థూలియం, Tmగా సూచించబడుతుంది, ఇది లాంథనైడ్ శ్రేణికి చెందిన ఒక అరుదైన భూ మూలకం. ఇది రెండవ అత్యంత తక్కువ సమృద్ధిగా లభించే లాంథనైడ్, దాని మృదువైన, సాగే మరియు మెరిసే వెండి-బూడిద రంగు రూపాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఇతర అరుదైన భూ మూలకాల వలె, థూలియం ప్రత్యేకమైన ఆప్టికల్ మరియు అయస్కాంత లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది, ఇది అత్యంత ప్రత్యేకమైన సాంకేతిక అనువర్తనాలలో విలువైనదిగా చేస్తుంది.
థూలియం లక్షణాలు
మూలక డేటా
థూలియం యొక్క పరమాణు సంఖ్య 69 మరియు సుమారు 168.934 పరమాణు ద్రవ్యరాశి యూనిట్లను కలిగి ఉంటుంది. ఇది పీరియాడిక్ పట్టికలోని గ్రూప్ 3 మరియు పీరియడ్ 6లో సభ్యుడు. లాంథనైడ్గా, ఇది సాధారణంగా దాని సమ్మేళనాలలో +3 ఆక్సీకరణ స్థితిని ఏర్పరుస్తుంది.
భౌతిక రూపం
దాని స్వచ్ఛమైన లోహ రూపంలో, థూలియం ప్రకాశవంతమైన, వెండి-బూడిద లోహం. ఇది సాపేక్షంగా మృదువైనది మరియు సాగేది, ఇది పని చేయడానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది. థూలియం పొడి గాలిలో స్థిరంగా ఉంటుంది, కానీ తేమతో కూడిన గాలిలో నెమ్మదిగా ఆక్సైడ్ పొరను ఏర్పరుస్తుంది.
సాంకేతికతలో అనువర్తనాలు
థూలియం సాధారణ వస్తువులలో దాని స్వచ్ఛమైన రూపంలో సాధారణంగా కనిపించదు. అయినప్పటికీ, దాని ప్రత్యేక లక్షణాలు వివిధ పరిశ్రమలకు మరియు పరోక్షంగా, రోజువారీ జీవితానికి మద్దతు ఇచ్చే అధునాతన సాంకేతికతలలో దీని ఉపయోగంను అనుమతిస్తాయి.
వైద్య మరియు పారిశ్రామిక లేజర్లు
థూలియం-డోప్డ్ YAG (ఇట్రియం అల్యూమినియం గార్నెట్) లేజర్లు మరియు థూలియం-డోప్డ్ ఫైబర్ లేజర్లు వాటి నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్య ఉద్గారాల కోసం ఉపయోగించబడతాయి, తరచుగా 2-మైక్రోమీటర్ పరిధిలో. ఈ లేజర్లు వాటి అధిక నీటి శోషణ లక్షణాల కారణంగా మృదు కణజాల శస్త్రచికిత్స (ఉదా., యూరాలజీ, ఆప్తాల్మాలజీ, డెర్మటాలజీ) కోసం వైద్యంలో అనువర్తనాలను కనుగొంటాయి. పారిశ్రామికంగా, అవి ఖచ్చితమైన కటింగ్ మరియు వెల్డింగ్ కోసం ఉపయోగించబడతాయి.
పోర్టబుల్ రేడియోగ్రఫీ వనరులు
రేడియోఐసోటోప్ థూలియం-170 (Tm-170) స్థిరమైన థూలియం యొక్క న్యూట్రాన్ యాక్టివేషన్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. Tm-170 తక్కువ శక్తి గల గామా కిరణాలను విడుదల చేస్తుంది మరియు పదార్థాల నాన్-డిస్ట్రక్టివ్ టెస్టింగ్ (ఉదా., పైప్లైన్లలో వెల్డ్లను తనిఖీ చేయడం, ఏరోస్పేస్ భాగాలు) మరియు క్షేత్ర పరిస్థితులలో లేదా సంప్రదాయ X-రే పరికరాలు ఆచరణాత్మకంగా లేని సుదూర ప్రదేశాలలో వైద్య నిర్ధారణల కోసం చిన్న, పోర్టబుల్ X-రే పరికరాలలో ఉపయోగించబడుతుంది.
అధునాతన అయస్కాంత పదార్థాలు
థూలియం కొన్ని ప్రత్యేకమైన అయస్కాంత పదార్థాలలో అల్లాయింగ్ సంకలితంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఇతర మూలకాలతో కలిపినప్పుడు, ఇది ప్రత్యేకమైన అయస్కాంత లక్షణాలను, ముఖ్యంగా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అందిస్తుంది. ఈ పదార్థాలు అధునాతన కంప్యూటింగ్, అయస్కాంత శీతలీకరణ మరియు నిర్దిష్ట అయస్కాంత ప్రతిస్పందనలు అవసరమయ్యే ఇతర హై-టెక్ అనువర్తనాలలో ఉపయోగం కోసం పరిశోధించబడుతున్నాయి.
సూపర్కండక్టివిటీలో పరిశోధన
థూలియం-బేరియం-కాపర్ ఆక్సైడ్ (TmBa₂Cu₃O₇) వంటి థూలియం సమ్మేళనాలు అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్కండక్టివిటీలో పరిశోధనలకు సంబంధించినవి. ఈ పదార్థాలు సంప్రదాయ సూపర్కండక్టర్లతో పోలిస్తే సాపేక్షంగా అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సూపర్కండక్టివ్ లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తాయి, ఇవి శక్తి ప్రసారం మరియు ఎలక్ట్రానిక్స్లో భవిష్యత్ పురోగతులకు సంభావ్యతను కలిగి ఉన్నాయి.
