Tulium adalah sebuahunsur kimia denganlambangTm dannomor atom 69. Ia adalah unsur ketiga belas dan ketiga terakhir dalam deretlantanida. Seperti lantanida lainnya,keadaan oksidasi yang paling umum adalah +3, terlihat pada oksida, halida, dan senyawanya yang lain; namun, keadaan oksidasi +2 juga dapat stabil. Dalamlarutan berair, seperti senyawa lantanida akhir lainnya, senyawa tulium yang larut membentukkompleks koordinasi dengan sembilan molekul air.
Pada tahun 1879, ahli kimia SwediaPer Teodor Cleve memisahkan dua komponen lain yang sebelumnya tidak diketahui dari oksida tanah jarangerbia, yang dia sebutholmia dantulia; mereka masing-masing adalah oksidaholmium dan tulium. Sampel logam tulium yang relatif murni pertama kali diperoleh pada tahun 1911.
Tulium adalahlantanida kedua yang paling tidak melimpah, setelahprometium yang bersifatradioaktif dan hanya ditemukan dalamjumlah kecil di Bumi. Ia adalahlogam yang mudah dikerjakan dengan kilau abu-abu keperakan yang cerah. Ia cukup lembut dan perlahanternoda di udara. Meskipun harga tinggi dan kelangkaannya, tulium digunakan sebagai sumber radiasi dalam perangkatsinar-X portabel, dan dalam beberapalaser wujud padat. Ia tidak memiliki peran biologis yang signifikan dan tidak terlalu beracun.
Logam tulium murni memiliki kilau keperakan yang cerah, yang ternoda jika terkena udara. Logamnya dapat dipotong dengan pisau,[5] karena ia memilikikekerasan Mohs sebesar 2 hingga 3; ia adalah logam yang lunak dan ulet.[6] Tulium bersifatferomagnetis di bawah suhu 32K,antiferomagnetis di antara suhu 32 dan 56K, danparamagnetis di atas suhu 56K.[7]
Tulium akan ternoda secara perlahan di udara dan mudah terbakar pada suhu 150°C untuk membentuktulium(III) oksida:[8]
4Tm + 3O 2 → 2Tm 2O 3
Tulium bersifat cukupelektropositif dan bereaksi lambat dengan air dingin dan cukup cepat dengan air panas untuk membentuk tulium hidroksida:
2Tm (s) + 6 H 2O (l) → 2Tm(OH) 3 (aq) + 3H 2 (g)
Tulium bereaksi dengan semuahalogen. Reaksinya lambat pada suhu kamar, tetapi kuat di atas 200°C:
2Tm (s) + 3F 2 (g) → 2TmF 3 (s) (putih)
2Tm (s) + 3Cl 2 (g) → 2TmCl 3 (s) (kuning)
2Tm (s) + 3Br 2 (g) → 2TmBr 3 (s) (putih)
2Tm (s) + 3I 2 (g) → 2TmI 3 (s) (kuning)
Tulium mudah larut dalamasam sulfat encer untuk membentuklarutan yang mengandung ion Tm(III) berwarna hijau pucat, yang ada sebagai kompleks [Tm(OH 2) 9]3+:[9]
Tulium bereaksi dengan berbagai unsurlogam dannonlogam membentuk berbagai senyawa biner, meliputi TmN, TmS, TmC 2, Tm 2C 3, TmH 2, TmH 3, TmSi 2, TmGe 3, TmB 4, TmB 6 dan TmB 12.[butuh rujukan] Seperti kebanyakan lantanida lainnya,keadaan +3 adalah keadaan yang paling umum dan merupakan satu-satunya keadaan yang teramati dalam larutan tulium.[10] Tulium ada sebagai ion Tm3+ dalam larutan. Dalam keadaan ini, ion tulium dikelilingi oleh sembilan molekul air.[5] Ion Tm3+ menunjukkan pendaran biru terang.[5] Karena ia muncul di akhirderet, keadaan oksidasi +2 juga dapat muncul, distabilkan olehkulit elektron 4f yang hampir penuh, tetapi hanya terjadi pada padatan.[butuh rujukan]
Satu-satunya oksida tulium yang diketahui adalahTm 2O 3. Oksida ini terkadang disebut "tulia".[11] Senyawa tulium(II) berwarna ungu kemerahan dapat dibuat dengan mereduksi senyawa tulium(III). Contoh senyawa tulium(II) adalah halida (kecuali fluorida). Beberapa senyawa tulium terhidrasi, seperti TmCl 3· 7H2O dan Tm 2(C 2O 4) 3· 6H2O berwarna hijau atau putih kehijauan.[12] Tulium diklorida bereaksi sangat kuat denganair. Reaksi ini menghasilkan gashidrogen danTm(OH) 3 yang menunjukkan warna kemerahan yang memudar.[butuh rujukan] Kombinasi antara tulium dankalkogen akan menghasilkan tuliumkalkogenida.[13]
Tulium bereaksi denganhidrogen klorida menghasilkan gas hidrogen dan tulium klorida. Denganasam nitrat, ia menghasilkan tulium nitrat, atau Tm(NO 3) 3.[14]
