69 Tm Túlio 168.934
Lantanídeo f-block Period 6

Túlio

Tm · Element 69

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

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

Estrutura

O átomo de túlio

Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para girar. Azul e violeta marcam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.

Nuvem orbital

Valores medidos

Ficha de propriedades

Cada barra mostra onde túlio se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.

Física

Densidade 9.32 g/cm³ 61%
Ponto de Fusão 1818 K 78%
Ponto de Ebulição 2223 K 47%
calor específico 0.16 J/g·K
Condutividade Térmica 16.9 W/m·K 43%

Atômica

Raio Atômico 176 pm 60%
raio covalente 189 pm
raio de Van der Waals 227 pm

Eletrónica

Eletronegatividade 1.25 26%
energia de ionização 596.3 kJ/mol 31%
Afinidade Eletrônica 3.1 kJ/mol 3%

Ocorrência

Abundância na crosta 0.52 mg/kg 48%

Identidade

SímboloTm
Número atômico69
Massa atómica168.9342 u
CategoriaLantanídeo
Blocof
Estrutura cristalinahexagonal compacta
Estados de oxidação+2, +3
Descoberto1879
Descoberto porPer Teodor Cleve

Fontes: massas atômicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, não medidos.

Tamanho, em escala

How big is a túlio atom?

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

Faixa térmica

Solid, liquid, gas — and when

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

Onde está

Posição na tabela

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

OTHER LANTANÍDEOS

All lantanídeos

A história

O que é túlio e como o encontramos

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

The discovery of túlio

🔬 Triunfo analítico sueco

Descoberto por: Per Teodor Cleve em Uppsala, Suécia (1879)

Nomeado em homenagem a: Thule, o antigo nome da Escandinávia

🧪 O desafio definitivo da separação

A descoberta do túlio representa talvez a realização tecnicamente mais exigente da química analítica do século XIX. Per Teodor Cleve, trabalhando na Universidade de Uppsala, já havia codescoberto o hólmio quando suspeitou que ainda mais elementos permaneciam ocultos nas misturas de terras raras.

Começando com amostras de óxido de érbio que havia purificado cuidadosamente, Cleve iniciou um processo de separação extraordinariamente difícil em 1879. O desafio era sem precedentes: separar elementos cujas propriedades químicas diferiam em menos de 1% exigia técnicas analíticas nos limites absolutos da capacidade do século XIX.

⚗️ Domínio da cristalização fracionada

A técnica de separação de Cleve envolvia a cristalização fracionada repetida de compostos de érbio, com cada ciclo levando semanas para ser concluído. O processo exigia paciência e precisão excepcionais: variações de temperatura de apenas alguns graus poderiam arruinar meses de trabalho.

Após quase dois anos de cristalização sistemática, Cleve observou que as frações mais difíceis de cristalizar apresentavam propriedades espectroscópicas nitidamente diferentes das dos elementos de terras raras conhecidos. As linhas verdes de absorção que observou nunca haviam sido relatadas.

🔬 Confirmação espectroscópica

O avanço decisivo ocorreu quando Cleve submeteu suas frações separadas à análise espectroscópica. As linhas de emissão verdes características em 596 e 531 nanômetros forneceram uma prova definitiva da existência de um novo elemento. Essas assinaturas espectrais eram tão distintas que outros químicos puderam verificar imediatamente a descoberta de Cleve.

🌍 Tradição nórdica de nomenclatura

Cleve escolheu o nome "túlio" em homenagem a Thule, o antigo nome grego e romano da Escandinávia ou da região habitável mais ao norte do mundo. Isso deu continuidade à tradição nórdica de nomear elementos de terras raras descobertos por químicos suecos.

⚗️ Dificuldades de purificação

Mesmo após sua descoberta, obter compostos puros de túlio continuou sendo extraordinariamente difícil. O primeiro óxido de túlio razoavelmente puro só foi preparado em 1911, mais de 30 anos após a descoberta inicial de Cleve. O túlio metálico só foi isolado em 1950, usando técnicas de troca iônica.

🏆 Legado científico

A abordagem sistemática de Cleve para a separação de terras raras estabeleceu metodologias que permaneceram padrão durante décadas. Sua documentação minuciosa permitiu que outros cientistas reproduzissem e verificassem seu trabalho, consolidando a confiança internacional na existência desses elementos recém-descobertos.

