Thulium
Thulium is a chemical element; it has symbol Tm and atomic number 69. It is the thirteenth and third-last element in the lanthanide series. Like the other lanthanides, the most common oxidation state is +3, seen in its oxide, halides and other compounds; however, the +2 oxidation state can also be stable. In aqueous solution, like compounds of other late lanthanides, soluble thulium compounds form coordination complexes with nine water molecules.
Thulium | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Pronunciation | /ˈθjuːliəm/ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Appearance | silvery gray | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Standard atomic weight Ar°(Tm) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Thulium in the periodic table | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomic number (Z) | 69 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Group | f-block groups (no number) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Period | period 6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Block | f-block | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electron configuration | [Xe] 4f13 6s2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electrons per shell | 2, 8, 18, 31, 8, 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Physical properties | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Phase at STP | solid | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Melting point | 1818 K (1545 °C, 2813 °F) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Boiling point | 2223 K (1950 °C, 3542 °F) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Density (near r.t.) | 9.32 g/cm3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
when liquid (at m.p.) | 8.56 g/cm3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Heat of fusion | 16.84 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Heat of vaporization | 191 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molar heat capacity | 27.03 J/(mol·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vapor pressure
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomic properties | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxidation states | 0, +1, +2, +3 (a basic oxide) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegativity | Pauling scale: 1.25 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ionization energies |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomic radius | empirical: 176 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Covalent radius | 190±10 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Spectral lines of thulium | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Other properties | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Natural occurrence | primordial | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Crystal structure | hexagonal close-packed (hcp) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Thermal expansion | poly: 13.3 µm/(m⋅K) (at r.t.) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Thermal conductivity | 16.9 W/(m⋅K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electrical resistivity | poly: 676 nΩ⋅m (at r.t.) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Magnetic ordering | paramagnetic (at 300 K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molar magnetic susceptibility | +25500×10−6 cm3/mol (291 K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Young's modulus | 74.0 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Shear modulus | 30.5 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bulk modulus | 44.5 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Poisson ratio | 0.213 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vickers hardness | 470–650 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Brinell hardness | 470–900 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS Number | 7440-30-4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
History | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Naming | after Thule, a mythical region in Scandinavia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Discovery and first isolation | Per Teodor Cleve (1879) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Isotopes of thulium | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In 1879, the Swedish chemist Per Teodor Cleve separated from the rare earth oxide erbia another two previously unknown components, which he called holmia and thulia; these were the oxides of holmium and thulium, respectively. A relatively pure sample of thulium metal was first obtained in 1911.
Thulium is the second-least abundant of the lanthanides, after radioactively unstable promethium which is only found in trace quantities on Earth. It is an easily workable metal with a bright silvery-gray luster. It is fairly soft and slowly tarnishes in air. Despite its high price and rarity, thulium is used as the radiation source in portable X-ray devices, and in some solid-state lasers. It has no significant biological role and is not particularly toxic.