铥

化学名词解释：

铥 - 概述

铥为银白色金属，有延展性，质较软可用刀切开;熔点1545°C，沸点1947°C，密度9.3208。铥在空气中比较稳定;氧化铥为淡绿色晶体。铥的用途不多，主要是做金属卤素灯的添加剂。银白色金属，质软，熔点时具有高的蒸气压。溶于酸，能与水起缓慢化学作用。盐类(二价盐)氧化物都呈淡绿色。

铥 - 性质

元素名称：铥

元素原子量：168.9

原子体积：(立方厘米/摩尔)：18.1

元素在太阳中的含量：(ppm)：0.0002

元素在海水中的含量：(ppm)：大西洋表面 0.00000013

晶体结构：晶胞为六方晶胞。

晶胞参数：

a = 353.75 pm

b = 353.75 pm

c = 555.46 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 120°

地壳中含量：(ppm)：0.48

维氏硬度：520MPa

氧化态：Main Tm+3

电离能 (kJ /mol)

M - M+ 596.7

M+ - M2+ 1163

M2+ - M3+ 2285

M3+ - M4+ 4119

相对原子质量：168.934

常见化合价：+3

电负性：1.25

外围电子排布：4f13 6s2

核外电子排布：2,8,18,31,8,2

同位素及放射线：Tm-168[93.1d] Tm-169 Tm-170[128.6d] Tm-171[1.92y] Tm-172[2.65d]

电子亲合和能：0 KJ•mol-1

第一电离能：596.4 KJ•mol-1

第二电离能：1163 KJ•mol-1

第三电离能：0 KJ•mol-1

单质密度： 9.321 g/cm3

单质熔点： 1545.0 ℃

单质沸点： 1727.0 ℃

原子半径： 2.42 埃

离子半径： 1.09(+3) 埃

共价半径： 1.56 埃

铥 - 发现

发现人：克利夫(P.T.Cleve)

发现年代：1878年

发现过程：1878年，由克利夫(P.T.Cleve)发现的。

1842年莫桑德尔从钇土中分离出铒土和铽土后，不少化学家利用光谱分析鉴定，确定它们不是纯净的一种元素的氧化物，这就鼓励了化学家们继续去分离它们。在从氧化饵分离出氧化镱和氧化钪以后，1879年克利夫又分离出两个新元素的氧化物。其中一个被命名为thulium，以纪念克利夫的祖国所在地斯堪的纳维亚半岛(Thulia)，元素符号曾为Tu，今用Tm。随着铥以及其他一些稀土元素的发现，完成了发现稀土元素第三阶段的另一半。

铥 - 来源及用途

元素来源：由无水氟化铥TmF3用该还原制得;或用金属镧与铥氧化

物的混合物中蒸气硫制得。与其他稀土元素共存于硅铍钇矿、黑稀金矿、磷钇矿和独居石中。独居石含稀土元素的质量分数一般达50%，其中铥占0.007%。

元素用途：在核反应中照射169Tm,生成170Tm,半衰期为129天，这个同位素克发射出很强的X射线。用它来制造轻便的，不需电源的手提式X射线机，也用作磷光体活化剂。在便携式X射线机上使用放射性铥作射线源，这样可以不必使用电气设备。

名称由来：得名于斯堪的纳维亚半岛的旧称“Thule”。

铥 - 发现小史

铥是稀土金属中的一种。稀土是历史遗留的名称，从18世纪末叶开始被陆续发现。当时人们惯于把不溶于水的固体氧化物称作土，例如把氧化铝叫做陶土，氧化镁叫苦土。稀土是以氧化物状态分离出来，很稀少，因而得名稀土，稀土元素的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)至71(Lu)。它们的化学性质很相似，这是由于核外电子结构特点所决定的。它们一般均生成三价化合物。钪的化学性质与其它稀土差别明显，一般稀土矿物中不含钪。钷是从铀反应堆裂变产物中获得，放射性元素147Pm半衰期2.7年。过去认为钷在自然界中不存在，直到1965年，荷兰的一个磷酸盐工厂在处理磷灰石中，才发现了钷的痕量成分。

中国1968年将钷划入64种有色金属之外。 1787年瑞典人阿累尼斯(C.A.Arrhenius)在斯德哥尔摩(Stockholm)附近的伊特比(Ytterby)小镇上寻得了一块不寻常的黑色矿石，1794年芬兰化学家加多林(J.Gadolin)研究了这种矿石，从其中分离出一种新物质，三年后(1797年)，瑞典人爱克伯格(A.G.Ekeberg)证实了这一发现，并以发现地名给新的物质命名为Ytteia(钇土)。后来为了纪念加多林，称这种矿石为Gadolinite(加多林矿，即硅铍钇矿)。 1803年德国化学家克拉普罗兹(M.H.Klaproth)和瑞典化学家柏齐力阿斯(J.J.Berzelius)及希生格尔(W.Hisinger)同时分别从另一矿石(铈硅矿)中发现了另一种新的物质---铈土(Ceria)。1839年瑞典人莫桑得尔(C.G.Mosander)发现了镧和镨钕混合物(didymium)。

