தூலியம்

தனிக்கட்டுரை: தூலியம் ஓரிடத்தான்கள்
ஓரி	இ.கி.வ	அரை வாழ்வு	சி.மு	சி.ஆ (MeV)	சி.வி
¹⁶⁷Tm	செயற்கை	9.25 d	ε	0.748	¹⁶⁷Er
¹⁶⁸Tm	செயற்கை	93.1 d	ε	1.679	¹⁶⁸Er
¹⁶⁹Tm	100%	Tm ஆனது 100 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது
¹⁷⁰Tm	செயற்கை	128.6 d	β^-	0.968	¹⁷⁰Yb
¹⁷¹Tm	செயற்கை	1.92 y	β^-	0.096	¹⁷¹Yb

மேற்கோள்கள்

தூலியம் அல்லது தியூலியம் (Thulium, ஆங்கில ஒலிப்பு θjuːliəm) என்பது ஒரு வேதியியல் தனிமம். இதன் தனிம அட்டவணைக் குறியீடு Tm என்பதாகும். தூலியத் தனிமத்தின் அணுவெண் 69, இதன் அணுக்கருவில் 100 நொதுமிகள் (நியூட்ரான்கள்) உள்ளன. தூலியம் லாந்த்தனைடுகளின் வரிசையைச் சேர்ந்த, அரிய கனிமங்கள் வரிசையில் உள்ள, மிகக் குறைவாகக் கிடைக்கும் தனிமங்களில் ஒன்று. இம் மாழை (உலோகம்), பார்ப்பதற்கு வெண்சாம்பல் நிறத்தில் இருக்கும். எளிதாக கத்தியை வைத்து நறுக்ககூடிய அளவுக்கும் மென்மையானது. தட்டி கொட்டி நீட்டி கம்பியாக்ககூடிய வளையக்கூடிய பண்புடைய பொருள். தூலியம் உலர்ந்த காற்றில் அரிப்புறாமல் ஓரளவிற்குத் தாங்கும் ஒரு தனிமம். பெரும்பாலும், இயற்கையில் கிடைக்கும் தூலியம் Tm-169 எனப்படும் நிலையான ஓரிடத்தானாகத்தான் உள்ளது.

பயன்பாடுகள்

• தூலியம் லேசர் ஒளி விளக்குகளில் பயன்படுகின்றது ஆனால் இப்பொருள் பிரித்தெடுக்க அதிக செலவாவதால் பயன்பாடுகள் குறைவு. • இடத்துக்கு இடம் எடுத்து செல்லவல்ல புதிர்க்கதிர் (X-ray) கருவிகளில் கதிரியக்கப் பொருளாக Tm-169 பயன்படுகின்றது. • உயர் வெப்பநிலையில் இயங்கும் மீகடத்திகளில் எதிர்மின் (cathode) முனையாக இயங்க இயிற்றியத்தை விட சிறந்த ஒரு பொருளாக இது பயன்படுகின்றது

