imported>Wassermaus: “Seltenstes Lanthanoid” stand schon im vorangegangenen Kapitel - Redundanz entfernt

2025-08-09T10:25:01Z

“Seltenstes Lanthanoid” stand schon im vorangegangenen Kapitel - Redundanz entfernt

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{{Infobox Chemisches Element

| Name = Thulium
| Symbol = Tm
| Ordnungszahl = 69
| Serie = La
| Gruppe = La
| Periode = 6
| Block = f

| Aussehen = silbrig grau
| CAS = {{CASRN|7440-30-4}}
| EG-Nummer = 231-140-2
| ECHA-ID = 100.028.309
| Massenanteil = 0,19 ppm<ref name="Harry H. Binder">[[Harry H. Binder]]: ''Lexikon der chemischen Elemente.'' S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.</ref>

| Hauptquelle = <ref>Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus [https://www.webelements.com/thulium/ www.webelements.com (Thulium)] entnommen.</ref>
| Atommasse = 168,934218(6)<ref name="IUPAC">IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights: ''Standard Atomic Weights of 14 Chemical Elements Revised.'' In: ''Chemistry International.'' 40, 2018, S. 23, {{DOI|10.1515/ci-2018-0409}}.</ref>
| Atomradius = 175
| AtomradiusBerechnet = 222
| KovalenterRadius = 190
| VanDerWaalsRadius =
| Elektronenkonfiguration = <nowiki>[</nowiki>[[Xenon|Xe]]<nowiki>]</nowiki> 4[[F-Orbital|f]]13 6[[S-Orbital|s]]2
| Austrittsarbeit =
| Ionisierungsenergie_1 = {{ZahlExp|6,18431|suffix=(6)|post=[[Elektronenvolt|eV]]<ref name="NIST-ASD-thulium">{{NIST-ASD|thulium|Abruf=2020-06-13}}</ref>}} ≈ {{ZahlExp|596,7|post=[[Joule|kJ]]/[[mol]]<ref name="Webelements-thulium">{{Webelements|thulium|atoms|Abruf=2020-06-13}}</ref>}}
| Ionisierungsenergie_2 = {{ZahlExp|12,065|suffix=(20)|post=eV<ref name="NIST-ASD-thulium" />}} ≈ {{ZahlExp|1164,1|post=kJ/mol<ref name="Webelements-thulium" />}}
| Ionisierungsenergie_3 = {{ZahlExp|23,66|suffix=(3)|post=eV<ref name="NIST-ASD-thulium" />}} ≈ {{ZahlExp|2280|post=kJ/mol<ref name="Webelements-thulium" />}}
| Ionisierungsenergie_4 = {{ZahlExp|42,41|suffix=(4)|post=eV<ref name="NIST-ASD-thulium" />}} ≈ {{ZahlExp|4090|post=kJ/mol<ref name="Webelements-thulium" />}}
| Ionisierungsenergie_5 = {{ZahlExp|65,4|suffix=(3)|post=eV<ref name="NIST-ASD-thulium" />}} ≈ {{ZahlExp|6310|post=kJ/mol<ref name="Webelements-thulium" />}}

| Aggregatzustand = fest
| Modifikationen =
| Kristallstruktur = hexagonal
| Dichte = 9,318 g/cm3 (25 [[Grad Celsius|°C]])<ref name="Greenwood">N. N. Greenwood, A. Earnshaw: ''Chemie der Elemente.'' 1. Auflage. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1579.</ref>
| RefTempDichte_K =
| Mohshärte =
| Magnetismus = [[Paramagnetismus|paramagnetisch]] ([[Magnetische Suszeptibilität|''χm'']] = 0,017)<ref>Robert C. Weast (Hrsg.): ''CRC Handbook of Chemistry and Physics''. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.</ref>
| Schmelzpunkt_K = 1818
| Schmelzpunkt_C = 1545
| Siedepunkt_K = 2223 K<ref name="Zhang">Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: ''Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks.'' In: ''[[Journal of Chemical & Engineering Data]].'' 56, 2011, S. 328–337, [[doi:10.1021/je1011086]].</ref>
| Siedepunkt_C = 1950
| MolaresVolumen = 19,1 · 10−6
| Verdampfungswärme = 247 kJ·mol−1<ref name="Zhang" />
| Schmelzwärme = 16,8
| Dampfdruck =
| RefTempDampfdruck_K =
| Schallgeschwindigkeit =
| RefTempSchallgeschwindigkeit_K =
| SpezifischeWärmekapazität = 
| RefTempSpezifischeWärmekapazität_K =
| ElektrischeLeitfähigkeit = 1,477 · 106
| RefTempElektrischeLeitfähigkeit_K =
| Wärmeleitfähigkeit = 16,8
| RefTempWärmeleitfähigkeit_K =

