Tm • Ordnungszahl 69
Thulium
Thulium ist ein silbergraues Metall, sehr weich, gut dehnbar und schmiedbar. Es zählt zu den schweren Seltenen Erden.
Es ist sehr reaktiv und hat einen hohen Schmelzpunkt ( 1545 °C). Das natürlich vorkommende Isotop Thulium-169 ist stabil und eignet sich daher für viele Anwendungen.
Die wichtigste kommerzielle Anwendung ist in tragbaren Röntgengeräten.
Thulium ist nach Thule, der mythischen Insel am Rande der Welt, benannt und wurde 1879 von dem schwedischen Chemiker Per Teodor Cleve zusammen mit Holmium in Erbia (Erbiumoxid) entdeckt.
Thulium ist das seltenste der natürlich vorkommenden Lanthanoide und das zweitseltenste Element der Metalle der Seltenen Erden und daher entsprechend teuer. Sein Vorkommen in der Erdkruste wird auf 0,5 ppm geschätzt.
Die wichtigsten Trägermineralien für Thulium sind, Monazit und Xenotim.
Das besonders an schweren Seltenen Erden reiche Xenotim hat einen etwas höheren Thulium-Gehalt als Bastnäsit und Monazit.
Thulium wird über das Verfahren der Lösungsmittelextraktion gewonnen. Dafür wird das REO-Gemisch in Salzsäure gelöst und die Lösung durch eine Reihe von Mischer-Absetzern (Mixer-Settlers) gepumpt. In jeder Stufe wird ein organisches Lösungsmittel beigefügt, das spezifisch eine bestimmte Seltene Erde bindet.
Aufgrund minimaler Unterschiede in der Acidität der Ionen wandern die verschiedenen Elemente mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durch die Kaskade.
Thulium ist eines der schwersten Lanthanoide und sammelt sich daher in den späteren Stufen der Extraktionskaskade an.
Das Ergebnis dieses Schrittes ist hochreines Thulium(III)-oxid (Tm₂O₃), auch "Thulia" genannt.
Um Thulium-Metall zu gewinnen wird das Oxid meist metallothermisch mit Lanthan oder Cer reduziert.
Das durch Reduktion gewonnene Metall ist oft nicht rein genug für High-Tech-Anwendungen. Die wichtigste Reinigungsmethode ist die Vakuum-Destillation.
im Vergleich zu anderen Seltenerdelementen ist die Nachfrage nach Thulium begrenzt und seine Anwendung auf Nischen beschränkt.
Der wichtigste Einsatz von Thulium sind tragbare Röntgengeräte. Wenn Thulium-169 radioaktiv bestrahlt wird, entsteht Thulium-170. Dieses Isotop ist eine hocheffiziente, tragbare und sichere Quelle für weiche Gammastrahlung, die der von Röntgengeräten ähnelt. Da diese Strahlenquellen keine externe Stromversorgung oder aufwändige Kühlung benötigen, eignen sie sich für tragbare Röntgengeräte, die für Materialprüfungen (z.B. Schweißnahtkontrolle) an schwer zugänglichen Orten wie Pipelines oder auf Baustellen genutzt werden, oder für medizinische Zwecke in abgelegenen Gebieten ohne Stromversorgung.
Eine weitere Anwendung hat Thulium in Hochleistungslasern. Thulium-dotierte Festkörperlaser (z.B. mit YAG- oder YLF-Kristallen), die in der medizinischen Chirurgie oder in LIDAR-Systemen (Light Detection and Ranging) verwendet werden, sind äußerst leistungsstark und effizient.
Als Dotierung in Leuchtstoffen findet Thulium in speziellen Leuchtstoffen und in der Materialforschung Nischenanwendungen.
Darüber hinaus ist Thulium aufgrund seiner hervorragenden Leistung in Hochtemperatur-Supraleitern unverzichtbar für die Entwicklung fortschrittlicher elektronischer Geräte. Thulium trägt zur Herstellung hocheffizienter Laser bei, insbesondere solcher im Infrarotspektrum, die für Präzisionschirurgieinstrumente und industrielle Anwendungen von entscheidender Bedeutung sind.