வரலாறு

தூலிலத்தை பெர் தியொடோர் கிளீவ் என்னும் சுவீடிசிய வேதியொயலாளர் 1879 ல் கண்டுபிடித்தார். இவர் பிற அரிய கனிம ஆக்சைடுகளில் உள்ள மாசுப்பொருள்களைக் கண்டறிய முயன்ற பொழுது இக்கண்டுபிடிப்பு நிகழ்ந்தது. எர்பியா (Er2O3) எனப்படும் எர்பியம் ஆக்சைடில் உள்ள மாசுப்பொருள்களை நீக்க முயன்று கொண்டிருந்தார். அப்பொழுது இவர் இரு புதிய பொருள்களைக் கண்டார். அவற்றுள் ஒன்று பழுப்பு நிறமாகவும், மற்றது பச்சை நிறமாகவும் இருந்து. பழுப்பு நிறமாக இருந்த பொருள் பின்னர் ஹோல்மியம் ஆக்சைடு என்று அறியப்பட்டது. இதனை ஹோல்மியா என்று கிளீவ் அழைத்தார். ஆனால் பச்சையாக இருந்த பொருள் முன்னர் அறியாத ஒரு பொருளின் ஆக்சைடு என்று நினைத்தார்கள். இதனை தூலியா என்று அழைத்தார். தூலியா என்னும் இப்பெயர் சுகாந்தினேவியாவைச் (ஸ்காண்டினேவியாவைச்) சேர்ந்த, பழங்காலத்தில் இருந்தே அறியப்பெற்ற, தூலிஎன்னும் தீவின் பெயரடிப்படையில் சூட்டப்பட்டது. தூலியம் என்னும் இத்தனிமம் மிகவும் அரிதாகக் கிடப்பதால், பிரித்தெடுத்து தூய்மைப் படுத்தும் அளவுக்கு அதிகமாக முன்னிருந்த ஆய்வாளர்களுக்குக் கிடைக்கவில்லை. அமெரிக்காவில் உள்ள நியூ ஹாம்ஷயர் கல்லூரியில் பணி புரிந்த சார்லஸ் ஜேம்ஸ் (Charles James) பிரித்தானியர்தான் முதன்முதலாக தூலியத்தைத் தூய்மைப்படுத்தி பிரித்தெடுத்தார். இவர் முன்பு தான் கண்டுபிடித்த புரோமேட்டு வடித்தூமைப்படுத்தி படிகமாக்கும் முறையைப் பின்பற்றி தூலியத்தை பிரித்தெடுத்ததை கண்டுபிடிப்பை 1911இல் வெளியிட்டார். இவருக்கு சீரான தன்மையுடைய தூலியத்தைப் பெற 15,000 தனித்தனி படிமுறைகள் தேவைப்பட்டதாம் ^[1] மிகு தூய்மையான தூலியம் 1950களில்தான் விற்பனைக்கு வந்தது. மின்மவணு-பரிமாற்றம் வழி பிரிப்புமுறையில் (ion-exchange separation) இன்று மிகுதூய்மையான தூலியம் பிரித்தெடுக்கிறார்கள். அமெரிக்க பொட்டாஷ் அண்டு கெமிக்கல் நிறுவனத்தை சேர்ந்த லிண்டுசே கெமிக்கல் பிரிவு 99% அல்லது 99.9% தூய்மையான தூலியத்தை 1959 இல் ஒரு பவுண்டுக்கு $850 முதல் $900 என்னும் கணக்கில் விற்பனை செய்தார்கள். இன்றும் ஏறத்ததழ அதே பண மதிப்பு கொண்டுள்ளது. ஒரு கிராம் எடை தூலியம் பெற ஏறத்தாழ அமெரிக்க $4.50 அல்லது $5.00 பணம் தேவைப்படும்.

கிடைப்பு

இத்தனிமம் தூயமையாக இயற்கையில் கிடப்பது மிக அரிது, ஆனால் மிகச்சிறிதளவு சில அரிதாக கிடைக்கும் கனிமங்களில் கிடக்கின்றது. மோனாசைட்டு என்னும் கனிமத்தில் சற்றேறக்குறைய ~0.007% அளவு தூலியம் உள்ளது. ஆற்றுமனலில் கிடைக்கும் இந்த மோனாசைட்டை மின்மவணு-பரிமாற்றம் முறையைப் பின்பற்றி பிரித்தெடுக்கிறார்கள் (ion-exchange separation). தற்காலத்தில் தூலியம் பெரும்பாலும் சீனாவில் உள்ள சில களிமண்ணில் இருந்து ப்ரித்தெடுக்கிறார்கள்.

ஓரிடத்தான்கள்

இயற்கையில் கிடைக்கும் தூலியம் பெரும்பாலும் Tm-169 என்னும் நிலையான ஓரிடத்தானாக உள்ளது. இயற்கையில் கிடைக்கும் தூலிய ஓரிடத்தான் 100% Tm-169 ஆகும். இது தவிர 31 வகையான கதிரியக்க ஓரிடத்தான்களை வரையறை செய்துள்ளார்கள். Tm-171 என்னும் ஓரிடத்தானின் அரை-வாழ்வுக் காலம் 1.92 ஆண்டு, Tm-170 என்னும் ஓரிடத்தானின் அரை-வாழ்வுக் காலம் 128.6 நாட்கள். Tm-168 என்னும் ஓரிடத்தானின் அரை-வாழ்வுக் காலம் 93.1 நாட்கள்; அதேபோல Tm-167 என்னும் ஓரிடத்தானின் அரை-வாழ்வுக் காலம் வெறும் 9.25 நாட்கள்தாம். பிற கதிரியக்க ஓரிடத்தான்கள் யாவற்றின் அரை-வாழ்வுக் காலங்கள் 64 மணிநேரத்திற்கும் குறைவானது. இவற்றில் பெரும்பான்மையானவற்றின் அரை-வாழ்வுக் காலம் 2 மணித்துளிகளுக்கும் குறைவானது. தூலிய ஓரிடத்தான்களின் அணுநிறை (அணுத்திணிவு) 145.966 u (Tm-146) முதல் 176.949 u (Tm-177) வரையானதாக உள்ளது. Tm-169 வகையான நிலையான ஓரிடத்தானகாக மாறுமுன், முக்கியமான சிதைவு முறை எதிர்மின்னையைப் பற்றி நிகழ்வது. ஆனால் அதன் பின் முக்கியமான சிதைவு முறை பீட்டாப் பொருள் உமிழ்ந்து சிதவது. சிதைவில் முதன்மையானவை . Tm-169 வகையான நிலையான ஓரிடத்தானகாக மாறுமுன் முக்கியமான சிதைவு விளவுப் பொருள் அணுவெண் 68