| Oxidationszustände = +2, '''+3''', +4
| Normalpotential = −2,32 [[Volt|V]] (Tm3+ + 3 e− → Tm)
| Elektronegativität = 1,25
| Quelle GHS-Kz = <ref name="Sigma">{{Sigma-Aldrich|ALDRICH|263222|Name=Thulium, powder|Abruf=2017-04-26}}</ref>
| GHS-Piktogramme = Pulver{{GHS-Piktogramme|02|07}}
| GHS-Signalwort = Gefahr
| H = {{H-Sätze|228|319|335}}
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}
| P = {{P-Sätze|210|261|305+351+338}}
| Quelle P = <ref name="Sigma" />

| Isotope =
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Tm
| Massenzahl = 167
| NH = 0
| Halbwertszeit = 9,25 [[Tag|d]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektroneneinfang|ε]]
| Zerfallstyp1ZE = 0,748
| Zerfallstyp1ZP = [[Erbium|167Er]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Tm
| Massenzahl = 168
| NH = 0
| Halbwertszeit = 93,1 [[Tag|d]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektroneneinfang|ε]]
| Zerfallstyp1ZE = 0,257
| Zerfallstyp1ZP = [[Erbium|168Er]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Tm
| Massenzahl = 169
| NH = '''100'''
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Tm
| Massenzahl = 170
| NH = 0
| Halbwertszeit = 128,6 [[Tag|d]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betazerfall|β−]]
| Zerfallstyp1ZE = 0,314
| Zerfallstyp1ZP = [[Ytterbium|170Yb]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Tm
| Massenzahl = 171
| NH = 0
| Halbwertszeit = 1,92 [[Jahr|a]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betazerfall|β−]]
| Zerfallstyp1ZE = 1,880
| Zerfallstyp1ZP = [[Ytterbium|171Yb]]
}}
| NMREigenschaften =

}}

'''Thulium''' ist ein [[chemisches Element]] mit dem [[Elementsymbol]] Tm und der [[Ordnungszahl]] 69. Im [[Periodensystem]] steht es in der Gruppe der [[Lanthanoide]] und zählt damit auch zu den [[Metalle der Seltenen Erden|Metallen der Seltenen Erden]].

== Geschichte ==
Die Entdeckung des Thuliums erfolgte im Zuge der genaueren Untersuchungen des [[Gadolinit]]s und der daraus isolierbaren Elemente. [[Carl Gustav Mosander]] und anderen gelang es zunächst, Gadolinit in Erbinerde ([[Erbiumoxid]]), Terbinerde ([[Terbiumoxid]]) und Yttererde ([[Yttriumoxid]]) zu trennen. Die Erbinerde stellte sich bald darauf ebenfalls als Gemisch heraus, als zunächst durch [[Jean Charles Galissard de Marignac]] das [[Ytterbium]], dann durch [[Lars Fredrik Nilson]] das [[Scandium]] abgetrennt werden konnte.

1879 stellte [[Per Teodor Cleve]] durch Vergleich von [[Absorptionsspektrum|Absorptionsspektren]] verschiedener Proben, die beim Trennen von Erbium und Ytterbium entstanden waren, fest, dass diese bestimmte [[Absorptionsbande]]n in unterschiedlicher Stärke enthielten, also weitere Elemente enthalten sein müssten. Er identifizierte zwei Elemente, die er [[Holmium]] und Thulium nannte. Die charakteristische Absorptionsbande des Thuliums lag dabei bei 684 nm. Der Name Thulium wurde nach einem alten Namen von [[Skandinavien]] gewählt.<ref>Per Teodor Cleve: ''Sur deux nouveaux elements dans l’erbine.'' In: ''Comptes rendus.'' 89, 1879, S. 478–481 ({{Gallica|ID = bpt6k3046j|Seite= 478}}).</ref> Zwar hatte [[Jacques-Louis Soret]] schon vor Cleve die Absorptionsbanden für Thulium und Holmium entdeckt, jedoch nur ein neues Element („X“ genannt), das dem Holmium entsprach, identifiziert.<ref>Per Teodor Cleve: ''Sur l’erbine.'' In: ''Comptes rendus.'' 89, 1879, S. 708–709 ({{Gallica|ID= bpt6k3046j|Seite= 708}}).</ref>