Tulium-169 adalah satu-satunyaisotop primordial tulium dan merupakan satu-satunya isotop tulium yang dianggap stabil; ia diperkirakan akan mengalamipeluruhan alfa menjadiholmium-165 denganwaktu paruh yang sangat panjang.[5][16] Radioisotop yang berumur paling panjang adalah tulium-171 dengan waktu paruh 1,92 tahun, dan tulium-170 dengan waktu paruh 128,6 hari. Sebagian besar isotop lainnya memiliki waktu paruh beberapa menit atau kurang.[17] Tiga puluh lima isotop dan 26isomer nuklir tulium telah terdeteksi.[5] Sebagian besar isotop tulium yang lebih ringan dari 169satuan massa atom meluruh melaluitangkapan elektron ataupeluruhan beta plus, meskipun beberapa menunjukkanpeluruhan alfa atauemisi proton yang signifikan. Isotop yang lebih berat mengalamipeluruhan beta minus.[17]
Per Teodor Cleve, ilmuwan yang menemukan tulium sertaholmium.
Tuliumditemukan oleh kimiawan SwediaPer Teodor Cleve in 1879 pada tahun 1879 dengan mencari pengotor dalamoksida unsur tanah jarang lainnya (ini adalah metode yang sama yang digunakanCarl Gustaf Mosander sebelumnya untuk menemukan beberapa unsur tanah jarang lainnya).[18] Cleve memulai dengan membuang semua kontaminanerbia (Er2O3) yang diketahui. Setelah pemrosesan tambahan, ia memperoleh dua zat baru; satu coklat dan satu hijau. Zat coklat adalah oksida dari unsurholmium dan diberi nama holmia oleh Cleve, dan zat hijau adalah oksida dari unsur yang tidak diketahui. Cleve menamai oksida tersebut sebagaitulia dan unsurnya tulium dariThule, nama tempat dalambahasa Yunani Kuno yang terkait dengan Skandinavia atauIslandia. Lambang atom thulium awalnya adalah Tu, tetapi kemudian[per kapan?] diubah menjadi Tm.[5][19][20][21][22][23][24]
Tulium sangatlah langka sehingga tidak ada pekerja awal yang cukup memurnikannya untuk benar-benar melihat warna hijau; mereka harus puas dengan mengamati secaraspektroskopi penguatan dari dua pita serapan karakteristik, karena erbium dihilangkan secara progresif. Peneliti pertama yang mendapatkan tulium yang hampir murni adalahCharles James, seorang ekspatriat Inggris yang bekerja dalam skala besar diNew Hampshire College diDurham, AS. Pada tahun 1911 ia melaporkan hasilnya, setelah menggunakan metode kristalisasi fraksional bromat yang ditemukannya untuk melakukan pemurnian. Dia terkenal membutuhkan 15.000 operasi pemurnian untuk menetapkan bahwa bahannya homogen.[25]
Tulium oksida dengan kemurnian tinggi pertama kali ditawarkan secara komersial pada akhir 1950-an, sebagai hasil penerapan teknologi pemisahanpertukaran ion. Lindsay Chemical Division dari American Potash & Chemical Corporation menawarkannya dengan kemurnian 99% dan 99,9%. Harga per kilogram berosilasi antara AS$4.600 dan AS$13.300 pada periode 1959 hingga 1998 untuk kemurnian 99,9%, dan merupakan yang tertinggi kedua untuk lantanida setelahlutesium.[26][27]
Unsur ini tidak pernah ditemukan di alam dalam bentuk murni, tetapi ia ditemukan dalam jumlah kecil dalammineral dengan tanah jarang lainnya. Tulium sering ditemukan dengan mineral yang mengandungitrium dangadolinium. Secara khusus, tulium terdapat dalam mineralgadolinit.[28] Namun, seperti banyaklantanida lainnya, tulium juga terdapat dalam mineralmonasit,xenotim, daneuksenit. Tulium belum ditemukan prevalensinya dibandingkan logam tanah jarang lainnya dalam mineral apa pun.[29] Kelimpahannya di kerak Bumi adalah 0,5 mg/kg berdasarkan berat dan 50 bagian per miliar berdasarkanmol. Tulium membentuk sekitar 0,5 bagian per juta tanah, meskipun nilai ini dapat berkisar antara 0,4 hingga 0,8 bagian per juta. Tulium membentuk 250 bagian per kuadriliunair laut.[5] DiTata Surya, tulium ada dalam konsentrasi 200 bagian per triliun berdasarkan berat dan 1 bagian per triliun berdasarkan mol.[14] Bijih tulium terjadi paling umum diTiongkok. Namun,Amerika Serikat,Australia,Brasil,Greenland,India, danTanzania juga memiliki cadangan tulium yang besar. Total cadangan tulium adalah sekitar 100.000ton. Tulium adalahlantanida paling sedikit di Bumi, kecualiprometium yang radioaktif.[5]
