Cheminių elementų geografiniai pavadinimai. Elektroninė atomo konfigūracija Magnetinis kvantinis skaičius m l

Jį lengva apdoroti, jis yra sidabriškai baltos spalvos. Nepaisant jo retumo ir didelės kainos, tulis naudojamas pažangiuose kietojo kūno lazeriuose ir kaip radioizotopas nešiojamuose rentgeno aparatuose.

1. Istorija

Tulį kaip priemaišą kitų retųjų žemių elementų oksiduose atrado švedų chemikas Peras Theodoras Kleve (naudojant Carl Gustav Mosander pasiūlytą metodą naujų retųjų žemių elementų paieškai ir išskyrimui). Kleve atskyrė visas žinomas priemaišas nuo erbio, „žemės“ (oksido) elemento (2 3). Po papildomų procedūrų Kleve išskyrė dvi naujas medžiagas: vieną rudą, kitą žalią. Ruda buvo žemė, kurią Cleve'as pasiūlė pavadinti „holmiu“ ir kuri atitinka elementą holmium, žalią žemę jis pavadino „Tullia“ ir naują elementą Thule Thule, lotyniško Skandinavijos pavadinimo, garbei.

Tulis buvo toks retas, kad vienam iš pirmųjų tyrinėtojų neužteko jo pakankamai išvalyti, kad pamatytų žalią jo junginių spalvą, jie turėjo džiaugtis jau vien dėl to, kad laipsniškai šalinant tuliui būdingos spektrinės linijos sustiprėjo. iš mėginio.. Erbis buvo pašalintas. Pirmasis tyrėjas, gavęs pakankamai gryno tulio (tulio oksido), buvo Charlesas Jamesas iš Durhamo koledžo, Naujasis Hampšyras. 1911 m. jis pranešė, kad frakcinė bromato kristalizacija leido jam išskirti gryną medžiagą. Jis atliko 15 000 kristalizacijos „operacijų“, kad nustatytų savo medžiagos homogeniškumą.

Didelio grynumo tulio oksidas pirmą kartą buvo parduodamas šeštojo dešimtmečio pabaigoje, patobulinus jonų mainų atskyrimo technologijas. American Potash & Chemical Corporation Lindsay Chemical Division pasiūlė 99% ir 99,9% grynumo laipsnius. 99,9 % grynumo preparato kilogramo kaina svyravo nuo 4 600 iki 13 300 JAV dolerių. Tai buvo didžiausia lantanido kaina po liutecio.

2. Paplitimas ir gamyba

Šis elementas niekada nerandamas gamtoje laisvoje būsenoje, tačiau nedideliais kiekiais randamas mineraluose su kitais retųjų žemių elementais. Jo kiekis žemės plutoje yra 0,5 mg/kg. Tulis daugiausia kasamas iš monazito (~0,007 % tulio), rūdos, randamos kai kuriuose smėliuose, naudojant jonų mainų technologijas. Naujos jonų mainų ir organinių tirpiklių ekstrahavimo technologijos leido efektyviau ir lengviau išskirti tulią, sumažinant jo gavybos sąnaudas. Pagrindinis tulio šaltinis šiandien yra molio telkiniai pietų Kinijoje. Tokiuose mineraluose, kur itris sudaro 2/3 viso rūdos retųjų žemių komponento, tulio yra tik 0,5 %. Išskirtas metalas gali būti izoliuotas redukuojant jo oksidą lantanu arba kalciu uždarame reaktoriuje aukštoje temperatūroje. Kitu būdu tulis redukuojamas iš fluoro metaloterminiu kalciu:
2TmF 3 + 3Ca = 3CaF 2 + 2Tm

3. Cheminės savybės

Tulis lėtai ir aukštoje temperatūroje reaguoja su atmosferos deguonimi, sudarydamas tulio (III) oksidą:

4 Tm + 3 O 2 → 2 Tm 2 O 3

Lėtai reaguoja su vandeniu, tačiau kaitinant reakcija pagreitėja ir susidaro hidroksidas:

2 Tm + 6 H 2 O → 2 Tm (OH) 3 + 3 H 2 2 Tm + 3 F 2 → 2 TmF 3 [baltoji druska] 2 Tm + 3 Cl 2 → 2 TmCl 3 [geltona druska] 2 Tm + 3 Br 2 → 2 TmBr 3 [baltoji druska] 2 Tm + 3 I 2 → 2 TmI 3 [geltona druska]

4.2. Rentgeno spindulių šaltiniai

Nepaisant didelių sąnaudų, nešiojamieji rentgeno aparatai kaip radiacijos šaltinį naudoja tulią, kuris branduoliniame reaktoriuje buvo apšvitintas neutronais. Šie šaltiniai buvo aktyvūs maždaug vienerius metus kaip mobiliųjų medicinos ir odontologijos skyrių ir sunkiai pasiekiamų mechaninių ir elektroninių komponentų defektų nustatymo priemonė. Tokie šaltiniai nereikalauja rimtos radiacinės apsaugos – pakanka nedidelės švino dangos.

