Kimyasal elementlerin coğrafi adları. Bir atomun elektronik konfigürasyonu Manyetik kuantum sayısı m l
İşlenmesi kolaydır ve gümüşi beyaz bir renge sahiptir. Nadir bulunmasına ve yüksek fiyatına rağmen tülyum, gelişmiş katı hal lazerlerinde ve taşınabilir X-ışını makinelerinde radyoizotop olarak kullanılıyor.
1. Tarih
Tullium, İsveçli kimyager Per Theodor Kleve tarafından diğer nadir toprak elementlerinin oksitlerindeki bir safsızlık olarak keşfedildi (Carl Gustav Mosander tarafından yeni nadir toprak elementlerini aramak ve izole etmek için önerilen bir yöntem kullanılarak). Kleve bilinen tüm safsızlıkları “toprak” (oksit) elementi olan erbiyumdan ayırdı (2 3). Ek prosedürlerin ardından Kleve iki yeni madde izole etti: biri kahverengi, diğeri yeşil. Kahverengi, Cleve'in "holmiyum" adını vermeyi önerdiği ve holmiyum elementine, "Tullia" adını verdiği yeşil dünyaya ve İskandinavya'nın Latince adı olan Thule'nin onuruna yeni element Thule'ye karşılık gelen topraktı.
Tülyum o kadar nadirdi ki, ilk araştırmacılardan biri onu, bileşiklerinin yeşil rengini görecek kadar saflaştıracak kadar yeterli miktarda bulundurmuyordu. Tülyumun karakteristik spektral çizgilerinin yavaş yavaş uzaklaştırıldığında yoğunlaşması nedeniyle de olsa sevinmeleri gerekiyordu. numuneden Erbiyum çıkarıldı. Yeterince saf tülyum (tülyum oksit) elde eden ilk araştırmacı, New Hampshire Durham College'dan Charles James'ti. 1911'de bromatın fraksiyonel kristalizasyonunun saf malzemeyi izole etmesine olanak sağladığını bildirdi. Malzemesinin homojenliğini sağlamak için 15.000 kristalizasyon "işlemi" gerçekleştirdi.
Yüksek saflıkta tülyum oksit, iyon değişimi ayırma teknolojilerindeki gelişmelerin bir sonucu olarak ilk kez 1950'lerin sonlarında ticari olarak temin edilebilir hale geldi. American Potash & Chemical Corporation'ın Lindsay Chemical Division'ı %99 ve %99,9 saflık dereceleri sundu. %99,9 saflıktaki preparat için kilogram başına fiyat 4.600 ABD Doları ile 13.300 ABD Doları arasında dalgalandı; bu, lutesyumdan sonra lantanit için en yüksek fiyattı.
2. Yaygınlık ve üretim
Bu element doğada hiçbir zaman serbest halde bulunmaz, ancak diğer nadir toprak elementleriyle birlikte minerallerde küçük miktarlarda bulunur. Yerkabuğundaki içeriği 0,5 mg/kg'dır. Tülyum esas olarak bazı kumlarda bulunan bir cevher olan monazitten (~%0,007 tülyum) iyon değiştirme teknolojileri kullanılarak çıkarılır. Yeni iyon değiştirme ve organik solvent ekstraksiyon teknolojileri, tülyumun daha verimli ve daha kolay izole edilmesini mümkün kılarak ekstraksiyon maliyetini azalttı. Günümüzde tülyumun ana kaynağı güney Çin'deki kil yataklarıdır. Cevherin toplam nadir toprak bileşeninin 2/3'ünü itriyumun oluşturduğu bu tür minerallerde yalnızca %0,5 oranında tülyum bulunur. Bir kez izole edildikten sonra metal, yüksek sıcaklıklarda kapalı bir reaktörde oksidinin lantan veya kalsiyum ile indirgenmesiyle izole edilebilir. Başka bir yönteme göre, tülyum metalotermik kalsiyum ile florürden indirgenir:
2TmF 3 + 3Ca = 3CaF 2 + 2Tm
3. Kimyasal özellikler
Tülyum yavaş yavaş ve yüksek sıcaklıklarda atmosferik oksijenle reaksiyona girerek tülyum (III) oksit oluşturur:
4 Tm + 3 Ö 2 → 2 Tm 2 Ö 3
Suyla yavaş reaksiyona girer, ancak reaksiyon ısıtıldığında hidroksit oluşturacak şekilde hızlanır:
2 Tm + 6 H 2 O → 2 Tm (OH) 3 + 3 H 2 2 Tm + 3 F 2 → 2 TmF 3 [beyaz tuz] 2 Tm + 3 Cl 2 → 2 TmCl 3 [sarı tuz] 2 Tm + 3 Br 2 → 2 TmBr 3 [beyaz tuz] 2 Tm + 3 I 2 → 2 TmI 3 [sarı tuz]
4.2. X-ışını kaynakları
Yüksek maliyetlerine rağmen, taşınabilir X-ışını makineleri, bir nükleer reaktörde nötronlarla ışınlanan tülyumu radyasyon kaynağı olarak kullanıyor. Bu kaynaklar, mobil tıp ve diş hekimliği ünitelerinde bir araç olarak ve ulaşılması zor mekanik ve elektronik bileşenlerdeki kusurların tespit edilmesi amacıyla yaklaşık bir yıldır faaliyet göstermektedir. Bu tür kaynaklar ciddi radyasyon koruması gerektirmez; küçük bir kurşun kaplama yeterlidir.