Nach seiner Entdeckung des Thuliums versuchte Cleve 1880, reines [[Thuliumoxid]] zu erhalten, er konnte dieses jedoch nicht vollständig von Ytterbium trennen und daher nur eine ungefähre Atommasse bestimmen.<ref>Per Teodor Cleve: ''Sur le thulium.'' In: ''Comptes rendus.'' 91, 1880, S. 328–329 ({{Gallica| ID= bpt6k30485|Seite= 328}}).</ref> [[Charles James (Chemiker)|Charles James]] stellte 1911 erstmals reines Thuliumoxid durch Trennung der [[Bromate]] von Erbium, Thulium und Ytterbium dar.<ref>C. James: ''THULIUM I.'' In: ''Journal of the American Chemical Society.'' 33, 1911, S. 1332–1344, [[doi:10.1021/ja02221a007]].</ref>

Elementares Thulium wurde erstmals 1936 von [[Wilhelm Klemm (Chemiker)|Wilhelm Klemm]] und [[Heinrich Bommer]] erhalten. Sie gewannen das Metall durch Reduktion von [[Thulium(III)-chlorid]] mit [[Kalium]] bei 250 °C. Weiterhin bestimmten sie die [[Kristallstruktur]] und die magnetischen Eigenschaften des Metalls.<ref>W. Klemm, H. Bommer: ''Zur Kenntnis der Metalle der seltenen Erden.'' In: ''Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie.'' 231, 1937, S. 138–171, [[doi:10.1002/zaac.19372310115]].</ref>

== Vorkommen ==
Thulium ist auf der Erde ein seltenes Element, seine [[Liste der Häufigkeiten chemischer Elemente|Häufigkeit]] in der [[Kontinentale Erdkruste|kontinentalen Erdkruste]] beträgt etwa 0,52 [[Parts per million|ppm]]. Es ist damit abgesehen vom instabilen [[Promethium]] das seltenste Lanthanoid. Thulium ist jedoch häufiger als Elemente wie [[Iod]] oder [[Silber]].<ref name="CRC">{{CRC Handbook |Auflage=90 |Titel=Geophysics, Astronomy, and Acoustics; Abundance of Elements in the Earth's Crust and in the Sea |Kapitel=14 |Startseite=18 |Endseite= }}</ref>

Das Element kommt ausschließlich als Nebenbestandteil von verschiedenen Seltenerd-Mineralen, insbesondere von [[Yttererde]]n der schweren Lanthanoide vor. So enthält [[Monazit]] je nach Vorkommen 0,01–0,51 % Thulium, [[Xenotim]] bis zu 0,9 % des Elementes. Minerale mit dem Hauptbestandteil Thulium oder natürliches elementares Thulium sind nicht bekannt.<ref name="Ullmann">Ian McGill: ''Rear Earth Elements.'' In: ''[[Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie|Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry]].'' Wiley-VCH, Weinheim 2005, [[doi:10.1002/14356007.a22_607]].</ref>

Thulium ist zwar nur sehr aufwändig und teuer herzustellen, wird jedoch auch nur in sehr geringen Mengen eingesetzt. Darum wird die Versorgung mit Thulium nicht als kritisch angesehen.<ref>Harald Elsner: ''Kritische Versorgungslage mit schweren Seltenen Erden – Entwicklung „Grüner Technologien“ gefährdet?'' In: ''Commodity Top News.'' Nr. 36, 2011. [https://www.bgr.bund.de/DE/Gemeinsames/Produkte/Downloads/Commodity_Top_News/Rohstoffwirtschaft/36_kritische-versorgungslage.pdf?__blob=publicationFile&v=4 (pdf)]</ref>

== Gewinnung und Darstellung ==
Nach einer aufwändigen Abtrennung der anderen Thuliumbegleiter wird das Oxid mit Lanthan zum metallischen Thulium reduziert. Anschließend wird das Thulium absublimiert.

== Eigenschaften ==
[[Datei:Thulium sublimed dendritic and 1cm3 cube.jpg|mini|links|Thulium, sublimiert dendritisch]]
=== Physikalische Eigenschaften ===
Das silbergraue [[Seltene Erden|Metall der seltenen Erden]] ist sehr weich, gut dehnbar und schmiedbar.

=== Chemische Eigenschaften ===
In trockener Luft ist Thulium recht beständig, in feuchter Luft läuft es grau an. Bei höheren Temperaturen verbrennt es zum [[Sesquioxid]].