5. Biologinis vaidmuo ir įspėjimai

Biologinis tulio vaidmuo nežinomas, nors buvo pastebėta, kad jis šiek tiek skatina medžiagų apykaitą. Tirpios tulio druskos yra šiek tiek toksiškos, jei į organizmą patenka dideli kiekiai, tačiau netirpios druskos yra netoksiškos. Tulis nepasisavinamas augalų šaknų, todėl nepatenka į žmogaus mitybos grandinę. Daržovėse paprastai yra tik vienas miligramas tulio tonoje sausos masės).

Literatūra

• Chemijos terminų žodynas / / J. Opeida, O. Švaika. Fizinės-organinės chemijos ir anglių chemijos institutas, pavadintas Ukrainos L. M. Litvinenkos NAS vardu, Donecko nacionalinis universitetas – Doneckas: „Weber“, 2008 m. – 758 p. ISBN 978-966-335-206-0

Tulis - 69

Tulis (Tm) – retųjų žemių elementas, atominis skaičius 69, atominė masė 168,93, lydymosi temperatūra 1545°C, tankis 9,346 g/cm3.
Tulis gavo savo pavadinimą legendinės šalies „Thule“ garbei, kurią senovės geografai laikė šiauriausia žeme, kuri mūsų laikais geografine padėtimi atitinka Skandinavijos pusiasalį. Tulis buvo atrastas 1879 m. spektroskopijos būdu. Tulis yra vienas iš nežymiai paplitusių lantanidų gamtoje, be to, jį buvo labai sunku išskirti iš mišinio su kitais retųjų žemių metalais. Prireikė kelerių metų, kol buvo gautas dvidešimties procentų tulio koncentratas, o vėliau tulio kiekį jame padidinti iki 99%. Šiais laikais retųjų žemių metalų atskyrimui naudojamas chromatografinis metodas žymiai supaprastino ir pagreitino tulio oksidų gamybą, o vėliau ir gryno metalo gamybą. Grynas tulis buvo gautas 1911 m.
Tulis yra vienas sunkiausių lantanidų, jo tankis artimas vario ir nikelio tankiui.

Tulis – sidabriškai baltas minkštas

Tulis – sidabriškai baltas minkštas, kalus, klampus metalas, ore nesioksiduoja, bet kaitinant drėgname ore šiek tiek oksiduojasi. Reaguoja su mineralinėmis rūgštimis ir susidaro tulio druskos. Kaitinant reaguoja su halogenais ir azotu. Gamtoje tulio yra mineraluose, tokiuose kaip ksenotimas, euksenitas, monazitas ir loparitas. Žemės plutoje yra 2,7x10-5% visos masės. Natūraliose ir dirbtinėse žaliavose tulio oksido yra labai retai - eudialite - 0,3%, o kituose mineraluose - dar mažiau. Iš tulio buvo gauti trisdešimt du dirbtiniai radioaktyvieji izotopai, kurių pusinės eliminacijos laikas yra skirtingas. Natūraliai pasitaiko tik vienas – tulis-169.

KAVIMAS.

Po natūralių mineralų sodrinimo apdorojami susidarę koncentratai iš retųjų žemių metalų mišinio, ko pasekoje tulis koncentruojamas sunkiais lantanidais - iterbiu ir liuteciu. Atskyrimas ir rafinavimas atliekamas ekstrahuojant arba jonų mainų chromatografija naudojant kompleksonus (organines medžiagas, kurios sudaro kompleksinius junginius su metalo jonais). Tulis metalas gaunamas termiškai redukuojant tulio fluoridą su TmF3-kalciu arba tulio oksidą su Tm2O3-lantanu. Tulis taip pat gaunamas kaitinant tulio nitratus, sulfatus ir oksalatus ore iki 800-900°C.

