థూలియం

థూలియం (Tm) పరమాణు సంఖ్య 69 కలిగిన రసాయన మూలకం. ఇది లాంథనైడ్ సిరీస్‌లో పదమూడవది, చివరి నుండి మూడవది. ఇతర లాంథనైడ్‌ల లాగానే దీనికి కూడా అత్యంత సాధారణ ఆక్సీకరణ స్థితి +3. ఇది ఆక్సైడ్లు, హాలైడ్లు తదితర సమ్మేళనాలలో కనిపిస్తుంది. అయితే, +2 ఆక్సీకరణ స్థితి కూడా స్థిరంగానే ఉంటుంది. సజల ద్రావణంలో, ఇతర చివరి లాంథనైడ్ల సమ్మేళనాల వలె, కరిగే థూలియం సమ్మేళనాలు తొమ్మిది నీటి అణువులతో సమన్వయ సముదాయాలను ఏర్పరుస్తాయి.

థూలియం, ₀₀Tm

థూలియం
Pronunciation	/ˈθjuːliəm/ ​(THEW-lee-əm)
Appearance	silvery gray
Standard atomic weight Ar°(Tm)
	168.934219±0.000005[1] 168.93±0.01 (abridged)[2]
థూలియం in the periodic table
Hydrogen Helium Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Ununtrium Flerovium Ununpentium Livermorium Ununseptium Ununoctium - ↑ Tm ↓ Md ఇర్బియం ← థూలియం → యిటెర్బియం
Group	మూస:Infobox element/symbol-to-group/format
Period	period 6
Block	f-block
Electron configuration	[Xe] 4f13 6s2
Electrons per shell	2, 8, 18, 31, 8, 2
Physical properties
Phase at STP	solid
Melting point	1818 K ​(1545 °C, ​2813 °F)
Boiling point	2223 K ​(1950 °C, ​3542 °F)
Density (near r.t.)	9.32 g/cm3
when liquid (at m.p.)	8.56 g/cm3
Heat of fusion	16.84 kJ/mol
Heat of vaporization	247 kJ/mol
Molar heat capacity	27.03 J/(mol·K)
Vapor pressure P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 1117 1235 1381 1570 (1821) (2217)
Atomic properties
Oxidation states	0,[3] +1,[4] +2, +3 (a basic oxide)
Electronegativity	Pauling scale: 1.25
Atomic radius	empirical: 176 pm
Covalent radius	190±10 pm
Spectral lines of థూలియం
Other properties
Natural occurrence	primordial
Crystal structure	​hexagonal close-packed (hcp)
Thermal expansion	(r.t.) (poly) 13.3 µm/(m⋅K)
Thermal conductivity	16.9 W/(m⋅K)
Electrical resistivity	(r.t.) (poly) 676 n Ω⋅m
Magnetic ordering	paramagnetic at 300 K
Young's modulus	74.0 GPa
Shear modulus	30.5 GPa
Bulk modulus	44.5 GPa
Poisson ratio	0.213
Vickers hardness	520 MPa
Brinell hardness	471 MPa
CAS Number	7440-30-4
History
Discovery	Per Teodor Cleve (1879)
First isolation	Per Teodor Cleve (1879)
Isotopes of థూలియం v e
Template:infobox థూలియం isotopes does not exist
Category: థూలియం view talk edit | references

రేడియోధార్మికంగా అస్థిరమైన ప్రోమేథియం తర్వాత భూమిపై ట్రేస్ పరిమాణంలో మాత్రమే కనిపించే థూలియం అతి తక్కువ సమృద్ధిగా ఉండే లాంథనైడ్లలో రెండవది. ఇది ప్రకాశవంతమైన వెండి-బూడిద రంగుతో సులభంగా వర్కబుల్ లోహం. ఇది చాలా మెత్తమ్నైనది, గాలిలో నెమ్మదిగా మసకబారుతుంది. అధిక ధర అరుదుగా ఉండే లభ్యత ఉన్నప్పటికీ, పోర్టబుల్ ఎక్స్-రే పరికరాలలో, కొన్ని సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్‌లలో థూలియంను రేడియేషన్ మూలంగా ఉపయోగిస్తారు. జీవుల్లో దీనికి ముఖ్యమైన పాత్రేమీ లేదు. విషం కాదు.