5. Biyolojik rol ve uyarılar
Tulyumun biyolojik rolü bilinmemektedir, ancak metabolizmayı bir miktar uyardığı kaydedilmiştir. Çözünür tülyum tuzları vücuda büyük miktarlarda girdiğinde hafif derecede toksiktir, ancak çözünmeyen tuzlar toksik değildir. Tullium bitki kökleri tarafından emilmez ve bu nedenle insan besin zincirine girmez. Sebzeler tipik olarak kuru ağırlığın tonu başına yalnızca bir miligram tülyum içerir.
Edebiyat
- Kimyada terimler sözlüğü / / J. Opeida, O. Shvaika. Ukrayna'daki L.M. Litvinenko NAS'ın adını taşıyan Fiziksel-Organik Kimya ve Kömür Kimyası Enstitüsü, Donetsk Ulusal Üniversitesi - Donetsk: "Weber", 2008. - 758 s. ISBN 978-966-335-206-0
Tülyum - 69
Tülyum (Tm) - nadir toprak elementi, atom numarası 69, atom kütlesi 168,93, erime noktası 1545°C, yoğunluk 9,346 g/cm3.
Thulium, adını, antik coğrafyacıların en kuzeydeki toprak olarak kabul ettiği ve günümüzde coğrafi konumu İskandinav Yarımadası'na karşılık gelen efsanevi ülke "Thule" onuruna almıştır. Tülyum 1879'da spektroskopiyle keşfedildi. Tülyum, doğadaki en önemsiz lantanitlerden biridir, ayrıca onu diğer nadir toprak metalleriyle karışımdan ayırmak çok zordu. Yüzde yirmi tülyum konsantresi elde etmek ve ardından içindeki tülyum içeriğini %99'a çıkarmak birkaç yıl aldı. Günümüzde nadir toprak metallerinin ayrılması için kullanılan kromatografik yöntem, tülyum oksitlerin üretimini ve ardından saf metal üretimini önemli ölçüde basitleştirmiş ve hızlandırmıştır. Saf haliyle tülyum 1911'de elde edildi.
Tülyum en ağır lantanitlerden biridir, yoğunluğu bakır ve nikele yakındır.
Tülyum — gümüş-beyaz yumuşak
Tülyum — gümüş-beyaz yumuşak Dövülebilir, viskoz bir metal olan havada oksitlenmez, ancak nemli havada ısıtıldığında hafifçe oksitlenir. Tulyum tuzları üretmek için mineral asitlerle reaksiyona girer. Isıtıldığında halojenler ve nitrojenle reaksiyona girer. Doğada tulyum ksenotim, euksenit, monazit ve loparit gibi minerallerde bulunur. Yer kabuğundaki içerik toplam kütlenin %2,7x10-5'idir. Doğal ve insan yapımı hammadde türlerinde, tülyum oksit son derece nadiren bulunur - ödialitte -% 0,3 ve diğer minerallerde - daha da az. Tulyumdan farklı yarı ömürlere sahip 32 yapay radyoaktif izotop elde edilmiştir. Sadece bir tanesi doğal olarak oluşur; tülyum-169.
FİŞ.
Doğal minerallerin zenginleştirilmesinden sonra, nadir toprak metallerinin bir karışımından elde edilen konsantreler işlenir, bunun sonucunda tülyum ağır lantanitler - iterbiyum ve lutesyum ile konsantre edilir. Ayırma ve rafine etme, kompleksonlar (metal iyonlarıyla kompleks bileşikler oluşturan organik maddeler) kullanılarak ekstraksiyon veya iyon değişim kromatografisi yoluyla gerçekleştirilir. Tülyum metali, tülyum florürün TmF3-kalsiyum ile veya tülyum oksidin Tm2O3-lantan ile termal indirgenmesiyle elde edilir. Tülyum ayrıca havadaki tülyum nitratların, sülfatların ve oksalatların 800-900°C'ye ısıtılmasıyla da elde edilir.