TAIKYMAS.

Nepaisant mažo paplitimo gamtoje ir didelių sąnaudų, mūsų laikais tulis buvo gana plačiai naudojamas moksle ir pramonėje.

• Vaistas. Tulio izotopas tulis-170, turintis minkštą gama spinduliuotę, naudojamas diagnostikos prietaisams kurti, ypač toms žmogaus kūno vietoms, kurias sunku pasiekti įprastiniu rentgeno aparatu. Šie radijo perdavimo įrenginiai su radioaktyviuoju tuliu yra paprasti ir lengvai naudojami medicinos praktikoje.

Defektų aptikimas. Radioaktyvusis izotopas tulis-170 naudojamas lengvųjų spalvotųjų metalų ir jų lydinių, taip pat plonų iki 2 mm storio plieno plokščių defektams aptikti. Aliuminio gaminius iki 70 mm storio galima nesunkiai nuskaityti tulio-170 izotopu, kuris leidžia aptikti mažiausius jų defektus. Šiuo atveju naudojamas fotoelektrinis prietaisas, kuris naudoja tulio gama spinduliuotę ir sukuria didelio kontrasto tiriamo objekto vaizdą. Tulis-170 gaunamas apšvitinant tulio oksidą neutronais, kuris dedamas į aliuminio ampulę ir vėliau su juo naudojamas.

• Lazerinės medžiagos. Tulio jonai naudojami infraraudonųjų spindulių lazerio spinduliuotei generuoti. Tulio metalo garai naudojami kintamo dažnio (bangos ilgio) lazerio spinduliuotei sužadinti. Tulis naudojamas lazerinėms medžiagoms gaminti, taip pat sintetinių granatų gamybai.

• Magnetinės laikmenos. Tulis metalas naudojamas ferogranatų gamybai, siekiant sukurti informacijos laikmenas.

• ThermoEMF medžiagos. Tulio monoteluridas turi aukštą termoEMF lygį ir aukštą šiluminių keitiklių efektyvumą, tačiau plačiam tulio, kaip termoelemento, naudojimui trukdo didelė jo kaina.

• Puslaidininkiai. Tulio teluridas naudojamas kaip modifikatorius švino telurido puslaidininkinėms savybėms reguliuoti.

• Atominė energija. Tulio boratas naudojamas kaip specialių emalių priedas, apsaugantis nuo neutroninės spinduliuotės.

• Superlaidininkai. Tulio junginiai yra aukštos temperatūros superlaidininkų medžiagų dalis.

• Stiklo gamyba. Tulis yra įvairių oksidinių medžiagų komponentas gaminant stiklą ir keramiką katodinių spindulių vamzdžiams.

• Elektroninė atomo konfigūracija yra formulė, rodanti elektronų išsidėstymą atome pagal lygius ir polygius. Išstudijavę straipsnį, sužinosite, kur ir kaip yra elektronai, susipažinsite su kvantiniais skaičiais ir pagal jo skaičių galėsite sukonstruoti elektroninę atomo konfigūraciją, straipsnio pabaigoje yra elementų lentelė.

  Kodėl verta studijuoti elektroninę elementų konfigūraciją?

  Atomai yra kaip konstrukcinis rinkinys: yra tam tikras skaičius dalių, jos skiriasi viena nuo kitos, tačiau dvi to paties tipo dalys yra visiškai vienodos. Tačiau šis konstrukcinis rinkinys yra daug įdomesnis nei plastikinis ir štai kodėl. Konfigūracija keičiasi priklausomai nuo to, kas yra šalia. Pavyzdžiui, deguonis šalia vandenilio Gal būt virsta vandeniu, kai prie natrio virsta dujomis, o kai prie geležies visiškai paverčia rūdimis. Norint atsakyti į klausimą, kodėl taip atsitinka, ir numatyti atomo elgesį šalia kito, būtina ištirti elektroninę konfigūraciją, kuri bus aptarta toliau.

  Kiek elektronų yra atome?

  Atomas susideda iš branduolio ir aplink jį besisukančių elektronų, o branduolį sudaro protonai ir neutronai. Neutralioje būsenoje kiekvienas atomas turi elektronų skaičių, lygų protonų skaičiui jo branduolyje. Protonų skaičius žymimas elemento atominiu numeriu, pavyzdžiui, siera turi 16 protonų - 16-asis periodinės lentelės elementas. Auksas turi 79 protonus – 79-ąjį periodinės lentelės elementą. Atitinkamai, siera neutralioje būsenoje turi 16 elektronų, o auksas – 79 elektronus.