లక్షణాలు

భౌతిక లక్షణాలు

స్వచ్ఛమైన థూలియం లోహం ఒక ప్రకాశవంతమైన, వెండి మెరుపును కలిగి ఉంటుంది, ఇది గాలికి బహిర్గతం అయినప్పుడు మసకబారుతుంది. లోహాన్ని కత్తితో కోయవచ్చు. ఇది 2 నుండి 3 వరకు మొహ్స్ కాఠిన్యం కలిగి ఉంటుంది; అది సుతిమెత్తగా, సాగేలా ఉంటుంది. 32 K కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద థూలియం ఫెర్రో అయస్కాంతం, 32 - 56 K మధ్య యాంటీఫెరో మాగ్నెటిక్, 56 K పైన పారా అయస్కాంతం.

థూలియంకు రెండు ప్రధాన అలోట్రోప్‌ లున్నాయి. అవి: టెట్రాగనల్ α-Tm, మరింత స్థిరమైన హెక్సాగనల్ β-Tm. ^[5]

రసాయన లక్షణాలు

థూలియం గాలిలో నెమ్మదిగా మసకబారుతుంది. 150 °C వద్ద కాలిపోయి, థూలియం(III) ఆక్సైడ్ ఏర్పడుతుంది : ^[6]

4Tm + 3O₂ → 2Tm₂O₃

థూలియం చాలా ఎలక్ట్రోపోజిటివ్. చల్లటి నీటితో నెమ్మదిగాను, వేడి నీటితో చాలా త్వరగానూ చర్య జరిపి థూలియం హైడ్రాక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది:

2Tm_(s) + 6 H₂O_(l) → 2Tm(OH)_3(aq) + 3H_2(g)

థూలియం అన్ని హాలోజన్‌లతో చర్య జరుపుతుంది. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద చర్యలు నెమ్మదిగా ఉంటాయి, కానీ 200 °C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద చాలా చురుగ్గా ఉంటాయి :

2Tm_(s) + 3F_2(g) → 2TmF_3(s) (తెలుపు)

2Tm_(s) + 3Cl_2(g) → 2TmCl_3(s) (పసుపు)

2Tm_(s) + 3Br_2(g) → 2TmBr_3(s) (తెలుగు)

2Tm_(s) + 3I_2(g) → 2TmI_3(s) (పసుపు)

థూలియం పలుచని సల్ఫ్యూరిక్ యాసిడ్‌లో తక్షణమే కరిగి, లేత ఆకుపచ్చ Tm(III) అయాన్‌లను కలిగి ఉండే ద్రావణాలను ఏర్పరుస్తుంది.[Tm(OH₂)₉]³⁺ కాంప్లెక్స్‌లు: ^[7]

2Tm_(s) + 3H₂SO_4(aq) → 2Tm³⁺_(aq) + 3SO2−4_(aq) + 3H_2(aq)

ఐసోటోపులు

థూలియం యొక్క ఐసోటోప్‌లు ¹⁴⁵Tm నుండి¹⁷⁹Tm వరకు ఉంటాయి. అత్యంత సమృద్ధిగా ఉండే స్థిరమైన ¹⁶⁹Tm ఐసోటోప్‌కు ముందు జరిగే ప్రాథమిక క్షయం మోడ్ ఎలక్ట్రాన్ క్యాప్చర్. ఆ తర్వాతి ప్రాథమిక మోడ్ బీటా ఎమిషన్. ¹⁶⁹Tm కంటే ముందు ప్రాథమిక క్షయంలో ఏర్పడే ఉత్పత్తులు మూలకం 68 (ఎర్బియం) ఐసోటోప్‌లు, ప్రాథమిక ఉత్పత్తులు మూలకం 70 (యిటర్బియం) ఐసోటోప్‌లు.

థూలియం-169 అనేది థూలియం యొక్క ఏకైక ఆదిమ ఐసోటోప్. ఇది స్థిరంగా ఉండే ఏకైక థూలియం ఐసోటోప్; ఇది చాలా సుదీర్ఘమైన అర్ధ-జీవితంతో హోల్మియం -165కి ఆల్ఫా క్షయం చెందుతుందని అంచనా వేయబడింది. ^{[8] [9]} ఎక్కువ కాలం జీవించే రేడియో ఐసోటోప్‌లు థూలియం-171 (దీని అర్ధ జీవితం 1.92 సంవత్సరాలు), థూలియం-170 (128.6 రోజుల అర్ధ జీవితం). చాలా ఇతర ఐసోటోప్‌లు కొన్ని నిమిషాలు లేదా అంతకంటే తక్కువ అర్ధ జీవితాలను కలిగి ఉంటాయి. ^[10] థూలియంకు 35 ఐసోటోపులు, 26 న్యూక్లియర్ ఐసోమర్‌లు ఉన్నట్లు కనుగొన్నారు. ^[11] 169 పరమాణు ద్రవ్యరాశి యూనిట్ల కంటే తేలికైన థూలియం యొక్క చాలా ఐసోటోప్‌లు ఎలక్ట్రాన్ క్యాప్చర్ లేదా బీటా-ప్లస్ క్షయం ద్వారా క్షీణిస్తాయి. అయితే కొన్ని మాత్రం ముఖ్యమైన ఆల్ఫా క్షయం లేదా ప్రోటాన్ ఉద్గారాలను ప్రదర్శిస్తాయి. భారీ ఐసోటోపులు బీటా-మైనస్ క్షీణతకు లోనవుతాయి. ^[10]

