Tulio: proprietà, reazioni, usi

Il tulio ha numero atomico 69 ed è il tredicesimo e il penultimo elemento della serie dei lantanidi appartenente al 6° Periodo e al blocco f.

L’elemento non è rinvenuto in natura allo stato puro ma si trova in piccole quantità insieme ad altri elementi delle terre rare in alcuni minerali. Tra essi  la monazite ovvero del fosfato di cerio, lantanio, torio, neodimio e ittrio che contiene fino allo 0.007 % di tulio che è il meno abbondante delle terre rare.

Proprietà

E’ un metallo duttile e tenero che può essere tagliato con un coltello e ha una durezza nella scala di Mohs tra 2 e 3.

Il numero di ossidazione più comune del tulio è +3 ma può presentarsi anche con numero di ossidazione +2.
Viene ottenuto tramite tecniche di scambio ionico e di estrazione con solvente sebbene il tulio possa essere isolato mediante riduzione del suo ossido.

Il tulio fu scoperto dal chimico svedese Per Theodor Cleve nel 1879 che utilizzò lo stesso metodo usato da Carl Gustaf Mosander che isolò il lantanio, il terbio e l’erbio.
Partendo dall’ossido di erbio Cleve, dopo aver allontanato tutti i possibili contaminanti noti ottenne due specie una marrone che denominò holmia e l’altra verde che denominò thulia antico nome greco della Scandinavia.

In realtà queste specie non erano nuovi elementi ma i rispettivi ossidi di olmio e tulio.

Reazioni

Il tulio si solubilizza in acido solforico diluito e i suoi ioni conferiscono una colorazione verde alla soluzione:
2 Tm_(s) + 3 H₂SO_4(aq) → 2 Tm³⁺_(aq) + 3 SO₄^2-_(aq) + 3 H_2(g)

Annerisce all’aria e brucia rapidamente formando l’ossido:
4 Tm_(s) + 3 O_2(g) → 2 Tm₂O_3(s)

Reagisce con gli alogeni secondo la reazione generale:
2 Tm_(s) + 3 X_2(g)→ 2 TmX_3(s)

Gli alogenuri di fluoro e di bromo sono bianchi mentre quelli di cloro e di iodio sono gialli.

Reagisce lentamente con l’acqua fredda e rapidamente con quella calda per dare l’idrossido:
2 Tm_(s) + 6 H₂O_(l) → 2 Tm(OH)_3(aq) + 3 H_2(g)

Il tulio si presenta al 100% sotto forma dell’ isotopo stabile ¹⁶⁹Tm pertanto gli altri isotopi sono ottenuti sinteticamente. Un  esempio è l’isotopo radioattivo ¹⁷⁰Tm che viene prodotto bombardando il tulio in un reattore nucleare. Ha un’emivita di 128 giorni ed è usato come fonte portatile di X.

Usi

È usato per drogare il granato di ittrio e alluminio (YAG) che è un mezzo attivo nei laser a stato solido.

Il tulio è anche usato in leghe con altri metalli delle terre rare e nelle banconote in euro per la sua fluorescenza blu alla luce U.V. per evidenziare le falsificazioni.

A seguito di irradiazioni  emette raggi X. Di conseguenza, viene utilizzato in macchine a raggi X portatili che non necessitano di alimentazione esterna.