BAŞVURU.
Doğada yaygınlığının az olmasına ve maliyetinin yüksek olmasına rağmen, tülyum günümüzde bilimde ve endüstride nispeten yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır.
İlaç. Yumuşak gama radyasyonuna sahip olan tülyum izotopu tülyum-170, özellikle insan vücudunun geleneksel bir X-ışını makinesiyle ulaşılması zor olan bölgeleri için teşhis cihazları oluşturmak için kullanılır. Radyoaktif tülyum içeren bu radyo iletim cihazlarının tıbbi uygulamada kullanımı basit ve kolaydır.
Lazer malzemeleri. Tülyum iyonları kızılötesi lazer radyasyonu üretmek için kullanılır. Tülyum metal buharları, değişken frekanslı (dalga boyu) lazer radyasyonunu uyarmak için kullanılır. Tülyum, lazer malzemelerinin üretiminde ve ayrıca sentetik garnet üretiminde kullanılır.
Manyetik ortam. Tülyum metali, bilgi depolama ortamı oluşturmak amacıyla ferrogarnet üretmek için kullanılır.
TermoEMF malzemeleri. Tülyum monotelürid, termal dönüştürücülerin yüksek verimliliği ile yüksek düzeyde termoEMF'ye sahiptir; ancak, tülyumun termoelementler olarak yaygın kullanımı, yüksek maliyeti nedeniyle engellenmektedir.
Yarı iletkenler. Tülyum tellür, kurşun tellürün yarı iletken özelliklerini düzenlemek için bir değiştirici olarak kullanılır.
Nükleer güç. Tülyum borat, nötron radyasyonuna karşı koruma sağlamak amacıyla özel emayelere katkı maddesi olarak kullanılır.
Süperiletkenler. Tülyum bileşikleri, yüksek sıcaklıkta süper iletken malzemelerin bir parçasıdır.
Cam üretimi. Tülyum, katot ışın tüpleri için cam ve seramik üretiminde çeşitli oksit malzemelerin bir bileşenidir.
-
Bir atomun elektronik konfigürasyonu bir atomdaki elektronların düzeylere ve alt düzeylere göre dizilişini gösteren bir formüldür. Makaleyi inceledikten sonra elektronların nerede ve nasıl bulunduğunu öğrenecek, kuantum sayılarını tanıyacak ve bir atomun elektronik konfigürasyonunu numarasına göre oluşturabileceksiniz; makalenin sonunda bir element tablosu bulunmaktadır.
Neden elemanların elektronik konfigürasyonunu incelemeliyiz?
Atomlar bir yapı seti gibidir: Belli sayıda parça vardır, birbirlerinden farklıdırlar, ancak aynı türden iki parça kesinlikle aynıdır. Ancak bu yapım seti plastik olandan çok daha ilginç ve nedeni de bu. Yapılandırma yakınlarda kimin olduğuna bağlı olarak değişir. Örneğin hidrojenin yanında oksijen Belki suya dönüşür, sodyumun yanında gaza dönüşür, demirin yakınındayken tamamen pasa dönüşür. Bunun neden olduğu sorusunu yanıtlamak ve bir atomun diğerinin yanındaki davranışını tahmin etmek için aşağıda tartışılacak olan elektronik konfigürasyonu incelemek gerekir.
Bir atomda kaç elektron vardır?
Atom bir çekirdek ve onun etrafında dönen elektronlardan oluşur; çekirdek ise proton ve nötronlardan oluşur. Nötr durumda, her atomun elektron sayısı, çekirdeğindeki proton sayısına eşittir. Proton sayısı, elementin atom numarası ile belirlenir; örneğin, kükürtün 16 protonu vardır - periyodik tablonun 16. elementi. Altının 79 protonu var - periyodik tablonun 79. elementi. Buna göre kükürtün nötr durumda 16 elektronu, altının ise 79 elektronu vardır.
Elektron nerede aranır?
