Nombres geográficos de elementos químicos. Configuración electrónica de un átomo Número cuántico magnético m l

Es fácil de procesar y tiene un color blanco plateado. A pesar de su rareza y alto precio, el tulio se utiliza en láseres avanzados de estado sólido y como radioisótopo en máquinas portátiles de rayos X.

1. Historia

El tulio fue descubierto por el químico sueco Per Theodor Kleve como una impureza en los óxidos de otras tierras raras (utilizando un método propuesto por Carl Gustav Mosander para buscar y aislar nuevos elementos de tierras raras). Kleve separó todas las impurezas conocidas del erbio, el elemento "tierra" (óxido) (2 3). Después de procedimientos adicionales, Kleve aisló dos nuevas sustancias: una marrón y otra verde. La marrón era la tierra, que Cleve propuso llamar "holmio" y que corresponde al elemento holmio, la tierra verde la llamó "Tullia" y el nuevo elemento Thule en honor a Thule, el nombre latino de Escandinavia.

El tulio era tan raro que uno de los primeros investigadores no tenía suficiente cantidad para poder purificarlo lo suficiente como para ver el color verde de sus compuestos, tuvieron que alegrarse, aunque sólo fuera porque las líneas espectrales características del tulio se intensificaban cuando se eliminaban gradualmente. de la muestra Se eliminó el erbio. El primer investigador que obtuvo tulio (óxido de tulio) suficientemente puro fue Charles James, del Durham College, New Hampshire. En 1911 informó que la cristalización fraccionada del bromato le permitía aislar material puro. Realizó 15.000 "operaciones" de cristalización para establecer la homogeneidad de su material.

El óxido de tulio de alta pureza estuvo disponible comercialmente por primera vez a finales de la década de 1950, como resultado de las mejoras en las tecnologías de separación por intercambio iónico. La división Lindsay Chemical de American Potash & Chemical Corporation ofrecía grados de pureza del 99% y del 99,9%. El precio por kilogramo osciló entre 4.600 y 13.300 dólares EE.UU. durante el período de hasta para un preparado con una pureza del 99,9%, siendo este el precio más alto para un lantánido después del lutecio.

2. Prevalencia y producción

Este elemento nunca se encuentra en la naturaleza en estado libre, pero sí en pequeñas cantidades en minerales con otros elementos de tierras raras. Su contenido en la corteza terrestre es de 0,5 mg/kg. El tulio se extrae principalmente de monacita (~0,007% de tulio), un mineral que se encuentra en algunas arenas, utilizando tecnologías de intercambio iónico. Nuevas tecnologías de intercambio iónico y extracción con disolventes orgánicos han permitido aislar el tulio de forma más eficiente y sencilla, reduciendo el coste de su extracción. La principal fuente de tulio en la actualidad son los depósitos de arcilla en el sur de China. En tales minerales, donde el itrio constituye 2/3 del componente total de tierras raras del mineral, solo hay un 0,5% de tulio. Una vez aislado, el metal se puede aislar reduciendo su óxido con lantano o calcio en un reactor cerrado a altas temperaturas. Según otro método, el tulio se reduce a partir de fluoruro con calcio metalotérmico:
2TmF 3 + 3Ca = 3CaF 2 + 2Tm

3. Propiedades químicas

El tulio reacciona lentamente y a altas temperaturas con el oxígeno atmosférico para formar óxido de tulio (III):

4 Tm + 3 O 2 → 2 Tm 2 O 3

Reacciona lentamente con agua, pero la reacción se acelera cuando se calienta para formar hidróxido:

2 Tm + 6 H 2 O → 2 Tm (OH) 3 + 3 H 2 2 Tm + 3 F 2 → 2 TmF 3 [sal blanca] 2 Tm + 3 Cl 2 → 2 TmCl 3 [sal amarilla] 2 Tm + 3 Br 2 → 2 TmBr 3 [sal blanca] 2 Tm + 3 I 2 → 2 TmI 3 [sal amarilla]

4.2. fuentes de rayos x

A pesar de su elevado coste, los aparatos de rayos X portátiles utilizan como fuente de radiación el tulio, que fue irradiado con neutrones en un reactor nuclear. Estas fuentes han estado activas durante aproximadamente un año como herramienta en unidades médicas y dentales móviles y para identificar defectos en componentes mecánicos y electrónicos de difícil acceso. Estas fuentes no requieren una protección radiológica seria; una pequeña capa de plomo es suficiente.

5. Papel biológico y advertencias.

Se desconoce el papel biológico del tulio, aunque se ha observado que estimula en cierta medida el metabolismo. Las sales solubles de tulio son ligeramente tóxicas si se introducen en el cuerpo en grandes cantidades, pero las sales insolubles no son tóxicas. El tulio no es absorbido por las raíces de las plantas y, por lo tanto, no ingresa a la cadena alimentaria humana. Las verduras suelen contener sólo un miligramo de tulio por tonelada de peso seco).

