69 Tm Tulio 168.934
Lantánido f-block Period 6

Tulio

Tm · Element 69

The rarest of the stable lanthanides, and a portable X-ray source when irradiated.

ESTADO A 20°C sólido
MASA ATÓMICA 168.934 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 4f¹³ 6s²

Estructura

El átomo de tulio

No es un diagrama de puntos sobre anillos, sino una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² para cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que hace posible el enlace químico.

Nube orbital

Valores medidos

Ficha de propiedades

Cada barra muestra dónde se sitúa tulio entre los 118 elementos para esa propiedad.

Físico

Densidad 9.32 g/cm³ 61%
Punto de Fusión 1818 K 78%
Punto de Ebullición 2223 K 47%
calor específico 0.16 J/g·K
Conductividad Térmica 16.9 W/m·K 43%

Atómico

Radio Atómico 176 pm 60%
radio covalente 189 pm
radio de Van der Waals 227 pm

Electrónico

Electronegatividad 1.25 26%
energía de ionización 596.3 kJ/mol 31%
Afinidad Electrónica 3.1 kJ/mol 3%

Presencia

Abundancia en la corteza 0.52 mg/kg 48%

Identidad

SímboloTm
Número atómico69
Masa atómica168.9342 u
CategoríaLantánido
Bloquef
Estructura cristalinahexagonal compacta
Estados de oxidación+2, +3
Descubrimiento1879
Descubierto porPer Teodor Cleve

Fuentes: pesos atómicos estándar de la IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Los valores marcados con ~ son predichos y no medidos.

Tamaño, a escala

How big is a tulio atom?

Radius 176 pm — that is 0.176 nm, so about 2841 million of them side by side would span a millimetre.

Intervalo térmico

Solid, liquid, gas — and when

Tulio is liquid over a 405 K window, from 1818 K to 2223 K.

Dónde se encuentra

Posición en la tabla

Tulio sits in the lanthanide series, printed below the main grid.

OTHER LANTÁNIDOS

All lantánidos

La historia

Qué es tulio y cómo lo descubrimos

The rarest of the stable lanthanides, and a portable X-ray source when irradiated.

The discovery of tulio

🔬 Triunfo analítico sueco

Descubierto por: Per Teodor Cleve en Uppsala, Suecia (1879)

Nombre derivado de: Thule, el nombre antiguo de Escandinavia

🧪 El desafío definitivo de la separación

El descubrimiento del tulio representa quizá el logro técnicamente más exigente de la química analítica del siglo XIX. Per Teodor Cleve, que trabajaba en la Universidad de Uppsala, ya había cod descubierto el holmio cuando sospechó que aún más elementos permanecían ocultos en las mezclas de tierras raras.

Partiendo de muestras de óxido de erbio que había purificado cuidadosamente, Cleve comenzó un proceso de separación extraordinariamente difícil en 1879. El desafío no tenía precedentes: separar elementos cuyas propiedades químicas diferían en menos de un 1 % requería técnicas analíticas situadas en los límites absolutos de la capacidad del siglo XIX.

⚗️ Dominio de la cristalización fraccionada

La técnica de separación de Cleve consistía en repetir la cristalización fraccionada de compuestos de erbio, y cada ciclo requería semanas para completarse. El proceso exigía una paciencia y una precisión excepcionales: variaciones de temperatura de apenas unos grados podían arruinar meses de trabajo.

Después de casi dos años de cristalización sistemática, Cleve observó que las fracciones más difíciles de cristalizar mostraban propiedades espectroscópicas claramente diferentes de las de los elementos de tierras raras conocidos. Las líneas verdes de absorción que observó nunca se habían descrito antes.

🔬 Confirmación espectroscópica

El avance decisivo llegó cuando Cleve sometió sus fracciones separadas a un análisis espectroscópico. Las características líneas verdes de emisión a 596 y 531 nanómetros proporcionaron una prueba definitiva de la existencia de un elemento nuevo. Estas firmas espectrales eran tan distintivas que otros químicos pudieron verificar de inmediato el descubrimiento de Cleve.

🌍 Tradición nórdica de nomenclatura

Cleve eligió el nombre "tulio" en honor a Thule, el antiguo nombre griego y romano de Escandinavia o de la región habitable más septentrional del mundo. Esto continuó la tradición nórdica de nombrar elementos de tierras raras descubiertos por químicos suecos.

⚗️ Dificultades de purificación

Incluso después de su descubrimiento, obtener compuestos puros de tulio siguió siendo extraordinariamente difícil. El primer óxido de tulio razonablemente puro no se preparó hasta 1911, más de 30 años después del descubrimiento inicial de Cleve. El tulio metálico no se aisló hasta 1950 mediante técnicas de intercambio iónico.

