (в какъвто и атом да е), то основните квантови числа за него ще бъдат: N=2, L=1, M=-1, спин 1/2.