Thulium

Thulium - chemisches Zeichen Tm, Ordnungszahl 69 - ist ein silberweißes, sehr weiches, gut dehnbares und schmiedbares, hexagonal kristallisierendes, metallisches, chemisches Element aus der Gruppe der Lanthanoide (Seltene Erden).

Übersicht: Allgemeine Daten zum Thulium

Bezeichnung:Thulium Symbol:Tm Ordnungszahl:69 Atommasse:168,934218(6) u Periodensystem-Stellung:Lanthanoide, 6. Periode, f-Block. Gruppen-Zugehörigkeit:Seltene Erden. Entdeckung:1879 - Per Teodor Cleve. Bedeutung des Namens:Thule (griechischer Name für einen geheimnisvollen Ort bzw. Region in Skandinavien). Englischer Name:Thulium CAS-Nummer:7440-30-4 InChI-Key:FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N

Das Thulium-Atom

Das Tm-Atom - und damit das chemische Element Thulium - ist eindeutig durch die 69 positiv geladenen Protonen im Atomkern definiert. Für den elektrischen Ausgleich im ungeladenen Thulium-Atom sorgt die gleiche Anzahl an Elektronen.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Thulium-Isotope bzw. Thulium-Nuklide zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Elektronenkonfiguration

Symbol

Kurzform

[Xe] 4f¹³ 6s²

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE auf, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Thulium-Atom zu trennen.

1. IE:

6,18431 eV

2. IE:

12,05 eV

3. IE:

23,68 eV

4. IE:

42,7 eV

5. IE:

6. IE:

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Thulium-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p_1/2	2p_3/2
59390	10116	9617	8648

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p_1/2	3p_3/2	3d_3/2	3d_5/2
2307	2090	1885	1515	1468

NI	NII	NIII	NIV	NV	NVI	NVII
4s	4p_1/2	4p_3/2	4d_3/2	4d_5/2	4f_5/2	4f_7/2
470,9	385,9	332,6	175,5	175,5	-	4,6

OI	OII	OIII	OIV	OV
5s	5p_1/2	5p_3/2	5d_3/2	5d_5/2
54,7	31,8	25,0

Weitere Daten

Atomradius:222 pm (berechnet)
175 pm (empirisch, nach Slater) Kovalente Radien:190(10) pm (nach Cordero et al.)
164 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
131 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.) Van-der-Waals-Radius:200 pm Molvolumen:19,13 cm³ mol^-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ω_K: 0,945; ω_L1: 0,131; ω_L2: 0,231; ω_L3: 0,212 Coster-Kronig-Übergänge:F₁₂: 0,15; F₁₃: 0,306; F₂₃: 0,141 Termsymbol:²F_7/2

Ionenradius

Ionenradien der Tm(II)- und Tm(III)-Kationen in pm:

Ion	KoZ	I_effektiv	I_kristall	Anmerkungen
Tm²⁺ Tm²⁺ Tm³⁺ Tm³⁺	6 7 6 8	101 109 88 99	117 102

Spektrallinien des Thuliums

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Thuliums mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

Chemische Daten

Elektronegativität:1,25 nach PaulingElektronaffinität:1,029(22) eV bzw. 99(3) kJ mol^-1Oxidationsstufen:+3 (+2)

Standardpotentiale

Normalpotential des Thuliums:

E⁰ (V)	N_ox	Name Ox.	Ox.	e^-	⇔	Red.	Name Red.	N_ox
-2,4	+ II	Thulium(II)-Kation	Tm²⁺	+ 2 e^-	⇔	Tm	Thulium	0
-2,319	+ III	Thulium(III)-Kation	Tm³⁺	+ 3 e^-	⇔	Tm	Thulium	0
-2,2	+ III	Thulium(III)-Kation	Tm³⁺	+ e^-	⇔	Tm²⁺	Thulium(II)-Kation	+ II

Material- und physikalische Eigenschaften des Thuliums

Die nachfolgende Tabelle führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen Thulium-Metalls auf.

