Túlio (Tm)

O túlio, símbolo Tm e número atômico 69, é um dos lantanídeos (conhecidos como metais terras-raras). Dentre os lantanídeos, é um dos mais raros e, por isso, tem alto custo e aplicações limitadas. Na sua forma metálica, apresenta coloração acinzentada e um brilho prateado característico, resistindo bem à corrosão. Em solução, como os demais lantanídeos, o túlio adota o número de oxidação igual a +3.

O elemento tem esse nome em referência à região de Thule ou Tile, muito comum em mapas da Idade Média para descrever regiões como a Islândia ou a Escandinávia. Foi descoberto em 1879 por um químico sueco chamado Per Teodor Cleve, que fazia análises e estudos acerca do minério erbia, da cidade sueca de Ytterby. Aplica-se o túlio basicamente na medicina, embora tintas com Tm³⁺ em sua composição estejam presentes nas cédulas de euro para evitar falsificações.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre o elemento químico túlio
• 2 - Propriedades do túlio
• 3 - Características do túlio
• 4 - Onde o túlio pode ser encontrado?
• 5 - Obtenção do túlio
• 6 - Aplicações do túlio
• 7 - História do túlio
• 8 - Exercícios resolvidos sobre túlio

Resumo sobre o elemento químico túlio

• O túlio é um metal pertencente à classe dos lantanídeos ou metais terras-raras.

• Na forma metálica, possui coloração acinzentada.

• Em solução, seu NOx é sempre +3.

• É um dos lantanídeos mais raros que existem e, por isso, tem alto custo.

• É obtido via redução com lantânio em fornos de indução.

• Poucos são os usos do túlio, sendo mais empregado no campo da medicina.

• Sua descoberta é creditada ao químico sueco Per Teodor Cleve.

Propriedades do túlio

• Símbolo: Tm.

• Número atômico: 69.

• Massa atômica: 168,93421 u.m.a.

• Eletronegatividade: 1,25.

• Ponto de fusão: 1545 °C.

• Ponto de ebulição: 1950 °C.

• Densidade: 9,321 g.cm^-3 (a 25 °C).

• Configuração eletrônica: [Xe] 6s² 4f¹³.

• Série Química: metais terras-raras, lantanídeos.

Características do túlio

O túlio, símbolo Tm, apresenta um brilho cinza e lustroso no estado metálico. Embora seja relativamente estável, deve ser acondicionado em local sem umidade. É um metal macio, dúctil e maleável, podendo até mesmo ser cortado com uma faca.

Apesar de possuir 41 isótopos conhecidos, os quais variam de massa 146 a 176, o Tm apresenta um único isótopo natural, ¹⁶⁹Tm, o qual é estável.

Como os demais lantanídeos, tem o número de oxidação +3 como o mais provável. Outra característica compartilhada é o fato de liberar gás hidrogênio (H₂) quando misturado com ácido diluído ou vapor. É possível queimar o túlio ao ar, produzindo, assim, o Tm₂O₃.

4 Tm + 3 O₂ → 2 Tm₂O₃

Onde o túlio pode ser encontrado?

O túlio ocorre em pequenas quantidades junto dos demais metais terras-raras nos minerais. Na bastnasita e na monazita, dois minerais ricos em lantanídeos mais leves e bem explorados comercialmente, o teor de Tm não passa de 0,1% em massa de Tm₂O₃. Os minerais que possuem maior concentração mássica de túlio (na forma de Tm₂O₃) são a xenotima (0,9%) e a eudialita (0,4%).

Outra fonte importante de túlio são as lamas de adsorção de cátions de terras-raras, formadas ao longo de milhões de anos em processos de lixiviação natural (lavagem por chuva tropical morna) de granitos de metais terras-raras. A China, em especial, explora essas fontes, as quais costumam conter cerca de 0,3% em massa de Tm₂O₃.

É bem verdade que o túlio não é muito abundante — de fato, é o menos abundante de todos os lantanídeos. Contudo, novas descobertas de fontes de Tm até o colocaram no mesmo nível de raridade do ouro, prata ou cádmio.

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Obtenção do túlio

O túlio pode ser obtido por meio da redução do seu óxido utilizando o lantânio como redutor, em um forno de indução.

Tm₂O₃ (s) + 2 La (l) → La₂O₃ (s) + 2 Tm (g)

Dadas as condições reacionais (≈ 1500 °C e 10^-6 a 10^-5 Pa de pressão), o túlio é obtido na forma de gás, o qual se deposita na parte fria do forno de indução.

Aplicações do túlio

Por ser um elemento caro (na faixa de US$ 70/grama) e raro, as aplicações do túlio são limitadas. Ele é empregado em pequenas quantidades no campo médico, por exemplo, como agente dopante na granada de ítrio e alumínio (Y₃Al₅O₁₂), mineral utilizado em cirurgias a laser. Seu isótopo ¹⁷⁰Tm serve como fonte de raios X para dispositivos portáteis.

Um fato interessante sobre o túlio é que os íons Tm³⁺ estão em tintas antifalsificação das cédulas de euro. Quando colocada em luz ultravioleta, a coloração azulada que surge é justamente dos íons Tm³⁺.

História do túlio

O elemento 69 foi descoberto por Per Teodor Cleve, um químico sueco, em 1879 (boa parte dos metais terras-raras, inclusive, foram descobertos por químicos suecos). O túlio foi descoberto enquanto Cleve estudava o mineral erbia, da cidade sueca de Ytterby.

O nome “túlio” deriva de Thule ou Tile, uma região ao norte da Europa, descrita durante a Idade Média, a qual já foi atribuída a diversos locais, tais como Islândia, ilhas ao norte da Escócia e Escandinávia.

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Exercícios resolvidos sobre túlio

Questão 1

Os lantanídeos costumam apresentar, em solução, o NOx igual a +3. O túlio, símbolo Tm, é um lantanídeo de número atômico 69. Em qual desses compostos o Tm apresenta o NOx característico dos lantanídeos?

A) TmCl

B) TmCl₂

C) Tm₂O₃

D) TmS

E) Tm₂I

Resposta:

Letra C

O flúor possui NOx igual a -1. Os demais halogênios, na ausência do átomo de oxigênio na fórmula, também ficam com carga igual a -1. O enxofre, na ausência de oxigênio, possui carga igual a -2. Já o oxigênio possui carga igual a -2. Assim, o cálculo do NOx do lutécio em cada substância é dado da seguinte forma:

• TmCl: x + (–1) = 0 → x = +1; logo, resposta errada.

• TmCl₂: x + 2(–1) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; logo, resposta errada.

• Tm₂O₃: 2x + 3(–2) = 0 → 2x – 6 = 0 → x = +3; logo, resposta correta.

• TmS: x + (–2) = 0 → x – 2 = 0 → x = +2; logo, resposta errada.

• Tm₂I: 2x + (–1) = 0 → 2x – 1 = 0 → x = +½; logo, resposta errada.

Questão 2

O ¹⁷⁰Tm é um isótopo do elemento químico túlio (Z = 69) empregado como fonte de raios X em dispositivos portáteis. Qual o número de nêutrons desse isótopo?

A) 170

B) 69

C) 101

D) 239

E) 99

Resposta:

Letra C

O número atômico do Tm é igual a 69. Assim, o número de nêutrons pode ser calculado pela seguinte fórmula:

A = Z + n

A é o número de massa, Z é o número atômico e n é o número de nêutrons. Substituindo os valores, temos:

170 = 69 + n

n = 170 – 69

n = 101

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química