Elektronun davranışını gözlemleyerek belirli modeller elde edildi; bunlar kuantum sayılarıyla tanımlanır; toplamda dört tane vardır:
- Ana kuantum sayısı
- Yörünge kuantum numarası
- Manyetik kuantum sayısı
- Spin kuantum sayısı
Orbital
Ayrıca yörünge kelimesi yerine "orbital" terimini kullanacağız; yörünge, elektronun dalga fonksiyonudur, kabaca elektronun zamanının %90'ını geçirdiği bölgedir.
N - seviye
L - kabuk
M l - yörünge numarası
M s - yörüngedeki birinci veya ikinci elektronYörünge kuantum sayısı l
Elektron bulutunun incelenmesi sonucunda, enerji seviyesine bağlı olarak bulutun dört ana form aldığını buldular: bir top, dambıl ve diğer iki, daha karmaşık form. Artan enerjiye göre bu formlara s-, p-, d- ve f-kabuğu adı verilir. Bu kabukların her biri 1 (s üzerinde), 3 (p üzerinde), 5 (d üzerinde) ve 7 (f üzerinde) yörüngeye sahip olabilir. Yörünge kuantum sayısı, yörüngelerin bulunduğu kabuktur. S,p,d ve f yörüngeleri için yörünge kuantum sayısı sırasıyla 0,1,2 veya 3 değerlerini alır.
S kabuğunda bir yörünge vardır (L=0) - iki elektron
P kabuğunda üç yörünge vardır (L=1) - altı elektron
D kabuğunda beş yörünge vardır (L=2) - on elektron
F kabuğunda yedi yörünge vardır (L=3) - on dört elektronManyetik kuantum sayısı m l
P kabuğunda üç yörünge vardır ve bunlar -L'den +L'ye kadar sayılarla gösterilir, yani p kabuğu (L=1) için "-1", "0" ve "1" yörüngeleri vardır. . Manyetik kuantum sayısı m l harfiyle gösterilir.
Kabuğun içinde elektronların farklı yörüngelere yerleştirilmesi daha kolaydır, bu nedenle ilk elektronlar her bir yörüngeyi doldurur ve ardından her birine bir çift elektron eklenir.
D kabuğunu düşünün:
D kabuğu L=2 değerine karşılık gelir, yani beş yörünge (-2,-1,0,1 ve 2), ilk beş elektron M l =-2, M değerlerini alarak kabuğu doldurur. l =-1, M l =0 , M l =1,M l =2.Spin kuantum sayısı m s
Spin, bir elektronun kendi ekseni etrafında dönme yönüdür, iki yön vardır, dolayısıyla spin kuantum numarasının iki değeri vardır: +1/2 ve -1/2. Bir enerji alt seviyesi yalnızca zıt spinlere sahip iki elektron içerebilir. Spin kuantum sayısı m s ile gösterilir
Baş kuantum sayısı n
Ana kuantum sayısı enerji seviyesidir; şu anda her biri Arap rakamıyla gösterilen yedi enerji seviyesi bilinmektedir: 1,2,3,...7. Her seviyedeki mermi sayısı seviye numarasına eşittir: birinci seviyede bir mermi, ikinci seviyede iki mermi vardır, vb.
Elektron numarası
Yani herhangi bir elektron dört kuantum sayısıyla tanımlanabilir, bu sayıların kombinasyonu elektronun her konumu için benzersizdir, ilk elektronu alın, en düşük enerji seviyesi N = 1'dir, ilk seviyede bir kabuk vardır, Herhangi bir seviyedeki ilk kabuk bir top (s-kabuk) şeklindedir; L=0, manyetik kuantum sayısı yalnızca bir değer alabilir, M l =0 ve spin +1/2'ye eşit olacaktır. Eğer beşinci elektronu alırsak (hangi atomda olursa olsun), o zaman onun ana kuantum sayıları şöyle olacaktır: N=2, L=1, M=-1, spin 1/2.
Kusur tespiti. Radyoaktif izotop tülyum-170, hafif demir dışı metallerin ve bunların alaşımlarının yanı sıra 2 mm kalınlığa kadar ince çelik plakaların kusurlarının tespiti için kullanılır. 70 mm kalınlığa kadar olan alüminyum ürünler, tülyum-170 izotopu ile kolaylıkla taranabilmekte ve bu sayede içlerindeki en küçük kusurların tespit edilmesi mümkün olmaktadır. Bu durumda, tülyum gama radyasyonunu kullanan ve incelenen nesnenin yüksek kontrastlı görüntüsünü üreten bir fotoelektrik cihaz kullanılır. Tülyum-170, bir alüminyum ampul içine yerleştirilen ve daha sonra onunla birlikte kullanılan tülyum oksidin nötronlarla ışınlanmasıyla hazırlanır.