🔬 Validação moderna

O elemento que exigiu o trabalho de separação mais difícil de Cleve tornou-se um dos elementos de terras raras mais valiosos para aplicações médicas. O papel do túlio em sistemas portáteis de raios X que salvam vidas demonstra como descobertas aparentemente acadêmicas do século XIX podem adquirir profunda importância prática décadas depois.

Aplicações

Para que túlio é usado

O elemento milagroso da medicina

O túlio, o segundo lantanídeo estável mais raro depois do promécio, encontrou aplicações extraordinárias em tecnologias médicas que salvam vidas, apesar de sua extrema escassez. Esse elemento notável tornou-se indispensável para a obtenção portátil de imagens médicas e procedimentos terapêuticos avançados, provando que até os materiais mais raros podem ter um impacto profundo na saúde humana.

🏥 Revolução da radiografia portátil

Fontes de túlio-170 alimentam aparelhos compactos e portáteis de raios X que levam a obtenção de imagens médicas a locais remotos, zonas de desastre e instalações médicas de campanha. Esses dispositivos alimentados por radioisótopos podem funcionar durante meses sem energia externa, proporcionando recursos diagnósticos que salvam vidas onde seria impossível instalar ou manter equipamentos convencionais de raios X.

Ao contrário dos tubos tradicionais de raios X, que exigem fontes de alimentação de alta tensão, as fontes à base de túlio são totalmente autossuficientes e não exigem manutenção. Equipes médicas de emergência, médicos militares e profissionais de saúde em regiões em desenvolvimento dependem desses sistemas portáteis para avaliação de traumas, diagnóstico de fraturas ósseas e planejamento de cirurgias de emergência.

🎯 Terapia de precisão contra o câncer

As propriedades nucleares únicas do túlio-170 fazem dele um material excepcionalmente valioso para aplicações de radioterapia direcionada. A meia-vida de 128 dias do isótopo e suas características energéticas ideais permitem atingir tumores com precisão, minimizando os danos aos tecidos saudáveis. Oncologistas usam fontes seladas de túlio-170 no tratamento de cânceres de pele, nos quais seu alcance limitado de penetração proporciona uma localização perfeita da dose.

💡 Tecnologia avançada de iluminação

Compostos de túlio são componentes essenciais de lâmpadas de descarga de halogenetos metálicos usadas em aplicações de iluminação especializada. Essas lâmpadas de alta intensidade produzem uma iluminação excepcionalmente brilhante e equilibrada em termos de cor, fundamental para a produção cinematográfica, a iluminação de arenas esportivas e aplicações arquitetônicas nas quais a reprodução perfeita das cores é essencial.

⚛️ Aplicações em pesquisa nuclear

As propriedades nucleares únicas do túlio o tornam valioso para pesquisas científicas, incluindo análise por ativação de neutrões, experimentos de física nuclear e testes de materiais. Reatores de pesquisa usam alvos de túlio para produzir radioisótopos especializados para aplicações médicas e industriais.

🔬 Pesquisa de supercondutores de alta temperatura

Cientistas investigam compostos à base de túlio para possíveis aplicações em supercondutores. Embora ainda não sejam comercialmente viáveis, as propriedades eletrônicas do túlio são promissoras para a computação quântica do futuro e a pesquisa de materiais avançados.

🎖️ Aplicações militares e de segurança

Fontes de túlio-170 fornecem energia confiável e sem necessidade de manutenção para equipamentos militares especializados, incluindo sistemas de raios X de campanha, dispositivos de inspeção de segurança e equipamentos de detecção radiológica. A estabilidade do isótopo e suas características previsíveis de decaimento o tornam ideal para cenários de implantação de longo prazo.

🌟 Aplicações que salvam vidas

  • 🚑 Medicina de emergência: Aparelhos portáteis de raios X para traumas e resposta a desastres
  • 🏥 Tratamento do câncer: Radioterapia direcionada para cânceres de pele e superficiais
  • 🎬 Iluminação profissional: Lâmpadas de halogenetos metálicos de alta intensidade para cinema e televisão
  • 🔬 Pesquisa médica: Fontes de radioisótopos para estudos biomédicos
  • 🛡️ Sistemas de segurança: Equipamentos de detecção radiológica e inspeção
  • ⚛️ Ciência nuclear: Alvos de reatores de pesquisa e fontes de neutrões

💎 Líder de um mercado ultranicho

Apesar de ser um dos elementos de terras raras menos abundantes, o túlio alcança preços premium ($2000-4000/kg) em aplicações especializadas nas quais suas propriedades únicas são insubstituíveis. Somente o mercado de isótopos médicos representa uma demanda anual superior a $100 milhões.