Literatura

• Glosario de términos de química // J. Opeida, O. Shvaika. Instituto de Química Física-Orgánica y Química del Carbón que lleva el nombre de L.M. Litvinenko NAS de Ucrania, Universidad Nacional de Donetsk - Donetsk: "Weber", 2008. - 758 p. ISBN 978-966-335-206-0

Tulio - 69

Tulio (Tm) - elemento de tierras raras, número atómico 69, masa atómica 168,93, punto de fusión 1545°C, densidad 9,346 g/cm3.
Tulio recibió su nombre en honor al legendario país "Thule", que los antiguos geógrafos consideraban la tierra más septentrional, que en nuestro tiempo corresponde en ubicación geográfica a la península escandinava. El tulio fue descubierto en 1879 mediante espectroscopia. El tulio es uno de los lantánidos menos comunes en la naturaleza, además, era muy difícil aislarlo de una mezcla con otros metales de tierras raras. Fueron necesarios varios años para obtener un concentrado de tulio del veinte por ciento y luego aumentar el contenido de tulio al 99%. Hoy en día, el método cromatográfico utilizado para la separación de metales de tierras raras ha simplificado y acelerado significativamente la producción de óxidos de tulio y, posteriormente, la producción de metal puro. En su forma pura, el tulio se obtuvo en 1911.
El tulio es uno de los lantánidos más pesados, su densidad es cercana a la del cobre y el níquel.

Tulio: suave de color blanco plateado

Tulio: suave de color blanco plateado, un metal maleable y viscoso, no se oxida en el aire, pero cuando se calienta en aire húmedo, se oxida ligeramente. Reacciona con ácidos minerales para producir sales de tulio. Reacciona con halógenos y nitrógeno cuando se calienta. En la naturaleza, el tulio está presente en minerales como la xenotima, la euxenita, la monacita y la loparita. El contenido en la corteza terrestre es 2,7x10-5% de la masa total. En los tipos de materias primas naturales y artificiales, el óxido de tulio se encuentra muy raramente (en eudialyte, 0,3%, y en otros minerales, incluso menos). A partir del tulio se han obtenido treinta y dos isótopos radiactivos artificiales con diferentes vidas medias. Sólo uno se produce de forma natural: el tulio-169.

RECIBO.

Después del enriquecimiento de minerales naturales, se procesan los concentrados resultantes de una mezcla de metales de tierras raras, como resultado de lo cual el tulio se concentra con lantánidos pesados: iterbio y lutecio. La separación y el refinado se llevan a cabo mediante extracción o cromatografía de intercambio iónico utilizando complexones (sustancias orgánicas que forman compuestos complejos con iones metálicos). El tulio metálico se obtiene por reducción térmica de fluoruro de tulio con TmF3-calcio u óxido de tulio con Tm2O3-lantano. El tulio también se obtiene calentando nitratos, sulfatos y oxalatos de tulio en el aire a 800-900°C.

SOLICITUD.

A pesar de su baja prevalencia en la naturaleza y su alto costo, el tulio, hoy en día, ha comenzado a usarse relativamente ampliamente en la ciencia y la industria.

• Medicamento. El isótopo de tulio, tulio-170, que tiene una suave radiación gamma, se utiliza para crear dispositivos de diagnóstico, especialmente para áreas del cuerpo humano a las que es difícil llegar con una máquina de rayos X convencional. Estos dispositivos de radiotransmisión con tulio radiactivo son sencillos y fáciles de utilizar en la práctica médica.

Detección de fallas. El isótopo radiactivo tulio-170 se utiliza para la detección de defectos en metales ligeros no ferrosos y sus aleaciones, así como en placas de acero delgadas de hasta 2 mm de espesor. Los productos de aluminio de hasta 70 mm de espesor se pueden escanear fácilmente con el isótopo tulio-170, lo que permite detectar los defectos más pequeños en ellos. En este caso, se utiliza un dispositivo fotoeléctrico que utiliza radiación gamma de tulio y produce una imagen de alto contraste del objeto que se examina. El tulio-170 se prepara irradiando óxido de tulio con neutrones, que se coloca en una ampolla de aluminio y posteriormente se utiliza con ella.

• Materiales láser. Los iones de tulio se utilizan para generar radiación láser infrarroja. Los vapores de tulio metálico se utilizan para excitar la radiación láser con una frecuencia (longitud de onda) variable. El tulio se utiliza para la fabricación de materiales láser, así como para la fabricación de granates sintéticos.

• Medios magnéticos. El tulio metálico se utiliza para producir ferrogranates para crear medios de almacenamiento de información.

• Materiales termoEMF. El monotelururo de tulio tiene un alto nivel de termoEMF con una alta eficiencia de los convertidores térmicos; sin embargo, el uso generalizado de tulio como termoelementos se ve obstaculizado por su alto costo.

• Semiconductores. El telururo de tulio se utiliza como modificador para regular las propiedades semiconductoras del telururo de plomo.

• La energía nuclear. El borato de tulio se utiliza como aditivo en esmaltes especiales para proteger contra la radiación de neutrones.

• Superconductores. Los compuestos de tulio forman parte de materiales superconductores de alta temperatura.

• Producción de vidrio. El tulio es un componente de diversos materiales óxidos en la producción de vidrio y cerámica para tubos de rayos catódicos.