  Kur ieškoti elektrono?

  Stebint elektrono elgesį, buvo išvesti tam tikri modeliai, jie apibūdinami kvantiniais skaičiais, iš viso yra keturi:

  • Pagrindinis kvantinis skaičius
  • Orbitinis kvantinis skaičius
  • Magnetinis kvantinis skaičius
  • Sukimosi kvantinis skaičius

  Orbitinė

  Be to, vietoj žodžio orbita vartosime terminą „orbita“; orbita yra elektrono banginė funkcija; apytiksliai tai yra sritis, kurioje elektronas praleidžia 90% savo laiko.

  N – lygis
  L - apvalkalas
  M l – orbitos skaičius
  M s – pirmasis arba antrasis elektronas orbitoje
  

  Orbitinis kvantinis skaičius l

  Ištyrę elektronų debesį, jie nustatė, kad priklausomai nuo energijos lygio debesis yra keturių pagrindinių formų: rutulio, hantelių ir dviejų kitų sudėtingesnių. Energijos didėjimo tvarka šios formos vadinamos s-, p-, d- ir f-apvalkalais. Kiekvienas iš šių apvalkalų gali turėti 1 (ant s), 3 (ant p), 5 (ant d) ir 7 (ant f) orbitales. Orbitos kvantinis skaičius yra apvalkalas, kuriame yra orbitos. Orbitalių s, p, d ir f orbitų kvantinis skaičius yra atitinkamai 0, 1, 2 arba 3.

  Ant s apvalkalo yra viena orbitalė (L=0) – du elektronai
  Ant p apvalkalo (L=1) yra trys orbitos – šeši elektronai
  Ant d apvalkalo (L=2) yra penkios orbitos – dešimt elektronų
  Ant f apvalkalo yra septynios orbitos (L=3) – keturiolika elektronų
  

  Magnetinis kvantinis skaičius m l

  Ant p apvalkalo yra trys orbitos, jos žymimos skaičiais nuo -L iki +L, tai yra, p apvalkalui (L=1) yra orbitos „-1“, „0“ ir „1“. . Magnetinis kvantinis skaičius žymimas raide m l.

  Korpuso viduje elektronams lengviau išsidėstyti skirtingose ​​orbitalėse, todėl pirmieji elektronai užpildo po vieną kiekvienoje orbitoje, o vėliau prie kiekvienos pridedama elektronų pora.

  Apsvarstykite d-shell:
  D-apvalkalas atitinka reikšmę L=2, tai yra penkios orbitalės (-2,-1,0,1 ir 2), pirmieji penki elektronai užpildo apvalkalą, gaudami reikšmes M l =-2, M l =-1, Ml =0, Ml =1, Ml =2.

  Sukimosi kvantinis skaičius m s

  Sukas yra elektrono sukimosi aplink savo ašį kryptis, yra dvi kryptys, todėl sukimosi kvantinis skaičius turi dvi reikšmes: +1/2 ir -1/2. Viename energijos polygyje gali būti tik du elektronai su priešingais sukiniais. Sukimosi kvantinis skaičius žymimas m s

  Pagrindinis kvantinis skaičius n

  Pagrindinis kvantinis skaičius yra energijos lygis, šiuo metu žinomi septyni energijos lygiai, kurių kiekvienas žymimas arabišku skaitmeniu: 1,2,3,...7. Apvalkalų skaičius kiekviename lygyje yra lygus lygio skaičiui: pirmame lygyje yra vienas apvalkalas, antrame – du ir t.t.

  Elektronų skaičius

  
  

  Taigi, bet kurį elektroną galima apibūdinti keturiais kvantiniais skaičiais, šių skaičių derinys yra unikalus kiekvienai elektrono pozicijai, paimkite pirmąjį elektroną, žemiausias energijos lygis yra N = 1, pirmame lygyje yra vienas apvalkalas, pirmasis apvalkalas bet kuriame lygyje turi rutulio formą (s -shell), t.y. L=0, magnetinis kvantinis skaičius gali turėti tik vieną reikšmę, M l =0 ir sukinys bus lygus +1/2. Jei imsime penktąjį elektroną (kad ir kokiame atome jis būtų), tai pagrindiniai jo kvantiniai skaičiai bus: N=2, L=1, M=-1, sukinys 1/2.