இயற்பியல் பண்புகள்

தூய்மையான தூலியம் உலோகம் பளபளப்பானது. வெள்ளியைப் போல வெண்மை நிறங்கொண்டதாக உள்ளது. காற்றில் பட நேர்ந்தால் நிறம் மங்குகிறது. இதை கத்தியால் வெட்டலாம். தகடாக அடிக்கலாம். மோவின் கடினத்தன்மை மதிப்பு 2 முதல் 3 வரையாகும். தேவைக்கேற்றவாறு கம்பியாக நீட்டலாம். 32 கெல்வின் வெப்பநிலைக்கு கீழ் தூலியம் பெர்ரோ காந்தத் தன்மையும் 32 கெல்வின் முதல் 56 கெல்வின் வரை எதிர்பெர்ரோ காந்தத்தன்மையும் 56 கெல்வின் வெப்பநிலைக்கு மேல் பாரா காந்தத்தன்மையும் பெற்றுள்ளது. தூலியம் இரண்டு புறவேற்றுமை வடிவங்களில் காணப்படுகிறது. அவை, நாற்கோண α-Tm மற்றும் அதிக நிலைப்புத்தன்மை கொண்ட அறுகோண β-Tm என்பனவாகும்.

வேதியியல் பண்புகள்

தூலியம் காற்றில் மெல்ல நிறம் மங்குகிறது. 150° செல்சியசு வெப்பநிலையில் இது தீப்பற்றி எரிந்து தூலியம்(III) ஆக்சைடு உருவாகிறது.

4 Tm + 3 O₂ → 2 Tm₂O₃

தூலியம் மின்நேர் தன்மை கொண்டிருப்பதால் குளிர்ந்த நீருடன் மெல்ல வினைபுரிகிறது. சூடான நீருடன் விரைவாக வினைபுரிந்து தூலியம் ஐதராக்சைடு உருவாகிறது.

2 Tm (s) + 6 H₂O (l) → 2 Tm(OH)₃ (aq) + 3 H₂ (g)

தூலியம் அனைத்து ஆலசன்களுடனும் வினைபுரிகிறது. அறை வெப்பநிலையில் வினைகள் மெதுவாக நிகழ்கின்றன. ஆனால் 200 பாகை வெப்பநிலைக்கு மேல் வினைகள் தீவிரமாக நிகழ்கின்றன.

2 Tm (s) + 3 F₂ (g) → 2 TmF₃ (s) (white)

2 Tm (s) + 3 Cl₂ (g) → 2 TmCl₃ (s) (yellow)

2 Tm (s) + 3 Br₂ (g) → 2 TmBr₃ (s) (white)

2 Tm (s) + 3 I₂ (g) → 2 TmI₃ (s) (yellow)

நீர்த்த கந்தக அமிலத்தில் தூலியம் உடனடியாகக் கரைகிறது. வெளிர் பச்சை நிறத்தில் Tm(III) அயனிகளைக் கொண்ட கரைசல்கள் உருவாகின்றன. இவை [Tm(OH2)9]3+அணைவுகளாக காணப்படுகின்றன.