🏆 Legado científico

El enfoque sistemático de Cleve para la separación de tierras raras estableció metodologías que siguieron siendo estándar durante décadas. Su documentación meticulosa permitió a otros científicos reproducir y verificar su trabajo, fortaleciendo la confianza internacional en la existencia de estos elementos recién descubiertos.

🔬 Confirmación moderna

El elemento cuya separación exigió a Cleve su trabajo más difícil se ha convertido en uno de los elementos de tierras raras más valiosos para aplicaciones médicas. El papel del tulio en sistemas portátiles de rayos X que salvan vidas demuestra cómo descubrimientos aparentemente académicos del siglo XIX pueden adquirir una profunda importancia práctica décadas después.

Aplicaciones

Para qué se utiliza tulio

El elemento milagroso de la medicina

El tulio, el segundo lantánido estable más raro después del prometio, ha encontrado aplicaciones extraordinarias en tecnologías médicas que salvan vidas, a pesar de su extrema escasez. Este notable elemento se ha vuelto central para la obtención portátil de imágenes médicas y los procedimientos terapéuticos avanzados, demostrando que incluso los materiales más raros pueden tener un profundo impacto en la salud humana.

🏥 Revolución de los rayos X portátiles

Las fuentes de tulio-170 alimentan máquinas de rayos X compactas y portátiles que llevan la obtención de imágenes médicas a lugares remotos, zonas de desastre e instalaciones médicas de campaña. Estos dispositivos alimentados por radioisótopos pueden funcionar durante meses sin energía externa y proporcionan capacidades de diagnóstico que salvan vidas allí donde sería imposible desplegar o mantener equipos convencionales de rayos X.

A diferencia de los tubos de rayos X tradicionales, que requieren fuentes de alimentación de alto voltaje, las fuentes basadas en tulio son completamente autónomas y no necesitan mantenimiento. Los equipos médicos de emergencia, los sanitarios militares y los trabajadores de la salud de regiones en desarrollo dependen de estos sistemas portátiles para evaluar traumatismos, diagnosticar fracturas óseas y planificar cirugías de emergencia.

🎯 Terapia de precisión contra el cáncer

Las propiedades nucleares únicas del tulio-170 lo hacen excepcionalmente valioso para aplicaciones de radioterapia dirigida. El periodo de semidesintegración de 128 días del isótopo y sus características energéticas óptimas permiten dirigir la radiación con precisión hacia los tumores y minimizar el daño al tejido sano. Los oncólogos utilizan fuentes selladas de tulio-170 para tratar cánceres de piel, ya que su limitado alcance de penetración proporciona una localización perfecta de la dosis.

💡 Tecnología avanzada de iluminación

Los compuestos de tulio son componentes esenciales de las lámparas de descarga de halogenuros metálicos utilizadas en aplicaciones de iluminación especializada. Estas lámparas de alta intensidad producen una iluminación excepcionalmente brillante y equilibrada en color, crucial para la producción cinematográfica, la iluminación de estadios deportivos y las aplicaciones arquitectónicas donde es esencial una reproducción perfecta del color.

⚛️ Aplicaciones en investigación nuclear

Las propiedades nucleares únicas del tulio lo hacen valioso para la investigación científica, incluidos el análisis por activación neutrónica, los experimentos de física nuclear y los ensayos de materiales. Los reactores de investigación utilizan blancos de tulio para producir radioisótopos especializados destinados a aplicaciones médicas e industriales.

🔬 Investigación de superconductores de alta temperatura

Los científicos investigan compuestos basados en tulio para posibles aplicaciones superconductoras. Aunque todavía no son comercialmente viables, las propiedades electrónicas del tulio son prometedoras para la computación cuántica del futuro y la investigación de materiales avanzados.

🎖️ Aplicaciones militares y de seguridad

Las fuentes de tulio-170 proporcionan energía fiable y sin mantenimiento para equipos militares especializados, incluidos sistemas de rayos X de campaña, dispositivos de inspección de seguridad y equipos de detección radiológica. La estabilidad del isótopo y sus características de desintegración predecibles lo hacen ideal para situaciones de despliegue prolongado.

🌟 Aplicaciones que salvan vidas

  • 🚑 Medicina de emergencia: Máquinas portátiles de rayos X para traumatismos y respuesta ante desastres
  • 🏥 Tratamiento del cáncer: Radioterapia dirigida para cánceres cutáneos y superficiales
  • 🎬 Iluminación profesional: Lámparas de halogenuros metálicos de alta intensidad para cine y televisión
  • 🔬 Investigación médica: Fuentes de radioisótopos para estudios biomédicos
  • 🛡️ Sistemas de seguridad: Equipos de detección radiológica e inspección
  • ⚛️ Ciencia nuclear: Blancos de reactores de investigación y fuentes de neutrones

💎 Líder en un mercado ultranicho

A pesar de ser uno de los elementos de tierras raras menos abundantes, el tulio alcanza precios elevados ($2000-4000/kg) para aplicaciones especializadas en las que sus propiedades únicas son irreemplazables. Solo el mercado de isótopos médicos representa una demanda anual superior a $100 millones.

