Thulium – Propriétés – Prix – Applications – Production

À propos de Thulium

Le thulium est un métal facile à travailler avec un éclat gris argenté brillant. Il est assez doux et se ternit lentement à l’air. Malgré son prix élevé et sa rareté, le thulium est utilisé comme source de rayonnement dans les appareils à rayons X portables. Le thulium est le treizième et avant-dernier élément de la série des lanthanides.

Sommaire

Élément	Thulium
Numéro atomique	69
Catégorie d’élément	Métal de terre rare
Phase à STP	Solide
Densité	9,321 g/cm3
Résistance à la traction ultime	N / A
Limite d’élasticité	N / A
Module de Young	74 GPa
Échelle de Mohs	N / A
Dureté Brinell	470 MPa
Dureté Vickers	520 MPa
Point de fusion	1545°C
Point d’ébullition	1950°C
Conductivité thermique	17W/mK
Coefficient de dilatation thermique	13,3 µm/mK
Chaleur spécifique	0,16 J/g·K
Température de fusion	16,84 kJ/mole
Chaleur de vaporisation	191 kJ/mole
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	676
Susceptibilité magnétique	+25500e-6cm^3/mol

Applications du Thulium

Le métal pur et le composé ont peu d’utilisations commerciales : parce qu’il est très rare et cher et a peu à offrir, le thulium trouve peu d’application en dehors de la recherche chimique. Thulium a été utilisé pour créer des lasers. Les lasers à thulium nécessitent moins de refroidissement et fonctionnent très bien à des températures élevées et sont utilisés dans les satellites. Lorsque le thulium stable (Tm-169) est bombardé dans un réacteur nucléaire, il peut ensuite servir de source de rayonnement dans les appareils à rayons X portables. Le thulium-170 gagne en popularité en tant que source de rayons X pour le traitement du cancer par curiethérapie. Le thulium a été utilisé dans les supraconducteurs à haute température de la même manière que l’yttrium. Le thulium a potentiellement une utilisation dans les ferrites, des matériaux magnétiques céramiques utilisés dans les équipements à micro-ondes. Le sulfate de calcium dopé au thulium a été utilisé dans les dosimètres individuels car il peut enregistrer, par sa fluorescence,

 

 

Production et prix du Thulium

Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. En 2019, les prix du Thulium pur se situaient autour de 70000 $/kg.

Le thulium est principalement extrait des minerais de monazite (~ 0,007% de thulium) trouvés dans les sables des rivières, par échange d’ions. La monazite est un minerai important pour le thorium, le lanthane et le cérium. On le trouve souvent dans les gisements de placers. L’Inde, Madagascar et l’Afrique du Sud possèdent d’importants gisements de sables de monazite. Les gisements en Inde sont particulièrement riches en monazite. Environ 50 tonnes par an d’oxyde de thulium sont produites.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Thulium

Force du Thulium

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence.

Voir aussi : Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime du Thulium

La résistance à la traction ultime du Thulium est N/A.

Limite d’élasticité du Thulium

La limite d’élasticité du Thulium est N/A.

Module de Young du Thulium

Le module de Young du Thulium est N/A.

Dureté du Thulium

En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à  l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et  aux rayures. Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur  est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

La dureté Brinell du Thulium est d’environ 470 MPa.

La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté, qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.

La dureté Vickers du Thulium est d’environ 520 MPa.

La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. L’échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.

Le thulium a une dureté d’environ N/A.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Thulium – Structure cristalline

Une structure cristalline possible de Thulium est une structure  hexagonale compacte.

Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.

Voir aussi: Structure cristalline des matériaux

Structure cristalline du Thulium

Propriétés thermiques du Thulium

Thulium – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du Thulium est de 1545°C.

Le point d’ébullition du Thulium est de 1950°C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Thulium – Conductivité thermique

La conductivité thermique du Thulium est de 17 W/(m·K).

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

Coefficient de dilatation thermique du Thulium

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du Thulium est  de 13,3 µm/(m·K)

La dilatation thermique est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température.

Thulium – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation

La chaleur spécifique du Thulium est de 0,16 J/g K.

La capacité calorifique est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.

La chaleur latente de fusion du thulium est de 16,84 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du thulium est de 191 kJ/mol.

La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces attractives intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le pΔV travail). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.

Thulium – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique

La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.

Voir aussi: Propriétés électriques

La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué. Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment à l’application du champ magnétique .

Voir aussi: Propriétés magnétiques

Résistivité électrique du Thulium

La résistivité électrique du Thulium est de 676 nΩ⋅m.

La conductivité électrique et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la manière dont le Thulium conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.

Susceptibilité magnétique du Thulium

La susceptibilité magnétique du Thulium est de +25500e-6 cm^3/mol.

En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation du Thulium en réponse à un champ magnétique appliqué.