1885年奥地利人威斯巴克(A.V.Welsbach)从莫桑得尔认为是“新元素”的镨钕混合物中发现了镨和钕。1879年法国人布瓦普德朗(L.D.Boisbauder)发现了钐。1901年法国人德马尔赛(E.A.Demarcay)发现了铕。1880年瑞士马利纳克(J.C.G.De Marignac)发现了钆。1843年莫桑得尔发现了铽和铒。1886年布瓦普德朗发现了镝。1879年瑞典人克利夫(P.T.Cleve)发现了钬和铥。1974年美国人马瑞斯克(J.A.Marisky)等从铀裂产物中得到钷。1879年瑞典人尼尔松(L.F.Nilson)发现了钪。从1794年加多林分离出钇土至1947年制得钷，历时150多年。

铥 - 铥的性质

稀土金属的光泽介于银和铁之间。杂质含量对它们的性质影响很大，因而载于文献中物理性质常有明显差异。镧在6°K时是超导体。大多数稀土金属呈现顺磁性，钆在0℃时比铁具有更强的铁磁性。铽、镝、钬、铒等在低温下也呈现铁磁性。镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的

高蒸气压表现出稀土金属的物理性质有极大差异。钐、铕、钆的热中子吸收截面比广泛用于核反应堆控制材料的镉、硼还大。稀土金属具有可塑性，以钐和意为最好。除镱外，钇组稀土较铈组稀土具有更高的硬度。稀土金属的化学活性很强。当和氧作用时，生成稳定性很高的R2O3型氧化物(R表示稀土金属)。铈、镨、铽还生成CeO2、Pr6O11、TbO2型氧化物。它们的标准生成热和标准自由焓负值比钙、铝、镁氧化物的值还大。

稀土氧化物的熔点在2000℃以上，铕的原子半径最大，性质最活泼，在室温下暴露于空气中立即失去光泽，很快氧化成粉末。镧、铈是、镨、钕也易于氧化，在表面生成氧化物薄膜。金属钇、钆、镥的抗腐蚀性强，能较长时间地保持其金属光泽。稀土金属能以不同速率与水反应。铕与冷水剧烈反应释放出氢。铈组稀土金属在室温下与水反应缓慢，温度增高则反应加快。钇组稀土金属则较为稳定。稀土金属在高温下与卤素反应生成+2、+3、+4价的卤化物。无水卤化物吸水性很强，很容易水解生成ROX(X表示卤素)型卤氧化合物。稀土金属还能和硼、碳、硫、氢、氮反应生成相应的化合物。

铥 - 铥的资源

目前世界上已知的稀土矿物及含有稀土元素的矿物有250多种，稀土元素含量较高的矿物有60多种，有工业价值的不到10种。我国稀土资源极其丰富，其特点可概括为：储量大、品种全、有价值的元素含量高、分布广。中国稀土的工业储量(按氧化物计)是国外稀土工业储量的2.2倍。国外稀土资源集中在美国、印度、巴西、澳大利亚和苏联等国，工业储量(按氧化物计)为701.11万吨。

铥 - 铥的用途

稀土金属及其合金在炼钢中起脱氧脱硫作用，能使两者的含量降低到0.001%以下，并改变夹杂物的形态，细化晶粒，从而改善钢的加工性能，提高强度、韧性、耐腐蚀性和抗氧化性等。稀土金属及其合金用于制造球墨铸铁、高强灰铸铁和蠕墨铸铁，能改变铸铁中石墨的形态，改善铸造工艺，提高铸铁的机械性能。在青铜和黄铜冶炼中添加少量的稀土金属能提高合金的强度、延伸率、耐热性和导

电性。在铸造铝硅合金中添加1%-1.5%的稀土金属，可以提高高温强度。在铝合金导线中添加稀土金属，能提高抗张强度和耐腐蚀性。Fe-Cr-Al电热合金中添加0.3%的稀土金属，能提高抗氧化能力，增加电阻率和高温强度。在钛及其合金中添加稀土金属能细化晶粒，降低蠕变率，改善高温抗腐蚀性能。用铈族混合稀土氯化物和富镧稀土氯化物制备的微球分子筛，用于石油催化裂化过程。稀土金属和过渡金属复合氧化物催化剂用于氧化净化，能使一氧化碳和碳氢化物转化为二氧化碳和水。镨钕环烷—烷基铝—氯化烷基铝三元体系催化剂用于合成橡胶。

稀土抛光粉用于各种玻璃器件的抛光。单一的高纯稀土氧化物用于合成各种荧光体，如彩色电视红色荧光粉、投影电视白色荧光粉等荧光材料。稀土金属碘化物用于制造金属卤素灯，代替碳精棒电弧灯作照明光源。用稀土金属制备的稀土—钴硬磁合金，具有高剩磁、高矫顽力的优点。钇铁石榴石铁氧体是用高纯Y2O3和氧化铁制成单晶或多晶的铁磁材料。它们用于微波器件。高纯Gd2O3用于制备钇镓石榴石，它的单晶用作磁泡的基片。金属镧和镍制成的LaNi5贮氢材料，吸氢和放氢速度快，每摩尔LaNi5可贮存6.5—6.7摩尔氢。在原子能工业中，利用铕和钆的同位素的中子吸收截面大的特性，作轻水堆和快中子增殖堆的控制棒和中子吸收剂。稀土元素作为微量化肥，对农作物有增产效果。打火石是稀土发火合金的传统用途，目前仍是铈组稀土金属的重要用途。