物理 [元素周期表] 铥
铥 (Thulium)
基本信息
元素符号: Tm
原子序数: 69
原子量: 168.934
位置: 位于元素周期表第六周期，镧系元素第十三位，属于重稀土元素。
电子构型: [Xe] 4f¹³ 6s²
原子结构
电子特征: 4f轨道十三个电子（接近全满），6s轨道满电子。常见氧化态为+3，是铥唯一的稳定氧化态。+2态在极端条件下可短暂存在。
4f电子特性: Tm³⁺有12个未配对4f电子（4f¹²）。其特征吸收光谱在可见光区吸收峰较少且较弱（约680nm、780nm），使铥化合物呈现淡绿色或浅绿色。
天然同位素: 只有¹⁶⁹Tm一种稳定同位素，是自然界中单同位素的稀土元素之一。
物理性质
外观: 银白色金属，新切面明亮，在空气中缓慢氧化变暗。
密度: 9.32 g/cm³，在镧系中密度较高（仅次于镥）。
熔点与沸点: 熔点1545°C，沸点1950°C。沸点在镧系中相对较低。
磁性: 在低温下表现出铁磁性（居里温度约32K），在较高温度下为顺磁性。
机械性能: 质地较软，具有良好的延展性。
颜色特征: 铥的氧化物（Tm₂O₃）和盐类呈现淡绿色或浅绿色。
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化学性质
活泼性: 在镧系中属于中等活泼。在空气中缓慢氧化，表面形成氧化膜（Tm₂O₃）。加热时可燃烧生成氧化物。
与水反应: 与冷水缓慢反应，与热水反应加快，生成氢氧化铥和氢气。
酸溶性: 易溶于稀酸（盐酸、硫酸、硝酸），生成淡绿色的Tm³⁺溶液。
化合物特征: 氧化铥（Tm₂O₃）呈淡绿色，是重要的铥化合物。氢氧化铥Tm(OH)₃为白色沉淀。氯化铥（TmCl₃）和硝酸铥（Tm(NO₃)₃）易溶于水，溶液呈淡绿色。氟化铥（TmF₃）难溶于水。
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存在与制备
自然丰度: 地壳中丰度约0.5 ppm，是稀土元素中丰度最低的成员之一。
主要矿石: 与铒、镱、镥等共存于离子吸附型稀土矿、磷钇矿等矿石中，含量极低，提取难度大。
制备方法: 从稀土混合溶液中通过多级溶剂萃取分离（铥的分离位置处于重稀土序列末端）→沉淀得草酸铥→煅烧得氧化铥→氯化转化→钙热还原制得金属铥。也可采用熔盐电解法。
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安全与环境
低毒性: 铥化合物毒性较低。可溶性盐类（如氯化铥、硝酸铥）对皮肤和眼睛有轻度刺激性。
稀土尘肺: 长期吸入铥粉尘可能引起肺部轻度间质改变，作业场所须控制粉尘浓度。
可燃性: 金属铥粉末在空气中易燃，遇火源可燃烧。加工和储存需注意防尘、防火、防潮。
环境行为: 铥在环境中主要以难溶氧化物、磷酸盐等形式存在，迁移性较低。稀土开采和分离过程需注意废水处理和废渣管理。
辐射安全: 铥的某些人工同位素具有辐射特性，操作时需注意辐射防护，避免不必要的接触。