Úvod
Thulium (Tm) je vzácný chemický prvek s protonovým číslem 69. Jedná se o nejméně hojný stabilní lanthanoid. Tento stříbřitě bílý a měkký kov je kujný a tažný. Řadí se do skupiny lanthanoidů. Na vzduchu je poměrně stálý, ale pomalu ztrácí lesk a pokrývá se vrstvou oxidu. V přírodě se nenachází volně, získává se jako vedlejší produkt při zpracování minerálů vzácných zemin, jako jsou monazit či bastnäsit. Hlavními zdroji jsou dnes jílové usazeniny v jižní Číně, kde se těží spolu s dalšími těžkými lanthanoidy.
Vlastnosti
Thulium, s chemickou značkou Tm a protonovým číslem 69, je stříbřitě bílý, měkký a kujný kov patřící mezi lathanoidy. Je natolik měkký, že ho lze krájet nožem. Na suchém vzduchu je poměrně stálý, ale ve vlhku se pomalu pokrývá vrstvou šedého oxidu. Reaguje s vodou za vzniku hydroxidu a uvolnění vodíku, přičemž reakce je rychlejší v horké vodě. V chemických sloučeninách se vyskytuje převážně v oxidačním stavu +3 a jeho roztoky mají charakteristickou světle zelenou barvu. Za nízkých teplot vykazuje feromagnetické vlastnosti. Je to nejvzácnější stabilní lathanoid.
Vznik názvu
Název thulium je odvozen od slova Thule, což je starověký, mytický název pro nejsevernější část světa, často ztotožňovaný se Skandinávií. Prvek takto pojmenoval jeho objevitel, švédský chemik Per Teodor Cleve, v roce 1879 jako poctu své vlasti a celému severskému regionu.
Objev
Objev thulia je připisován švédskému chemikovi Peru Teodoru Cleveovi, který jej v roce 1879 identifikoval při analýze nečistot v minerálu erbia. Po pečlivém odstranění oxidu erbitého a holmitého objevil dvě nové látky, zelenou a hnědou. Zelenou substanci správně identifikoval jako oxid nového prvku, který pojmenoval „thulium“ podle Thule, mýtického starověkého názvu pro Skandinávii, což odkazovalo na jeho severský původ. Izolace téměř čistého kovového thulia se však podařila až mnohem později, v roce 1911, díky práci amerického chemika Charlese Jamese, což demonstruje obtížnost separace lathanoidů.
Výskyt v přírodě
Thulium je jedním z nejméně zastoupených prvků ze skupiny lathanoidů a v zemské kůře se vyskytuje jen ve velmi malých koncentracích, nikdy ne v ryzí formě. Jeho hlavním zdrojem jsou minerály vzácných zemin, jako je monazit, xenotim a euxenit, kde vždy doprovází ostatní lathanoidy. Komerční těžba probíhá především z monazitových písků. Získávání thulia je složitý a nákladný proces. Z rud se nejprve extrahuje směs oxidů, z níž se thulium odděluje pomocí iontoměničové chromatografie. Čistý kov se nakonec vyrábí redukcí jeho fluoridu kovovým vápníkem.
Využití
Thulium nachází uplatnění především v high-tech oborech. Jeho izotop thulium-170, vytvořený v jaderných reaktorech, slouží jako přenosný zdroj rentgenového záření pro lékařskou diagnostiku a nedestruktivní testování materiálů v terénu. Krystaly dopované thuliem jsou klíčovou součástí pevnolátkových laserů, které se využívají v chirurgii, vojenství pro dálkoměry a v průmyslu. Sloučeniny thulia se také používají v eurobankovkách jako bezpečnostní prvek, který pod UV světlem modře fluoreskuje. V přírodě nemá žádnou známou biologickou funkci a vyskytuje se pouze v zanedbatelném množství jako součást minerálů vzácných zemin, například monazitu.
Sloučeniny
Člověkem vyrobené sloučeniny thulia jsou typicky v oxidačním stavu +3. Nejběžnější je oxid thulitý (Tm₂O₃), světle zelený prášek, který je výchozí surovinou pro výrobu dalších látek a pro dopování laserových krystalů, jako je Tm:YAG. Mezi další patří halogenidy, například nažloutlý chlorid thulitý (TmCl₃) nebo fluorid thulitý (TmF₃) používaný v obloukových lampách. V přírodě se thulium nevyskytuje jako samostatná sloučenina, ale je vždy přimíseno v minerálech lanthanoidů. Nachází se jako iont Tm³⁺ v krystalových mřížkách minerálů jako xenotim a gadolinit, kde nahrazuje jiné, hojnější prvky vzácných zemin.
Zajímavosti
Thulium je po nestabilním promethiu nejvzácnějším prvkem ze skupiny lanthanoidů a jedním z nejvzácnějších prvků v zemské kůře, což se odráží na jeho extrémně vysoké ceně, často srovnatelné s platinou. Jako čistý kov je měkké, kujné a stříbřitě lesklé, lze ho krájet nožem. Má fascinující magnetické vlastnosti; při pokojové teplotě je paramagnetické, avšak pod teplotou 56 Kelvinů se stává antiferomagnetickým a pod 32 Kelviny dokonce ferimagnetickým. V přírodě se vyskytuje pouze jediný stabilní izotop, thulium-169, což je pro prvek s lichým protonovým číslem poměrně neobvyklé.