Schmelzpunkt:1545 °C Schmelzenthalpie (molar):16,84 kJ mol^-1 Siedepunkt:1950 °C Verdampfungsenthalpie:247 kJ mol^-1 Wärmekapazität:27,03 J mol^-1 K^-1 (molar)
0,16 J g^-1 K^-1 (spezifisch) Debye-Temperatur:200 K Thermische Leitfähigkeit:16,9 W m^-1 K^-1 Wärmeausdehnung:13,3 μm m^-1 K^-1 bei 25 °C Elektrische Leitfähigkeit:1,477 × 10⁶ A V^-1 m^-1 bei 20 °C Elektrischer Widerstand:676 nΩ m bei 20 °C Dichte:9,318 g cm^-3 bei 25 °C
8,56 g cm^-3 (flüssig, am Schmelzpunkt) Elastizitätsmodul:74 GPa (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):39,7 GPa 300 K Kompressibilität (isotherm):0,0252 GPa^-1 300 K Poisson-Zahl:0,213 (Querdehnzahl, dimensionslos) Kristallstruktur:hexagonal dichteste Packung - hcp Härte:nach Vickers: 0,52 GPa
nach Brinell: 0,471 GPa Magnetismus:paramagnetisch Magnetische Suszeptibilität:+25500 cm³ mol^-1 bei 18 °C Standard-Bildungsenthalpie:0,0 kJ mol^-1 (Feststoff, Kristall)
232,2 kJ mol^-1 (gasförmig) Gibbs Freie Enthalpie:197,5 kJ mol^-1 (gasförmig) Molare Standard-Entropie:74,0 J mol^-1 K^-1 (Feststoff, Kristall)
190,1 J mol^-1 K^-1 (gasförmig)

Geochemie, Vorkommen, Verteilung

Thulium ist nach Promethium das seltenste der in der Natur vorkommenden Seltenerdmetalle.

Erdkruste:0,52 mg kg^-1 (ppmw, bezogen auf die Masse) Erdmantel:71,7 ppb Meerwasser:0,00000017 mg L^-1 (ppmw, bezogen auf die Masse) Sonnensystem:0,000000038 (bezogen auf Silicium, Si=1)

Literatur und Quellen

[1] - Polly Arnold:
Thoroughly enthralling thulium.
In: Nature Chemistry, 2017, DOI 10.1038/nchem.2897.

Externe Informationsangebote

Gruppenelemente - Informationen

Lanthanoid Trennung
Gewinnung und Trennung von Lanthanoiden. FH Münster - Format: PDF

Lanthanoide
Allgemeines, Trennung, Gewinnung, Eigenschaften, 4f-Orbitale etc.. Universität Bielefeld

Lanthanoide
Vorlesungsmaterialien: Chemie der Metalle. Universität Freiburg

Lanthanoide
Entdeckung der Lanthanoide; Besonderheiten der Lanthanoide; Elektronenkonfigurationen; Ionenaustauscherverfahren; Lanthanoidenkontraktion; Oxidationsstufen; Verwendung. Universität Bayreuth

Einzelne Verbindungen

Thulium und Thuliumverbindungen
Chemikalien-Datenbank: physikalische und chemische Eigenschaften, Sicherheitsdatenblätter, kommerziell verfügbaren Stoffen und Verbindungen; verschiedene Suchkriterien einschließlich Struktursuche

Geochemie und Biogeochemie

Geochemie der Seltenen Erden
Umfassendes Vorlesungsskript - Format: PDF

Seltenerdmineralien
Auflistung und prozentuale Zusammensetzung der einzelnen in der Natur auftretenden, Seltene Erden enthaltenen Mineralien

Thuliumhaltige Minerale
Informationen zum Thulium und den Thuliummineralien. Mineralien Atlas

Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 15.05.2020.

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