🌍 Impacto en la salud mundial

Los sistemas portátiles de rayos X alimentados por tulio han revolucionado la prestación de servicios de salud en regiones desatendidas. Estos dispositivos han permitido obtener imágenes médicas en lugares que van desde clínicas de la selva amazónica hasta estaciones de investigación antárticas, llevando diagnósticos avanzados a poblaciones antes inaccesibles.

📈 Creciente demanda médica

El envejecimiento de la población mundial y la ampliación del acceso a la atención sanitaria en los países en desarrollo impulsan una demanda creciente de tecnologías médicas basadas en tulio. Se proyecta que el mercado de rayos X portátiles crecerá entre un 8 y un 12 % anual hasta 2030.

🔬 Aplicaciones futuras

Continúa la investigación sobre aplicaciones del tulio, incluidos sensores cuánticos, sistemas avanzados de obtención de imágenes y terapias contra el cáncer de próxima generación. Las propiedades nucleares y electrónicas únicas del tulio siguen revelando nuevas posibilidades para aplicaciones médicas y científicas.

De dónde procede

Presencia natural

0.52 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 48% of elements

🌍 El lantánido estable más escaso

El tulio es el segundo elemento de tierras raras natural más raro, con una abundancia media en la corteza de solo 0.52 partes por millón, lo que lo hace más raro que el oro, el platino o cualquier otro lantánido estable, excepto el prometio. Esta extrema escasez convierte al tulio en uno de los elementos de tierras raras más caros y estratégicamente importantes.

🏔️ Fuentes minerales extremadamente limitadas

  • Arcillas de adsorción iónica: Yacimientos del sur de China con concentraciones elevadas de tierras raras pesadas
  • Xenotima: Mineral fosfatado raro de tierras raras pesadas (0.007% Tm₂O₃)
  • Monacita: Yacimientos de arena de playa con fosfato de torio (0.002% Tm₂O₃)
  • Euxenita: Mineral de óxido complejo en yacimientos de pegmatita

🌏 Centros de producción críticos

China (95% de la producción mundial): Los yacimientos de arcillas de adsorción iónica del sur de China representan prácticamente la única fuente comercial de tulio en todo el mundo. Estos yacimientos, formados por la meteorización de intrusiones graníticas durante millones de años, contienen las concentraciones naturales de tulio más altas conocidas.

Fuentes alternativas: Fuera de China no existe una producción significativa de tulio, lo que crea una vulnerabilidad extrema del suministro de esta materia prima crítica para isótopos médicos. Se recuperan pequeñas cantidades como subproductos de otras operaciones de tierras raras, pero los volúmenes siguen siendo insignificantes.

⚒️ Extracción ultracompleja

La separación del tulio representa uno de los procedimientos técnicamente más exigentes de la química analítica. Debido a los efectos de la contracción lantánida, el radio iónico del tulio difiere en menos de un 2 % del de los elementos adyacentes, por lo que se requieren cientos de etapas de separación para alcanzar una pureza adecuada para aplicaciones médicas.

La cromatografía de intercambio iónico con agentes quelantes especializados puede separar el tulio de otras tierras raras pesadas, pero la purificación completa hasta una pureza del 99.99% puede requerir más de 300 etapas individuales de separación, más que cualquier otro elemento de tierras raras.

📊 Estadísticas de producción

Se estima que la producción mundial de tulio es inferior a 50 toneladas anuales, y que la mayor parte del material se consume en China para aplicaciones nacionales. El comercio internacional de compuestos de tulio representa uno de los mercados de materias primas más pequeños por volumen, pero uno de los de mayor valor unitario.

♻️ Necesidad crítica de reciclaje

Dada la extrema escasez y el alto valor del tulio, el reciclaje de equipos médicos al final de su vida útil es cada vez más importante. Los procesos especializados de recuperación pueden recuperar tulio de fuentes portátiles de rayos X y generadores de isótopos médicos, aunque la infraestructura actual de reciclaje sigue siendo limitada.

🔬 Producción de isótopos

El tulio-170 para aplicaciones médicas se produce mediante la activación neutrónica del tulio-169 natural en reactores nucleares. Este proceso requiere material de alimentación de tulio altamente enriquecido, lo que aumenta aún más la importancia de unas tecnologías eficientes de separación y reciclaje.