2 Tm (s) + 3 H₂SO₄ (aq) → 2 Tm³⁺ (aq) + 3 SO²⁻
₄ (aq) + 3 H₂ (g)

+2 மற்றும் +3 என்ற ஆக்சிசனேற்ற நிலைகளில் தூலியம் பொதுவாகக் காணப்படுகிறது. +3 என்ற ஆக்சிசனேற்ற நிலை மிகப்பொதுவான ஒன்றாக தூலியம் கரைசல்களில் காணப்படுகிறது. Tm3+ அயனியாக இது கரைசல்களில் காணப்படுகிறது. இந்நிலையில் தூலியம் அயனி ஒன்பது நீர் மூலக்கூறுகளால் சூழப்பட்டுள்ளது. Tm3+ அயனிகள் பிரகாசமான நீலநிறமாக ஒளிர்கின்றன. Tm2O3 என்ற ஒரே ஒரு ஆக்சைடு மட்டுமே அறியப்படுகிறது. இந்த ஆக்சைடு சில சமயங்களில் தூலியா என்ற பெயரால் அழைக்கப்படுகிறது. செவ்வூதா நிறத்தில் தூலியம்(II) சேர்மங்கள், தூலியம்(III) சேர்மங்களை ஒடுக்க வினைக்கு உட்படுத்தி தயாரிக்கப்படுகின்றன. புளோரைடு தவிர்த்த பிற ஆலைடுகள் தூலியம்(II) சேர்மங்களுக்கு உதாரணமாகும். TmCl3·7H2O மற்றும் Tm2(C2O4)3·6H2O போன்ற சில நீரேற்றம் பெற்ற தூலியம் சேர்மங்கள் பச்சை அல்லது பசுமை கலந்த வெண்மை நிறத்தில் காணப்படுகின்றன. தூலியம் டை குளோரைடு தண்ணீருடன் தீவிரமாக வினைபுரிகிறது. தூலியமும் சால்கோகெனைடுகளும் சேர்ந்து வினைபுரிந்து தூலியம் சால்கோனெனைடுகளைக் கொடுக்கின்றன. தூலியம் ஐதரசன் குளோரைடுடன் வினைபுரிந்து ஐதரசன் வாயுவையும் தூலியம் குளோரைடையும் கொடுக்கிறது. அதேபோல நைட்ரிக் அமிலத்துடன் வினைபுரிந்து இது தூலியம் நைட்ரேட்டைக் கொடுக்கிறது.Tm(NO3)3.

ஐசோடோப்புகள்

145Tm முதல் 179Tm. வரையிலான வீச்சில் தூலியத்தின் ஐசோடோப்புகள் காணப்படுகின்றன. அதிகமாகக் காணப்படும் 169Tm ஐசோடோப்பின் சிதையும் விதம் எலக்ட்ரான் பிடித்தல் ஆகும். சிதைவிற்குப் பின்னர் முதன்மையான சிதைவு விதம் பீட்டா உமிழ்வு ஆகும். 169Tm ஐசோடோப்பின் சிதைவுக்கு முன்னரான கதிரியக்கப் பொருள்கள் தனிமம் 68 இன் எர்பியம் ஐசோடோப்பு ஆகும். சிதைவிற்குப் பின்னரான கதிரியக்கப் பொருள் தனிமம் 70 இன் இட்டெர்பியம் ஐசோடோப்பு ஆகும். தூலியம்-169 என்ற ஐசோடோப்பு அதிகமாகக் கிடைக்கக்கூடியதும் அதிகநாள் நிலைப்புத் தன்மை கொண்டும் உள்ள ஐசோடோப்பு ஆகும். இந்த ஐசோடோப்பு மட்டுமே நிலைப்புத் தன்மை கொண்ட தூலியத்தின் ஐசோடோப்பு ஆகும். மேலும் இது ஆல்பா சிதைவு அடைந்து ஒல்மியம்-165 என்ற மிக நீண்ட அரை ஆயுட்காலம் கொண்டதனிமமாக முன்கணிக்கப்படுகிறது. தூலியம்-169 ஐசோடோப்பைத் தவிர்த்து நீண்ட அரை ஆயுட்காலத்தைக் கொண்ட ஐசோடோப்புகளாகக் கருதப்படுபவை தூலியம்-171 மற்றும் தூலியம் 170 போன்ற ஐசோடோப்புகள் ஆகும். தூலியம்-171 1.92 ஆண்டுகள் அரை ஆயுட்காலம் கொண்டுள்ளது. தூலியம்-170 ஐசோடோப்பு 128.6 நாட்கள் மட்டுமே அரை ஆயுட்காலத்தைக் கொண்டுள்ளது. பிற ஐசோடோப்புகள் அனைத்தும் சிலநிமிடங்களை மட்டுமே அரை ஆயுட் காலமாகக் கொண்டுள்ளன. 35 ஐசோடோப்புகளும் 26 அணுக்கரு மாற்றியங்களும் இதுவரை அறியப்பட்டுள்ளன. .

அடிக்குறிப்புகளும் உசாத்துணைகளும்

↑ James, Charles (1911). "Thulium I". J. Am. Chem. Soc. 33 (8): 1332–1344. doi:10.1021/ja02221a007.

லாஸ் ஆலமோஸ் நாடளாவிய ஆய்வகத்தின் வேதியியல் பிரிவு: அட்டவனை, தூலியம்
Guide to the Elements – Revised Edition, Albert Stwertka, (Oxford University Press; 1998) பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-19-508083-1
தனிமங்களில் தூலியம்

[1] James, Charles (1911). "Thulium I". J. Am. Chem. Soc. 33 (8): 1332–1344. doi:10.1021/ja02221a007.

[1]