Tulium diekstraksi terutama dari bijihmonasit (~0,007% tulium) yang ditemukan pada pasir sungai, melaluipertukaran ion. Teknik pertukaran ion dan ekstraksi pelarut yang lebih baru telah menyebabkan pemisahan tanah jarang menjadi lebih mudah, yang menghasilkan biaya yang jauh lebih rendah untuk produksi tulium. Sumber utama saat ini adalah tanah liatadsorpsi ion dari Tiongkok selatan. Di dalamnya, di mana sekitar dua pertiga dari total kandungan tanah jarang adalah itrium, sedangkan tulium sekitar 0,5% (atau sekitar sama denganlutesium dalam hal kelangkaan). Logam tulium dapat diisolasi melaluireduksi oksidanya dengan logamlantanum atau dengan reduksikalsium dalam wadah tertutup. Tak satu pun darisenyawa alami tulium yang penting secara komersial. Sekitar 50 ton tulium oksida per tahun diproduksi.[5] Pada tahun 1996, tulium oksida berharga AS$20 per gram, dan pada tahun 2005, bubuk logam tulium murni 99% berharga AS$70 per gram.[6]
Garnet aluminium itrium didoping-holmium-kromium-tulium (Ho:Cr:Tm:YAG, atau Ho,Cr,Tm:YAG) adalah bahan media laser aktif dengan efisiensi tinggi. Ia beroperasi pada 2080 nm dalam inframerah dan banyak digunakan dalam aplikasi militer, kedokteran, dan meteorologi. Laser YAG didoping-tulium (Tm:YAG) beroperasi pada 2010 nm.[30] Panjang gelombang laser berbasis tulium sangatlah efisien untuk ablasi superfisial jaringan, dengan kedalaman koagulasi minimal di udara atau di air. Hal ini membuat laser tulium menarik untuk operasi berbasis laser.[31]
Terlepas dari harganya yang mahal, perangkat sinar-X portabel menggunakan tulium yang telah dibombardir dengan neutron dalamreaktor nuklir untuk menghasilkan isotop tulium-170, memiliki waktu paruh 128,6 hari dan lima garis emisi utama dengan intensitas yang sebanding (pada 7,4, 51,354, 52,389, 59,4 dan 84,253 keV).Sumber radioaktif ini memiliki masa manfaat sekitar satu tahun, sebagai alat diagnosis medis dan gigi, serta untuk mendeteksi cacat pada komponen mekanik dan elektronik yang tidak dapat diakses. Sumber semacam itu tidak membutuhkan perlindungan radiasi yang luas – hanya secangkir kecil timbal.[32]Mereka adalah salah satu sumber radiasi paling populer untuk digunakan dalamradiografi industri.[33]Tulium-170 mendapatkan popularitas sebagai sumber sinar-X untuk pengobatan kanker melaluibrakiterapi (terapi radiasi sumber tertutup).[34][35]
Tulium telah digunakan dalamsuperkonduktor suhu tinggi mirip denganitrium. Tulium berpotensi digunakan dalamferit, bahan magnetik keramik yang digunakan dalam peralatangelombang mikro.[32] Tulium juga mirip dengan skandium karena digunakan dalam pencahayaan busur karena spektrumnya yang tidak biasa, dalam hal ini, garis emisi hijaunya, yang tidak tercakup oleh unsur lain.[36] Karena tuliumberpendar dengan warna biru saat terkenasinar ultraungu, tulium dimasukkan ke dalamuang kertaseuro sebagai tindakan pencegahanpemalsuan.[37] Fluoresensi biru kalsium sulfat yang didoping Tm telah digunakan dalam dosimeter pribadi untuk pemantauan radiasi secara visual.[5] Halida yang didoping Tm di mana Tm berada dalam keadaan valensi 2+, adalah bahan luminesen yang menjanjikan yang dapat membuat jendela penghasil listrik yang efisien berdasarkan prinsipkonsentrator surya bercahaya, menjadi mungkin.[38]
Garam tulium yang larut sedikitberacun, tetapi garam tulium yang tidak larut sama sekalitidak beracun.[5] Ketika disuntikkan, tulium dapat menyebabkan degenerasihati danlimpa dan juga dapat menyebabkan konsentrasihemoglobin berfluktuasi. Kerusakan hati akibat tulium lebih banyak terjadi pada tikus jantan daripada tikus betina. Meski demikian, tulium memiliki tingkat toksisitas yang rendah.[39][40][41][42] Pada manusia, tulium terjadi dalam jumlah tertinggi di hati,ginjal, dantulang. Manusia biasanya mengonsumsi beberapa mikrogram tulium per tahun. Akartumbuhan tidak menyerap tulium, danbahan kering sayuran biasanya mengandung satubagian per miliar tulium.[5]Debu danbubuk tulium akan beracun jika terhirup atau tertelan dan dapat menyebabkanledakan.
