69 Tm Tulio 168,934
Lantánido bloque-f Periodo 6

Tulio

Tm · Elemento 69 · Lantánido

El más raro de los lantánidos estables y una fuente portátil de rayos X cuando se irradia.

Estado a 20°C sólido
Masa atómica 168,934 u
Configuración electrónica[Xe] 4f¹³ 6s²

Estructura

El átomo de tulio

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

Nube orbital

Valores medidos

Ficha de propiedades

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

Física

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%

Atómica

Radio atómico 176 pm 61%
Radio covalente 189 pm
Radio de Van der Waals 227 pm

Electrónica

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 cristalinaestructura hexagonal compacta
Estados de oxidación+2, +3
Descubierto1879
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

¿Qué tamaño tiene el átomo de tulio?

Radio de 176 pm: es decir, 0,176 nm, por lo que aproximadamente 2,84 millones de ellos, uno al lado del otro, abarcarían un milímetro.

Intervalo térmico

Sólido, líquido, gas y cuándo

Tulio es líquido en un intervalo de 405 K, desde 1818 K hasta 2223 K.

Dónde se encuentra

Posición en la tabla

Tulio se encuentra en la serie lantánido, impresa debajo de la cuadrícula principal.

Otros Lantánidos

Todos los lantánidos

La historia

Qué es tulio y cómo lo descubrimos

El más raro de los lantánidos estables y una fuente portátil de rayos X cuando se irradia.

El descubrimiento de tulio

🔬 Triunfo analítico sueco

Descubridor: Per Teodor Cleve en Uppsala, Suecia (1879)

Nombre derivado de: Thule, el antiguo nombre 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 codescubierto el holmio cuando sospechó que aún quedaban más elementos ocultos en las mezclas de tierras raras.

En 1879, Cleve comenzó un proceso de separación extraordinariamente difícil a partir de muestras de óxido de erbio que había purificado cuidadosamente. El desafío no tenía precedentes: separar elementos cuyas propiedades químicas diferían en menos del 1% requería técnicas analíticas en el límite absoluto de las capacidades 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 en la elección del nombre

Cleve eligió el nombre «tulio» por 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 los 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 minuciosa 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 del siglo XIX aparentemente académicos pueden adquirir una importancia práctica profunda décadas más tarde.

Aplicaciones

Para qué se utiliza tulio

El elemento milagroso de la medicina

El tulio, el segundo lantánido estable menos abundante 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 impacto profundo en la salud humana.

🏥 Revolución de los rayos X portátiles

Las fuentes de tulio-170 alimentan máquinas compactas y portátiles de rayos X que llevan las 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, proporcionando capacidades diagnósticas 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 médicos militares y los trabajadores sanitarios 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 al tumor y minimizar el daño al tejido sano. Los oncólogos utilizan fuentes selladas de tulio-170 para tratar cánceres de piel, donde 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 cuanto al 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, incluido 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 como superconductores. Aunque todavía no son viables comercialmente, las propiedades electrónicas del tulio son prometedoras para la computación cuántica futura 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 de un mercado ultranicho

A pesar de ser uno de los elementos de tierras raras menos abundantes, el tulio alcanza precios elevados ($2000-4000/kg) en aplicaciones especializadas donde 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 sanitarios 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 cada vez mayor de tecnologías médicas basadas en tulio. Se prevé que el mercado de rayos X portátiles crezca 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 de la corteza terrestre · más abundante que el 48 % de los elementos

🌍 El lantánido estable más escaso

El tulio es el segundo elemento de tierras raras natural menos abundante, 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 fosfato 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 presente 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 mayores concentraciones naturales de tulio conocidas.

Fuentes alternativas: Fuera de China no existe una producción significativa de tulio, lo que crea una vulnerabilidad extrema del suministro de este material de partida fundamental 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 del 2% del de los elementos adyacentes, lo que requiere cientos de etapas de separación para alcanzar una pureza adecuada para aplicaciones médicas.

La cromatografía de intercambio iónico mediante agentes quelantes especializados puede separar el tulio de otras tierras raras pesadas, pero una 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 más elevados por valor unitario.

♻️ Necesidad crítica de reciclaje

Dada la extrema escasez y el alto valor del tulio, el reciclaje de equipos médicos fuera de servicio 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 destinado a aplicaciones médicas se produce mediante la activación neutrónica de 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 algún día 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 económicamente rentables.

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 radiológica: 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 polvo
  • 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. Límite máximo permisible en el organismo: 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 el principio de mantener la exposición a la radiación tan baja como sea razonablemente posible. Minimice el tiempo de exposición, maximice la distancia y utilice una protección adecuada.

⚗️ Medidas de seguridad química

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

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

🏥 Protocolos para aplicaciones médicas

Las fuentes de tulio de grado médico requieren procedimientos especializados de manipulación, incluidas zonas de acceso controlado, vigilancia 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: Evacúe la zona, notifique al responsable de seguridad radiológica y compruebe si el personal está contaminado
  • Exposición química: Lave las zonas afectadas con agua y quítese la ropa contaminada
  • Inhalación: Trasládese a un lugar con aire fresco y busque atención médica inmediata
  • Daño de la fuente: Implemente los procedimientos de emergencia conforme al 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 mediante empresas autorizadas de gestión de residuos radiactivos. Para los isótopos de vida corta puede utilizarse el almacenamiento para desintegración. 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 vigilancia radiológica periódica, incluidos programas de dosimetría de cuerpo entero y bioensayos. La monitorización de las zonas debe detectar posibles fugas de radiación o contaminación.

Respuestas rápidas

Preguntas frecuentes sobre Tulio

¿Qué es Tulio?

Tulio (símbolo Tm) es el elemento 69 de la tabla periódica, un Lantánido del periodo 6. El más raro de los lantánidos estables y una fuente portátil de rayos X cuando se irradia. A temperatura ambiente es un sólido.

¿Cuál es la configuración electrónica de Tulio?

La configuración electrónica en estado fundamental de Tulio es [Xe] 4f¹³ 6s², con 6 capas ocupadas y la distribución 2, 8, 18, 31, 8, 2.

¿Cuáles son los puntos de fusión y ebullición de Tulio?

Tulio se funde a 1818 K (1544.9 °C) y hierve a 2223 K (1949.9 °C).

¿Cuál es la masa atómica de Tulio?

La masa atómica estándar de Tulio es 168.934 u. Es un promedio ponderado de sus isótopos naturales, por lo que rara vez es un número entero.

¿Qué densidad tiene Tulio?

Tulio tiene una densidad de 9.32 g/cm³. El agua tiene una densidad de 1.0 g/cm³, por lo que un bloque de Tulio es aproximadamente 9.3 veces más pesado.

¿Cuál es la electronegatividad de Tulio?

Tulio tiene una electronegatividad de Pauling de 1.25. La escala va de 0.70 (francio, el que menos atrae a los electrones) a 3.98 (flúor, el que más). Los valores de esta franja intermedia tienden a formar enlaces covalentes en lugar de enlaces fuertemente iónicos.

¿Quién descubrió Tulio y cuándo?

Tulio fue descubierto en 1879 por Per Teodor Cleve. Recibe su nombre de thule, el lejano norte mítico.

¿Qué tan común es Tulio en la Tierra?

Tulio constituye aproximadamente 0.52 mg/kg de la corteza terrestre; es realmente raro, por lo que resulta caro.