🌊 Fuentes futuras

Las operaciones de minería en aguas profundas podrían acceder eventualmente a nódulos polimetálicos ricos en tulio, aunque los desafíos ambientales y técnicos siguen siendo considerables. Las tecnologías avanzadas de extracción podrían hacer viables para la recuperación de tulio yacimientos que antes no eran económicos.

Manejo

Seguridad

⚠️ Seguridad médica y radiológica

🟡 Peligro químico moderado y peligro radiológico alto

Los compuestos de tulio presentan peligros químicos moderados, pero los isótopos de tulio-170 requieren protocolos estrictos de seguridad radiológica debido a su uso en aplicaciones médicas. Los procedimientos de manipulación deben abordar tanto la toxicidad química como los riesgos de exposición a la radiación.

🥽 Equipos de protección esenciales

  • Protección contra la radiación: Se requieren delantales de plomo y dosímetros para manipular Tm-170
  • Protección ocular: Gafas de seguridad para trabajos químicos y gafas de vidrio plomado para trabajos con radioisótopos
  • Protección respiratoria: Respirador con filtro HEPA para manipular polvos
  • Protección de las manos: Guantes revestidos de plomo para manipular radioisótopos

☢️ Peligros radiológicos

Tulio-170: Emisor beta y gamma que requiere procedimientos de acceso controlado. Carga corporal máxima permitida: 0.4 μCi. Las aplicaciones con fuentes selladas requieren licencia y pruebas periódicas de fugas.

Principio ALARA: Todas las operaciones con tulio-170 deben seguir los principios de exposición a la radiación tan baja como sea razonablemente posible. Minimizar el tiempo de exposición, maximizar la distancia y utilizar un blindaje adecuado.

⚗️ Medidas de seguridad química

Control del polvo: El polvo de óxido de tulio puede causar irritación respiratoria. Mantener la exposición laboral por debajo de 5 mg/m³ como promedio ponderado en el tiempo.

Contacto con la piel: Evitar el contacto prolongado de la piel con compuestos de tulio, que pueden causar sensibilización en algunas personas.

🏥 Protocolos de aplicación médica

Las fuentes de tulio de grado médico requieren procedimientos especializados de manipulación, incluidas áreas de acceso controlado, monitorización de la radiación y planes de respuesta ante emergencias. Solo el personal capacitado y autorizado puede operar dispositivos médicos de tulio-170.

🚨 Procedimientos de emergencia

  • Incidente radiológico: Evacuar el área, notificar al responsable de seguridad radiológica y comprobar la contaminación del personal
  • Exposición química: Lavar las zonas afectadas con agua y quitarse la ropa contaminada
  • Inhalación: Trasladarse a un lugar con aire fresco y buscar atención médica inmediata
  • Daño de la fuente: Aplicar los procedimientos de emergencia establecidos en el plan institucional de seguridad radiológica

🗄️ Requisitos de almacenamiento

Las fuentes de tulio-170 requieren almacenamiento seguro en instalaciones autorizadas con blindaje adecuado, control de acceso y seguimiento del inventario. Los compuestos químicos deben almacenarse en condiciones frescas y secas, alejados de materiales incompatibles.

♻️ Protocolos de eliminación

Los residuos radiactivos de tulio deben eliminarse a través de empresas autorizadas de gestión de residuos radiactivos. Puede utilizarse el almacenamiento para desintegración en el caso de isótopos de vida corta. Los compuestos de tulio no radiactivos deben reciclarse debido a su extrema escasez y alto valor.

📊 Requisitos de monitorización

El personal que trabaja con tulio-170 requiere monitorización radiológica periódica, incluidos dosímetros de cuerpo entero y programas de bioensayo. La monitorización de las áreas debe detectar posibles fugas de radiación o contaminación.

Respuestas rápidas

Preguntas frecuentes sobre Tulio

What is Tulio?

Tulio (symbol Tm) is element 69 on the periodic table, a lantánido in period 6. The rarest of the stable lanthanides, and a portable X-ray source when irradiated. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of Tulio?

Tulio's ground-state electron configuration is [Xe] 4f¹³ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 31, 8, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of Tulio?

Tulio melts at 1818 K (1544.9 °C) and boils at 2223 K (1949.9 °C).

What is the atomic mass of Tulio?

The standard atomic weight of Tulio is 168.934 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is Tulio?

Tulio has a density of 9.32 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of tulio is about 9.3× heavier.

What is the electronegativity of Tulio?

Tulio has a Pauling electronegativity of 1.25. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.

Who discovered Tulio, and when?

Tulio was discovered in 1879 by Per Teodor Cleve. It is named after thule, the mythical far north.

How common is Tulio on Earth?

Tulio makes up about 0.52 mg/kg of the Earth's crust — genuinely rare, which is why it is expensive.