Túlio – Propriedades – Preço – Aplicações – Produção

Sobre o Túlio

O túlio é um metal facilmente trabalhável com um brilho cinza-prateado brilhante. É bastante macio e mancha lentamente no ar. Apesar de seu alto preço e raridade, o túlio é usado como fonte de radiação em aparelhos portáteis de raios-X. O túlio é o décimo terceiro e terceiro último elemento da série dos lantanídeos.

Resumo

Elemento	Túlio
Número atômico	69
Categoria do elemento	Metal de terras raras
Fase em STP	Sólido
Densidade	9,321 g/cm3
Resistência à tração	N/D
Força de rendimento	N/D
Módulo de elasticidade de Young	74 GPa
Escala de Mohs	N/D
Dureza Brinell	470 MPa
Dureza Vickers	520 MPa
Ponto de fusão	1545 °C
Ponto de ebulição	1950 °C
Condutividade térmica	17 W/mK
Coeficiente de Expansão Térmica	13,3 µm/mK
Calor específico	0,16 J/gK
Calor de fusão	16,84 kJ/mol
Calor da vaporização	191 kJ/mol
Resistividade elétrica [nanoOhm meter]	676
Suscetibilidade Magnética	+25500e-6 cm3/mol

Aplicações de Túlio

O metal puro e o composto têm poucos usos comerciais: por ser muito raro e caro e ter pouco a oferecer, o túlio encontra pouca aplicação fora da pesquisa química. Túlio tem sido usado para criar lasers. Os lasers de túlio requerem menos resfriamento e funcionam muito bem em altas temperaturas e são usados ​​em satélites. Quando o túlio estável (Tm-169) é bombardeado em um reator nuclear, ele pode servir posteriormente como fonte de radiação em dispositivos portáteis de raios-X. Túlio-170 está ganhando popularidade como fonte de raios X para tratamento de câncer via braquiterapia. Túlio tem sido usado em supercondutores de alta temperatura de forma semelhante ao ítrio. O túlio potencialmente tem uso em ferritas, materiais magnéticos cerâmicos que são usados ​​em equipamentos de micro-ondas. O sulfato de cálcio dopado com túlio tem sido utilizado em dosímetros de radiação pessoais porque pode registrar, por sua fluorescência, níveis especialmente baixos.

 

Produção e Preço do Túlio

Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do Túlio puro estavam em torno de 70000 $/kg.

O túlio é extraído principalmente de minérios de monazita (~0,007% de túlio) encontrados em areias de rios, por meio de troca iônica. Monazita é um minério importante para tório, lantânio e cério. É frequentemente encontrado em depósitos de placer. Índia, Madagascar e África do Sul têm grandes depósitos de areias monazíticas. Os depósitos na Índia são particularmente ricos em monazita. Aproximadamente 50 toneladas por ano de óxido de túlio são produzidas.

Fonte: www.luciteria.com

Propriedades Mecânicas do Túlio

Força do Túlio

Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é a sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica.

Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa.

Veja também: Resistência dos Materiais

Resistência à tração final do Túlio

A resistência à tração final do Túlio é N/A.

Força de rendimento do Túlio

O limite de escoamento do Túlio é N/A.

Módulo de Elasticidade do Túlio

O módulo de elasticidade de Young do Túlio é N/A.

Dureza do Túlio

Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro  é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.

A dureza Brinell do Túlio é de aproximadamente 470 MPa.

O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza, que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa.

A dureza Vickers do Túlio é de aproximadamente 520 MPa.

A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral.

O túlio tem uma dureza de aproximadamente N/A.

Veja também: Dureza dos Materiais

Túlio – Estrutura Cristalina

Uma possível estrutura cristalina do Túlio é a estrutura compacta hexagonal.

Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais.

Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais

Estrutura Cristalina de Túlio

Propriedades Térmicas do Túlio

Túlio – Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição

O ponto de fusão do Túlio é 1545 °C.

O ponto de ebulição do Túlio é 1950 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.

Túlio – Condutividade Térmica

A condutividade térmica do Túlio é 17  W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

Coeficiente de Expansão Térmica do Túlio

O coeficiente de expansão térmica linear de Túlio é 13,3  µm/(m·K).

A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura.

Túlio – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização

O calor específico do Túlio é 0,16 J/g K.

A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra.

O calor latente de fusão do Zúlio é 16,84 kJ/mol.

O calor latente de vaporização do Zúlio é 191 kJ/mol.

Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.

Túlio – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética

A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores.

Veja também: Propriedades Elétricas

A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são consequência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente.

Veja também:  Propriedades Magnéticas

Resistividade Elétrica do Túlio

A resistividade elétrica do Túlio é 676 nΩ⋅m.

A condutividade elétrica e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o Túlio conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica.

Suscetibilidade Magnética do Túlio

A suscetibilidade magnética do Túlio é +25500e-6 cm³/mol.

No eletromagnetismo, a suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do Túlio em resposta a um campo magnético aplicado.