🌍 Impacto na saúde global

Os sistemas portáteis de raios X alimentados por túlio revolucionaram a prestação de serviços de saúde em regiões desfavorecidas. Esses dispositivos possibilitaram a obtenção de imagens médicas em locais que vão de clínicas na floresta amazônica a estações de pesquisa antárticas, levando diagnósticos avançados a populações antes inalcançáveis.

📈 Crescente demanda médica

O envelhecimento da população mundial e a expansão do acesso à saúde nos países em desenvolvimento impulsionam a crescente demanda por tecnologias médicas à base de túlio. O mercado de raios X portáteis deverá crescer de 8 a 12% ao ano até 2030.

🔬 Aplicações futuras

As pesquisas sobre aplicações do túlio continuam, incluindo sensores quânticos, sistemas avançados de obtenção de imagens e terapias contra o câncer de próxima geração. As propriedades nucleares e eletrônicas únicas do túlio continuam revelando novas possibilidades para aplicações médicas e científicas.

De onde vem

Ocorrência natural

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

🌍 O lantanídeo estável mais raro

O túlio é o segundo elemento de terras raras natural mais raro, com uma abundância média na crosta de apenas 0.52 partes por milhão, sendo mais raro que o ouro, a platina ou qualquer outro lantanídeo estável, exceto o promécio. Essa extrema escassez faz do túlio um dos elementos de terras raras mais caros e estrategicamente importantes.

🏔️ Fontes minerais extremamente limitadas

  • Argilas de adsorção iônica: Depósitos no sul da China com concentrações elevadas de elementos de terras raras pesados
  • Xenotima: Mineral raro de fosfato de terras raras pesadas (0.007% Tm₂O₃)
  • Monazita: Depósitos de areia de praia de fosfato de tório (0.002% Tm₂O₃)
  • Euxenita: Mineral de óxido complexo em depósitos de pegmatito

🌏 Centros críticos de produção

China (95% da produção global): Os depósitos de argilas de adsorção iônica do sul da China representam praticamente a única fonte comercial de túlio no mundo. Esses depósitos, formados pelo intemperismo de intrusões de granito ao longo de milhões de anos, contêm as maiores concentrações naturais de túlio conhecidas.

Fontes alternativas: Não há produção significativa de túlio fora da China, criando extrema vulnerabilidade no fornecimento desse material de origem crítico para isótopos médicos. Pequenas quantidades são recuperadas como subprodutos de outras operações de terras raras, mas os volumes continuam insignificantes.

⚒️ Extração ultracomplexa

A separação do túlio representa um dos procedimentos tecnicamente mais desafiadores da química analítica. Devido aos efeitos da contração dos lantanídeos, o raio iônico do túlio difere em menos de 2% do dos elementos adjacentes, exigindo centenas de etapas de separação para alcançar uma pureza adequada às aplicações médicas.

A cromatografia de troca iônica que utiliza agentes quelantes especializados pode separar o túlio de outros elementos de terras raras pesados, mas a purificação completa até 99.99% de pureza pode exigir mais de 300 etapas individuais de separação, mais do que para qualquer outro elemento de terras raras.

📊 Estatísticas de produção

A produção global de túlio é estimada em menos de 50 toneladas por ano, sendo a maior parte do material consumida na China para aplicações domésticas. O comércio internacional de compostos de túlio representa um dos menores mercados de commodities em volume, mas um dos maiores em valor unitário.

♻️ Necessidade crítica de reciclagem

Dada a extrema escassez e o alto valor do túlio, a reciclagem de equipamentos médicos no fim da vida útil está se tornando cada vez mais importante. Processos especializados de recuperação podem recuperar túlio de fontes portáteis de raios X e geradores de isótopos médicos, embora a infraestrutura atual de reciclagem ainda seja limitada.