^(Indonesia)"Tulium".KBBI Daring. Diakses tanggal17 Juli 2022.
^Yttrium and all lanthanides except Ce and Pm have been observed in the oxidation state 0 in bis(1,3,5-tri-t-butylbenzene) complexes, seeCloke, F. Geoffrey N. (1993). "Zero Oxidation State Compounds of Scandium, Yttrium, and the Lanthanides".Chem. Soc. Rev.22: 17–24.doi:10.1039/CS9932200017. andArnold, Polly L.; Petrukhina, Marina A.; Bochenkov, Vladimir E.; Shabatina, Tatyana I.; Zagorskii, Vyacheslav V.; Cloke (2003-12-15). "Arene complexation of Sm, Eu, Tm and Yb atoms: a variable temperature spectroscopic investigation".Journal of Organometallic Chemistry.688 (1–2): 49–55.doi:10.1016/j.jorganchem.2003.08.028.
^Catherine E. Housecroft; Alan G. Sharpe (2008). "Chapter 25: Thef-block metals: lanthanoids and actinoids".Inorganic Chemistry, 3rd Edition. Pearson. hlm. 864.ISBN978-0-13-175553-6.
Cleve, P. T. (1879)."Sur deux nouveaux éléments dans l'erbine" [Dua unsur baru dalam oksida erbium].Comptes rendus (dalam bahasa Prancis).89: 478–480. Cleve memberi nama tulium pada hlm. 480:"Pour le radical de l'oxyde placé entre l'ytterbine et l'erbine, qui est caractérisé par la bandex dans la partie rouge du spectre, je propose la nom dethulium, dérivé de Thulé, le plus ancien nom de la Scandinavie." (Untuk radikal oksida yang terletak di antara oksida iterbium dan erbium, yang dicirikan oleh pitax di bagian merah spektrum, saya mengusulkan nama "tulium", [yang] berasal dariThule, nama tertua dari Skandinavia.)
Cleve, P. T. (1879)."Sur l'erbine" [Pada oksida erbium].Comptes rendus (dalam bahasa Prancis).89: 708–709.
Cleve, P. T. (1880)."Sur le thulium" [Pada tulium].Comptes rendus (dalam bahasa Prancis).91: 328–329.
^Hedrick, James B."Rare-Earth Metals"(PDF). U.S. Geological Survey. Diakses tanggal24 Maret 2023.
^Castor, Stephen B.; Hedrick, James B."Rare Earth Elements"(PDF). Diakses tanggal24 Maret 2023.Parameter|name-list-style= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^Krishnamurthy, Devan; Vivian Weinberg; J. Adam M. Cunha; I-Chow Hsu; Jean Pouliot (2011). "Comparison of high–dose rate prostate brachytherapy dose distributions with iridium-192, ytterbium-169, and thulium-170 sources".Brachytherapy.10 (6): 461–465.doi:10.1016/j.brachy.2011.01.012.PMID21397569.
^"LDR Brachy".www.rooj.com. Diakses tanggal25 Maret 2023.
^Haley, Thomas J.; Komesu, N.; Flesher, A. M.; Mavis, L.; Cawthorne, J.; Upham, H. C. (1963). "Pharmacology and toxicology of terbium, thulium, and ytterbium chlorides".Toxicology and Applied Pharmacology.5 (4): 427–436.doi:10.1016/0041-008X(63)90014-0.
^Bruce, David W.; Hietbrink, Bernard E.; Dubois, Kenneth P. (1963). "The acute mammalian toxicity of rare earth nitrates and oxides".Toxicology and Applied Pharmacology.5 (6): 750–759.doi:10.1016/0041-008X(63)90067-X.PMID14082480.
