العدد الذري لـعنصر الثوليومالعدد الذري له هو 69، ووزنه الذري 168.93421. يُشكل محتوى الثوليوم في قشرة الأرض ثلثي 100,000، وهو أقل العناصر وفرةً بين العناصر الأرضية النادرة. يوجد بشكل رئيسي في خام السيليكو بيريليوم إيتريوم، وخام الذهب الأسود للعناصر الأرضية النادرة، وخام الفوسفور إيتريوم، والمونازيت. تصل نسبة كتلة العناصر الأرضية النادرة في المونازيت عمومًا إلى 50%، ويمثل الثوليوم 0.007%. النظير الطبيعي المستقر هو الثوليوم 169 فقط. يُستخدم على نطاق واسع في مصادر الضوء لتوليد الطاقة عالية الكثافة، والليزر، والموصلات الفائقة عالية الحرارة، وغيرها من المجالات.
اكتشاف التاريخ
تم اكتشافه بواسطة: PT Cleve
تم اكتشافه في عام 1878
بعد أن فصل موساندر تراب الإربيوم وتراب التربيوم عن تراب الإيتريوم عام ١٨٤٢، استخدم العديد من الكيميائيين التحليل الطيفي لتحديد ما إذا كانت أكاسيدًا نقية لعنصر ما، مما شجع الكيميائيين على مواصلة فصلها. بعد الفصلأكسيد الإيتربيوموأكسيد السكانديوممن الطُعم المؤكسد، فصل كليف أكسيدين عنصريين جديدين عام ١٨٧٩. سُمي أحدهما الثوليوم تخليدًا لذكرى موطن كليف في شبه الجزيرة الإسكندنافية (ثوليا)، ورمز العنصر Tu، والآن Tm. مع اكتشاف الثوليوم وعناصر أرضية نادرة أخرى، اكتمل النصف الآخر من المرحلة الثالثة من اكتشاف عناصر الأرض النادرة.
التوزيع الإلكتروني
التوزيع الإلكتروني
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f13
الثوليومهو معدن أبيض فضي اللون، سهل السحب ويمكن قطعه بالسكين بسبب ملمسه الناعم، درجة انصهاره 1545 درجة مئوية، درجة غليانه 1947 درجة مئوية، كثافته 9.3208.
يعتبر الثوليوم مستقرًا نسبيًا في الهواء؛أكسيد الثوليومبلورة خضراء فاتحة. أكاسيد الملح (ثنائي التكافؤ) جميعها خضراء فاتحة اللون.
طلب
على الرغم من أن الثوليوم نادر جدًا ومكلف، إلا أنه لا يزال له بعض التطبيقات في مجالات خاصة.
مصدر ضوء التفريغ عالي الكثافة
غالبًا ما يتم إدخال الثوليوم في مصادر الضوء ذات التفريغ عالي الكثافة في شكل هاليدات عالية النقاء (عادةً بروميد الثوليوم)، بهدف الاستفادة من طيف الثوليوم.
الليزر
يمكن إنتاج ليزر نبضي ذو الحالة الصلبة بثلاثة أنواع من عقيق الإيتريوم والألومنيوم (Ho: Cr: Tm: YAG) باستخدام أيون الثوليوم وأيون الكروم وأيون الهولميوم في عقيق الإيتريوم والألومنيوم، والذي يمكن أن ينبعث منه طول موجي يبلغ 2097 نانومتر؛ ويُستخدم على نطاق واسع في المجالات العسكرية والطبية والأرصاد الجوية. يتراوح الطول الموجي لليزر المنبعث من ليزر النبضي ذو الحالة الصلبة من عقيق الإيتريوم والألومنيوم (Tm: YAG) المخدر بالثوليوم من 1930 نانومتر إلى 2040 نانومتر. يُعد الاستئصال على سطح الأنسجة فعالاً للغاية، حيث يمكنه منع التجلط من أن يصبح عميقًا جدًا في كل من الهواء والماء. وهذا يجعل ليزر الثوليوم يتمتع بإمكانيات كبيرة للتطبيق في جراحة الليزر الأساسية. يُعد ليزر الثوليوم فعالاً للغاية في استئصال أسطح الأنسجة نظرًا لانخفاض طاقته وقوة اختراقه، ويمكنه التخثر دون التسبب في جروح عميقة. وهذا يجعل ليزر الثوليوم يتمتع بإمكانات كبيرة للتطبيق في جراحة الليزر
ليزر مشبع بالثوليوم
مصدر الأشعة السينية
على الرغم من تكلفته الباهظة، بدأ استخدام أجهزة الأشعة السينية المحمولة التي تحتوي على الثوليوم على نطاق واسع كمصادر إشعاعية في التفاعلات النووية. يبلغ عمر هذه المصادر الإشعاعية حوالي عام واحد، ويمكن استخدامها كأدوات تشخيصية طبية وطب أسنان، بالإضافة إلى أدوات كشف عيوب المكونات الميكانيكية والإلكترونية التي يصعب الوصول إليها بالقوى العاملة. لا تتطلب هذه المصادر الإشعاعية حماية إشعاعية كبيرة، إذ تتطلب كمية صغيرة فقط من الرصاص. يزداد انتشار استخدام الثوليوم 170 كمصدر إشعاعي لعلاج السرطان عن قرب. يبلغ عمر النصف لهذا النظير 128.6 يومًا، وله خمسة خطوط انبعاث ذات كثافة عالية (7.4، 51.354، 52.389، 59.4، و84.253 كيلو إلكترون فولت). يُعد الثوليوم 170 أيضًا أحد أكثر مصادر الإشعاع الصناعي الأربعة شيوعًا.
المواد الفائقة التوصيل ذات درجات الحرارة العالية
على غرار الإيتريوم، يُستخدم الثوليوم أيضًا في الموصلات الفائقة عالية الحرارة. وله استخدامات محتملة في الفريت كمادة مغناطيسية سيراميكية تُستخدم في معدات الميكروويف. ونظرًا لطيفه الفريد، يُمكن استخدام الثوليوم في إضاءة مصابيح القوس الكهربائي، مثل سكانديوم، كما أن الضوء الأخضر المنبعث من مصابيح القوس الكهربائي التي تستخدم الثوليوم لا يُغطيه خطوط انبعاث العناصر الأخرى. ونظرًا لقدرته على إصدار فلورسنت أزرق تحت الأشعة فوق البنفسجية، يُستخدم الثوليوم أيضًا كأحد رموز مكافحة التزييف في أوراق اليورو النقدية. ويُستخدم الفلورسنت الأزرق المنبعث من كبريتات الكالسيوم المضافة إلى الثوليوم في قياس الجرعات الشخصية للكشف عن جرعات الإشعاع.
تطبيقات أخرى
بفضل طيفه الفريد، يمكن استخدام الثوليوم في إضاءة مصباح القوس مثل السكانديوم، والضوء الأخضر المنبعث من مصابيح القوس التي تحتوي على الثوليوم لن يتم تغطيته بخطوط انبعاث العناصر الأخرى.
يصدر الثوليوم ضوءًا أزرقًا فلوريًا عند تعرضه للأشعة فوق البنفسجية، مما يجعله أحد رموز مكافحة التزوير في الأوراق النقدية الأوروبية.
اليورو تحت الأشعة فوق البنفسجية، مع علامات واضحة لمكافحة التزييف مرئية
وقت النشر: ٢٥ أغسطس ٢٠٢٣