అప్లికేషన్లు

లేజర్

హోల్మియం - క్రోమియం -థూలియం ట్రిపుల్-డోప్డ్ యట్రియం అల్యూమినియం గార్నెట్ (Ho:Cr:Tm:YAG, లేదాHo,Cr,Tm:YAG ) అనేది అధిక సామర్థ్యంతో కూడిన క్రియాశీల లేజర్ మాధ్యమ పదార్థం. ఇది 2080 nm లో ఇన్‌ఫ్రా-రెడ్‌లోప్రసరిస్తుంది. సైనిక అనువర్తనాలు, ఔషధం, వాతావరణ శాస్త్రంలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు. సింగిల్-ఎలిమెంట్ థూలియం-డోప్డ్ YAG (Tm:YAG) లేజర్‌లు 2010nm లో పనిచేస్తాయి.  థూలియం-ఆధారిత లేజర్‌ల తరంగదైర్ఘ్యం గాలిలో లేదా నీటిలో కనిష్ట గడ్డకట్టే లోతుతో, కణజాలం యొక్క ఉపరితల అబ్లేషన్‌కు చాలా ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది. ఇది లేజర్ ఆధారిత శస్త్రచికిత్స కోసం థూలియం లేజర్‌లను ఆకర్షణీయంగా చేస్తుంది.

మూలాలు

1. "Standard Atomic Weights: Thulium". CIAAW. 2021.
2. Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; et al. (2022-05-04). "Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry (in ఇంగ్లీష్). doi:10.1515/pac-2019-0603. ISSN 1365-3075.
3. Yttrium and all lanthanides except Ce and Pm have been observed in the oxidation state 0 in bis(1,3,5-tri-t-butylbenzene) complexes, see Cloke, F. Geoffrey N. (1993). "Zero Oxidation State Compounds of Scandium, Yttrium, and the Lanthanides". Chem. Soc. Rev. 22: 17–24. doi:10.1039/CS9932200017. and Arnold, Polly L.; Petrukhina, Marina A.; Bochenkov, Vladimir E.; Shabatina, Tatyana I.; Zagorskii, Vyacheslav V.; Cloke (2003-12-15). "Arene complexation of Sm, Eu, Tm and Yb atoms: a variable temperature spectroscopic investigation". Journal of Organometallic Chemistry. 688 (1–2): 49–55. doi:10.1016/j.jorganchem.2003.08.028.
4. La(I), Pr(I), Tb(I), Tm(I), and Yb(I) have been observed in MB₈⁻ clusters; see Li, Wan-Lu; Chen, Teng-Teng; Chen, Wei-Jia; Li, Jun; Wang, Lai-Sheng (2021). "Monovalent lanthanide(I) in borozene complexes". Nature Communications. 12 (1): 6467. doi:10.1038/s41467-021-26785-9. PMC 8578558. PMID 34753931.
5. Hammond, C. R. (2000). "The Elements". Handbook of Chemistry and Physics (81st ed.). CRC press. ISBN 0-8493-0481-4.
6. Catherine E. Housecroft; Alan G. Sharpe (2008). "Chapter 25: The f-block metals: lanthanoids and actinoids". Inorganic Chemistry, 3rd Edition. Pearson. p. 864. ISBN 978-0-13-175553-6.
7. "Chemical reactions of Thulium". Webelements. Retrieved 2009-06-06.
8. Emsley, John (2001). Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements. US: Oxford University Press. pp. 442–443. ISBN 0-19-850341-5.
9. Belli (2019). "Experimental searches for rare alpha and beta decays".
10. Sonzogni, Alejandro. "Untitled". National Nuclear Data Center. Archived from the original on 2020-11-21. Retrieved 2013-02-20. {{cite web}}: More than one of |archivedate= and |archive-date= specified (help); More than one of |archiveurl= and |archive-url= specified (help)
11. Emsley, John (2001). Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements. US: Oxford University Press. pp. 442–443. ISBN 0-19-850341-5.