69 Tm Túlio 168,934
Lantanídeo bloco-f Período 6

Túlio

Tm · Elemento 69 · Lantanídeo

O mais raro dos lantanídeos estáveis e uma fonte portátil de raios X quando irradiado.

Estado a 20°C sólido
Massa atómica 168,934 u
Configuração eletrónica[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 rodar. O azul e o violeta indicam 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 atómico 176 pm 61%
Raio covalente 189 pm
Raio de Van der Waals 227 pm

Eletrônica

Eletronegatividade 1,25 26%
Energia de ionização 596,3 kJ/mol 31%
Afinidade eletrónica 3,1 kJ/mol 3%

Ocorrência

Abundância na crosta 0,52 mg/kg 48%

Identidade

SímboloTm
Número atómico69
Massa atómica168,9342 u
CategoriaLantanídeo
Blocof
Estrutura cristalinaempacotamento hexagonal compacto
Estados de oxidação+2, +3
Descoberto em1879
Descoberto porPer Teodor Cleve

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

Tamanho, em escala

Qual é o tamanho do átomo de túlio?

Raio de 176 pm — isso corresponde a 0,176 nm, portanto cerca de 2,84 milhões deles lado a lado cobririam um milímetro.

Faixa térmica

Sólido, líquido, gás — e quando

Túlio permanece líquido em uma faixa de 405 K, de 1818 K a 2223 K.

Onde está localizado

Posição na tabela

Túlio está na série lantanídeo, exibida abaixo da grade principal.

Outro Lantanídeos

Todos os lantanídeos

A história

O que túlio é e como o encontramos

O mais raro dos lantanídeos estáveis e uma fonte portátil de raios X quando irradiado.

A descoberta de 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 coparticipado da descoberta do 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 não tinha precedentes: separar elementos cujas propriedades químicas diferiam em menos de 1% exigia técnicas analíticas no limite absoluto 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 claramente 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 características de emissão verde em 596 e 531 nanômetros forneceram uma prova definitiva 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 meticulosa permitiu que outros cientistas reproduzissem e verificassem seu trabalho, construindo confiança internacional na existência desses elementos recém-descobertos.

🔬 Validação moderna

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

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. Este elemento notável tornou-se indispensável para a obtenção portátil de imagens médicas e procedimentos terapêuticos avançados, demonstrando que até os materiais mais raros podem ter um impacto profundo na saúde humana.

🏥 Revolução dos raios X portáteis

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, oferecendo recursos diagnósticos que salvam vidas onde seria impossível instalar ou manter equipamentos convencionais de raios X.

Ao contrário dos tubos de raios X tradicionais, que exigem fontes de alimentação de alta tensão, as fontes à base de túlio são totalmente autônomas e não requerem 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 iodetos 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 fazem dele um material valioso para pesquisas científicas, incluindo análise por ativação neutrônica, 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 sobre 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 para 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 fazem dele um material ideal para situações de uso prolongado.

🌟 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 iodetos 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 para 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 elevados ($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 carentes. Esses dispositivos possibilitaram a obtenção de imagens médicas em locais que vão de clínicas na floresta amazônica a estações de pesquisa na Antártida, 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 o aumento da demanda por tecnologias médicas à base de túlio. Prevê-se que o mercado de raios X portáteis cresça 8-12% 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 da crosta terrestre · mais abundante do que 48% dos elementos

🌍 O lantanídeo estável mais raro

O túlio é o segundo elemento de terras raras de ocorrência natural mais raro, com uma abundância média na crosta de apenas 0.52 partes por milhão — o que o torna 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 ETR pesados
  • Xenotima: Mineral raro de fosfato de ETR pesados (0.007% Tm₂O₃)
  • Monazita: Depósitos de areia de praia com fosfato de tório (0.002% Tm₂O₃)
  • Euxenita: Mineral de óxido complexo em depósitos de pegmatito

🌏 Centros críticos de produção

China (95% da produção mundial): Os depósitos de argilas de adsorção iônica do sul da China representam praticamente a única fonte comercial de túlio em todo o mundo. Esses depósitos, formados pelo intemperismo de intrusões graníticas 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, o que cria uma vulnerabilidade extrema no fornecimento desse material essencial para isótopos médicos. Pequenas quantidades são recuperadas como subprodutos de outras operações com 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 lantanídica, o raio iônico do túlio difere em menos de 2% do raio dos elementos adjacentes, exigindo centenas de etapas de separação para atingir uma pureza adequada às aplicações médicas.

A cromatografia de troca iônica, usando agentes quelantes especializados, pode separar o túlio de outras terras raras pesadas, 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

Estima-se que a produção mundial de túlio seja inferior a 50 toneladas por ano, sendo a maior parte do material consumida na China em aplicações domésticas. O comércio internacional de compostos de túlio representa um dos menores mercados de commodities em volume, mas um dos maiores em valor por unidade.

♻️ 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 resgatar túlio de fontes portáteis de raios X e geradores de isótopos médicos, embora a infraestrutura atual de reciclagem continue limitada.

🔬 Produção de isótopos

O túlio-170 para aplicações médicas é produzido pela ativação neutrônica 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 alto-mar 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. Limite máximo permitido de incorporação no organismo: 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 no 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 devem ser descartados por meio de empresas licenciadas de gerenciamento de resíduos radioativos. O armazenamento para decaimento pode ser usado para isótopos de vida curta. Os compostos de túlio não radioativos devem ser reciclados devido à extrema escassez e ao alto valor.

📊 Requisitos de monitoramento

Profissionais que trabalham com túlio-170 precisam de monitoramento radiológico regular, incluindo dosimetria de corpo inteiro e programas de bioensaio. O monitoramento da área deve detectar possíveis vazamentos de radiação ou contaminação.

Respostas rápidas

Túlio: perguntas comuns

O que é Túlio?

Túlio (símbolo Tm) é o elemento 69 da tabela periódica, um Lantanídeo do período 6. O mais raro dos lantanídeos estáveis e uma fonte portátil de raios X quando irradiado. À temperatura ambiente, é um sólido.

Qual é a configuração eletrónica de Túlio?

A configuração eletrónica do estado fundamental de Túlio é [Xe] 4f¹³ 6s², resultando em 6 camadas ocupadas com a distribuição 2, 8, 18, 31, 8, 2.

Quais são os pontos de fusão e de ebulição de Túlio?

Túlio derrete a 1818 K (1544.9 °C) e entra em ebulição a 2223 K (1949.9 °C).

Qual é a massa atómica de Túlio?

A massa atómica padrão de Túlio é 168.934 u. Trata-se de uma média ponderada dos seus isótopos que ocorrem naturalmente, por isso raramente é um número inteiro.

Qual é a densidade de Túlio?

Túlio tem densidade de 9.32 g/cm³. A água tem 1.0 g/cm³, portanto um bloco de Túlio é aproximadamente 9.3× mais pesado.

Qual é a eletronegatividade de Túlio?

Túlio tem eletronegatividade de Pauling igual a 1.25. A escala vai de 0,70 (frâncio, o menos ávido por eletrões) a 3,98 (flúor, o mais ávido). Valores nessa faixa intermediária tendem a formar ligações covalentes, em vez de ligações fortemente iónicas.

Quem descobriu Túlio e quando?

Túlio foi descoberto em 1879 por Per Teodor Cleve. Recebe esse nome em homenagem a thule, o extremo norte mítico.

Quão comum é Túlio na Terra?

Túlio constitui sobre 0.52 mg/kg da crosta terrestre — é realmente raro, por isso é caro.