• Configuración electrónica de un átomo. es una fórmula que muestra la disposición de los electrones en un átomo por niveles y subniveles. Después de estudiar el artículo, aprenderá dónde y cómo se encuentran los electrones, se familiarizará con los números cuánticos y podrá construir la configuración electrónica de un átomo por su número, al final del artículo hay una tabla de elementos.

  ¿Por qué estudiar la configuración electrónica de los elementos?

  Los átomos son como un conjunto de construcción: hay un cierto número de partes, se diferencian entre sí, pero dos partes del mismo tipo son absolutamente iguales. Pero este set de construcción es mucho más interesante que el de plástico y he aquí por qué. La configuración cambia según quién esté cerca. Por ejemplo, el oxígeno junto al hidrógeno. Tal vez se convierte en agua, cuando está cerca del sodio se convierte en gas y cuando está cerca del hierro se convierte completamente en óxido. Para responder a la pregunta de por qué sucede esto y predecir el comportamiento de un átomo junto a otro, es necesario estudiar la configuración electrónica, que se comentará a continuación.

  ¿Cuántos electrones hay en un átomo?

  Un átomo está formado por un núcleo y electrones que giran a su alrededor; el núcleo está formado por protones y neutrones. En el estado neutro, cada átomo tiene un número de electrones igual al número de protones en su núcleo. El número de protones está indicado por el número atómico del elemento; por ejemplo, el azufre tiene 16 protones, el elemento número 16 de la tabla periódica. El oro tiene 79 protones, el elemento número 79 de la tabla periódica. En consecuencia, el azufre tiene 16 electrones en estado neutro y el oro tiene 79 electrones.

  ¿Dónde buscar un electrón?

  Al observar el comportamiento del electrón se derivaron ciertos patrones, que se describen mediante números cuánticos, son cuatro en total:

  • Número cuántico principal
  • Número cuántico orbital
  • Número cuántico magnético
  • Número cuántico de espín

  Orbital

  Además, en lugar de la palabra órbita, usaremos el término "orbital"; un orbital es la función de onda de un electrón; aproximadamente, es la región en la que el electrón pasa el 90% de su tiempo.

  norte - nivel
  L - concha
  M l - número de orbital
  M s - primer o segundo electrón en el orbital
  

  Número cuántico orbital l

  Como resultado del estudio de la nube de electrones, descubrieron que, dependiendo del nivel de energía, la nube toma cuatro formas principales: una pelota, mancuernas y otras dos más complejas. En orden de energía creciente, estas formas se denominan capas s, p, d y f. Cada una de estas capas puede tener 1 (en s), 3 (en p), 5 (en d) y 7 (en f) orbitales. El número cuántico orbital es la capa en la que se encuentran los orbitales. El número cuántico orbital para los orbitales s,p,d y f toma los valores 0,1,2 o 3, respectivamente.

  Hay un orbital en la capa s (L=0): dos electrones.
  Hay tres orbitales en la capa p (L=1): seis electrones
  Hay cinco orbitales en la capa d (L=2): diez electrones.
  Hay siete orbitales en la capa f (L=3): catorce electrones.
  

  Número cuántico magnético m l

  Hay tres orbitales en la capa p, están designados por números de -L a +L, es decir, para la capa p (L=1) hay orbitales “-1”, “0” y “1” . El número cuántico magnético se indica con la letra m l.

  Dentro de la capa, es más fácil que los electrones se ubiquen en diferentes orbitales, por lo que los primeros electrones llenan uno en cada orbital, y luego se agrega un par de electrones a cada uno.

  Considere el d-shell:
  La capa d corresponde al valor L=2, es decir, cinco orbitales (-2,-1,0,1 y 2), los primeros cinco electrones llenan la capa tomando los valores M l =-2, M l =-1, M l =0 , M l =1,M l =2.

  Número cuántico de espín m s

  El espín es la dirección de rotación de un electrón alrededor de su eje, hay dos direcciones, por lo que el número cuántico de espín tiene dos valores: +1/2 y -1/2. Un subnivel de energía sólo puede contener dos electrones con espines opuestos. El número cuántico de espín se denota como m s

  Número cuántico principal n

  El principal número cuántico es el nivel de energía; actualmente se conocen siete niveles de energía, cada uno de ellos indicado por un número arábigo: 1,2,3,...7. El número de proyectiles en cada nivel es igual al número de nivel: hay un proyectil en el primer nivel, dos en el segundo, etc.

  número de electrones

  
  

  Entonces, cualquier electrón puede describirse mediante cuatro números cuánticos, la combinación de estos números es única para cada posición del electrón, tome el primer electrón, el nivel de energía más bajo es N = 1, en el primer nivel hay una capa, la El primer caparazón en cualquier nivel tiene la forma de una bola (s -cáscara), es decir. L=0, el número cuántico magnético sólo puede tomar un valor, M l =0 y el espín será igual a +1/2. Si tomamos el quinto electrón (en cualquier átomo que sea), entonces sus principales números cuánticos serán: N=2, L=1, M=-1, espín 1/2.