🔬 Produção de isótopos

O túlio-170 para aplicações médicas é produzido pela ativação por neutrões do túlio-169 natural em reatores nucleares. Esse processo exige material de alimentação de túlio altamente enriquecido, aumentando ainda mais a importância de tecnologias eficientes de separação e reciclagem.

🌊 Fontes futuras

Operações de mineração em águas profundas poderão eventualmente acessar nódulos polimetálicos ricos em túlio, embora os desafios ambientais e técnicos continuem substanciais. Tecnologias avançadas de extração poderiam tornar viáveis para a recuperação de túlio depósitos antes considerados antieconômicos.

Manuseio

Segurança

⚠️ Segurança médica e radiológica

🟡 Perigo químico moderado e perigo radiológico alto

Os compostos de túlio apresentam perigos químicos moderados, mas os isótopos de túlio-170 exigem protocolos rigorosos de segurança radiológica devido ao seu uso em aplicações médicas. Os procedimentos de manuseio devem abordar tanto a toxicidade química quanto os riscos de exposição à radiação.

🥽 Equipamentos de proteção essenciais

  • Proteção contra radiação: Aventais de chumbo e dosímetros são obrigatórios para o manuseio de Tm-170
  • Proteção ocular: Óculos de segurança para trabalhos químicos e óculos de vidro plumbífero para trabalhos com radioisótopos
  • Proteção respiratória: Respirador com filtro HEPA para o manuseio de pós
  • Proteção das mãos: Luvas revestidas de chumbo para a manipulação de radioisótopos

☢️ Perigos radiológicos

Túlio-170: Emissor beta e gama que exige procedimentos de acesso controlado. Carga corporal máxima permitida: 0.4 μCi. Aplicações com fontes seladas exigem licenciamento e testes regulares de vazamento.

Princípio ALARA: Todas as operações com túlio-170 devem seguir os princípios de exposição à radiação tão baixa quanto razoavelmente exequível. Minimize o tempo de exposição, maximize a distância e use blindagem adequada.

⚗️ Medidas de segurança química

Controle de poeira: A poeira de óxido de túlio pode causar irritação respiratória. Mantenha a exposição ocupacional abaixo de 5 mg/m³ como média ponderada pelo tempo.

Contato com a pele: Evite o contato prolongado da pele com compostos de túlio, que podem causar sensibilização em algumas pessoas.

🏥 Protocolos para aplicações médicas

As fontes de túlio de grau médico exigem procedimentos especializados de manuseio, incluindo áreas de acesso controlado, monitoramento da radiação e planos de resposta a emergências. Somente profissionais treinados e licenciados podem operar dispositivos médicos de túlio-170.

🚨 Procedimentos de emergência

  • Incidente radiológico: Evacue a área, notifique o responsável pela segurança radiológica e monitore o pessoal quanto à contaminação
  • Exposição química: Lave as áreas afetadas com água e remova as roupas contaminadas
  • Inalação: Vá para um local com ar fresco e procure atendimento médico imediatamente
  • Danos à fonte: Implemente os procedimentos de emergência conforme o plano institucional de segurança radiológica

🗄️ Requisitos de armazenamento

As fontes de túlio-170 exigem armazenamento seguro em instalações licenciadas, com blindagem adequada, controle de acesso e rastreamento do inventário. Os compostos químicos devem ser armazenados em condições frescas e secas, longe de materiais incompatíveis.

♻️ Protocolos de descarte

Os resíduos radioativos de túlio exigem descarte por meio de empresas licenciadas de gerenciamento de resíduos radioativos. O armazenamento para decaimento pode ser usado para isótopos de vida curta. Os compostos não radioativos de túlio devem ser reciclados devido à extrema escassez e ao alto valor.

📊 Requisitos de monitoramento

O pessoal que trabalha com túlio-170 exige monitoramento radiológico regular, incluindo dosimetria de corpo inteiro e programas de bioensaio. O monitoramento das áreas deve detectar possíveis vazamentos de radiação ou contaminação.

Respostas rápidas

Túlio: perguntas frequentes

What is Túlio?

Túlio (symbol Tm) is element 69 on the periodic table, a lantanídeo 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 Túlio?

Túlio'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 Túlio?

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

What is the atomic mass of Túlio?

The standard atomic weight of Túlio 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 Túlio?

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

What is the electronegativity of Túlio?

Túlio 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 Túlio, and when?

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

How common is Túlio on Earth?

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