:<math>\mathrm{4\,Tm + 3\,O_2 \rightarrow 2\,Tm_2O_3}</math>

Mit Wasser reagiert es unter [[Wasserstoff]]entwicklung zum [[Hydroxide|Hydroxid]]. In Mineralsäuren löst es sich unter Bildung von Wasserstoff auf.

In seinen Verbindungen liegt es in der [[Oxidationsstufe]] +3 vor, die Tm3+-Kationen bilden in Wasser pastell-bläulich-grüne Lösungen.

<div style="clear:left;"></div>

== Verwendung ==
Neben einer minimalen Verwendung in Fernsehgeräten (zur Aktivierung der [[Leuchtstoff]]e auf der [[Bildschirm]]fläche) gibt es nur wenige kommerzielle Anwendungen:
* Aus Nuklearreaktoren ausgelagertes 170Tm dient als [[Röntgenstrahlung]]squelle ([[Gammastrahlung|Gammastrahler]] in der Materialprüfung)
* Thuliumdotiertes Yttriumtantalat oder Lanthanoxybromid (LaOBr) dient als [[Szintillator]] in [[Röntgenverstärkerfolie]]n oder [[Leuchtschirm]]en in der Röntgentechnik
* Thuliumdotiertes Calciumsulfat dient als Detektor in Personen[[dosimeter]]n zur Messung niedriger Strahlendosen
* Eine [[Dotierung]] mit [[Holmium]], [[Chrom]] und Thulium in einem [[Yttrium-Aluminium-Granat|YAG]]-Wirtskristall kann als diodengepumpter [[Festkörperlaser]] [[Infrarotstrahlung]] bei einer Wellenlänge von 2080 nm mit einem Gesamtwirkungsgrad von bis zu 10 % aussenden. Laseraktiv ist dabei das Holmium, Thulium dient zum Transfer der Anregungsenergie.
* Thuliumdotiertes Kieselglas als aktives Medium in Faserlasern (Wellenlänge 2 µm) wurde mit einem differentiellen Wirkungsgrad von 53,2 % bei einer Leistung > 1000 W betrieben.<ref>Thomas Ehrenreich, Ryan Leveille, Imtiaz Majid, Kanishka Tankala, Glen Rines, Peter Moulton: ''1-kW, All-Glass Tm:fiber Laser.'' SPIE Photonics West 2010: LASE Fiber Lasers VII: Technology, Systems, and Applications, Conference 7580, Session 16: Late-Breaking News, January 28, 2010.</ref> Es werden Pulsspitzenleistungen von bis zu 2 GW erreicht.<ref>''[https://www.effilas.de/content/dam/ilt/effilas/documents/NUKLEUS-PM-2-GW_student_award.pdf Jenaer Laserphysiker verzehnfachen Pulsspitzenleistung Thulium‐basierter Ultrakurzpusfaserlaser und erhalten Preis auf US‐amerikanischer Konferenz]''</ref>
* Verwendung findet es auch in Lasergeräten, die als [[Laserskalpell|chirurgische Skalpelle]] dienen (Urologie, [[Lithotripsie|Stein-]] und die Prostatabehandlung)<ref name=":0">{{Literatur |Autor=Hintermaier-Erhard, Gerd |Titel=Alles ist Chemie! : die chemischen Elemente und wie wir sie nutzen |Ort=München |Datum=2017 |ISBN=978-3-8310-3339-3}}</ref>

== Sicherheitshinweise ==
Thulium und Thuliumverbindungen sind gering toxisch. Thuliumstäube sind feuer- und explosionsgefährlich.

== Verbindungen ==
* [[Thulium(III)-oxid]] Tm2O3
* [[Thulium(III)-fluorid]] TmF3
* [[Thulium(III)-chlorid]] TmCl3
* [[Thulium(III)-bromid]] TmBr3
* [[Thulium(III)-iodid]] TmI3
* [[Thulium(III)-sulfat]] Tm2(SO4)3 · 8 H2O
* [[Thulium(III)-nitrat]] Tm(NO3)3 · 5 H2O

== Weblinks ==
{{Commonscat}}
{{Wiktionary}}
* {{RömppOnline|ID=RD-20-01654|Name=Thulium|Abruf=2015-01-03}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Periodensystem}}

{{Normdaten|TYP=s|GND=4185369-6|LCCN=sh/85/135103}}

Thulium - Versionsgeschichte

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