ప్రత్యేక ఆప్టికల్ మరియు సెరామిక్ భాగాలు
నిర్దిష్ట కాంతి విస్తరణ లేదా తరంగదైర్ఘ్య మార్పిడిని సాధించడానికి థూలియం కొన్ని ఆప్టికల్ ఫైబర్లలో డోపెంట్గా ఉపయోగించబడుతుంది, అధునాతన టెలికమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్స్కు దోహదపడుతుంది. అదనంగా, థూలియం మైక్రోవేవ్ టెక్నాలజీలో ఉపయోగించే ప్రత్యేక సెరామిక్ గార్నెట్లలో, ఫిల్టర్లు మరియు ఐసోలేటర్లు వంటివి, కమ్యూనికేషన్ మరియు రాడార్ సిస్టమ్స్లో అవసరమైన భాగాలలో అనువర్తనాన్ని కనుగొంటుంది.
సహజ లభ్యత మరియు పారిశ్రామిక ఉత్పత్తి
భూగర్భ పంపిణీ
థూలియం వివిధ అరుదైన భూ ఖనిజాలలో సహజంగా లభించే ఒక అరుదైన భూ మూలకం. ఇది ప్రకృతిలో స్వతంత్ర మూలకం వలె లభించదు, కానీ ఇతర లాంథనైడ్లతో కలిపి ఉంటుంది. ప్రాథమిక భూగర్భ వనరులలో మోనజైట్ ఇసుక, బాస్ట్నాసైట్ మరియు జెనోటైమ్ ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, మోనజైట్లో సుమారు 0.007% థూలియం ఉంటుంది. ఈ ఖనిజాలు సాధారణంగా ఇగ్నియస్ రాళ్ళు, పెగ్మాటైట్లు మరియు ప్లేసర్ నిక్షేపాలలో కనిపిస్తాయి. చైనా, యునైటెడ్ స్టేట్స్, ఆస్ట్రేలియా, బ్రెజిల్ మరియు భారతదేశం వంటి దేశాలలో గణనీయమైన నిక్షేపాలు ఉన్నాయి. భారతదేశంలో, మోనజైట్ ఇసుక తీర ప్రాంతాలలో, ముఖ్యంగా కేరళ, తమిళనాడు మరియు ఒడిశాలో లభిస్తుంది.
వెలికితీత మరియు శుద్ధి ప్రక్రియలు
థూలియం వెలికితీత మోనజైట్ ఇసుక వంటి అరుదైన భూ ఖనిజ సాంద్రతలను త్రవ్వడం ద్వారా ప్రారంభమవుతుంది. ప్రారంభ దశలలో ఖనిజాలను కేంద్రీకరించడానికి క్రషింగ్, గ్రైండింగ్, మాగ్నెటిక్ సెపరేషన్ మరియు ఫ్లోటేషన్ వంటి భౌతిక ప్రయోజన పద్ధతులు ఉంటాయి.
తదనంతరం, రసాయన ప్రక్రియ ఉపయోగించబడుతుంది:
- పగలగొట్టడం (Cracking): గాఢమైన ఖనిజాలు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద బలమైన ఆమ్లాలు (ఉదా., సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం) లేదా ఆల్కలీలతో చికిత్స చేయబడతాయి, అరుదైన భూ మూలకాలను కరిగించడానికి.
- లీచింగ్ (Leaching): కరిగిన అరుదైన భూ మూలకాలు అప్పుడు జల ద్రావణంలోకి లీచ్ చేయబడతాయి.
- విభజన (Separation): లాంథనైడ్ల యొక్క అత్యంత సారూప్య రసాయన లక్షణాల కారణంగా, థూలియంను ఇతర అరుదైన భూ మూలకాల నుండి వేరుచేయడం ఒక సంక్లిష్టమైన మరియు బహుళ-దశల ప్రక్రియ. అధిక-పరిశుభ్రత విభజన కోసం ప్రాథమిక పారిశ్రామిక పద్ధతులు సాల్వెంట్ ఎక్స్ట్రాక్షన్ మరియు అయాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ క్రోమాటోగ్రఫీ. సాల్వెంట్ ఎక్స్ట్రాక్షన్లో అరుదైన భూ మూలకాలను కలిగి ఉన్న జల ద్రావణాన్ని ఒక సేంద్రీయ ద్రావకం ద్వారా పదేపదే పంపడం, ప్రతి దశలో వేర్వేరు లాంథనైడ్లను ఎంపికగా సంగ్రహించడం జరుగుతుంది.
- అవక్షేపణ (Precipitation): వేరు చేయబడిన తర్వాత, థూలియం ఆక్సలేట్ లేదా ఫ్లోరైడ్గా అవక్షేపించబడుతుంది, ఇది అప్పుడు కాల్చిన (వేడి చేయబడిన) థూలియం ఆక్సైడ్ (Tm₂O₃) ను ఉత్పత్తి చేయడానికి.
- లోహంగా క్షయీకరణ (Reduction to Metal): స్వచ్ఛమైన థూలియం లోహం సాధారణంగా థూలియం ఫ్లోరైడ్ (TmF₃) ను అధిక-ఉష్ణోగ్రత, శూన్య వాతావరణంలో కాల్షియం వంటి అత్యంత క్రియాశీల లోహంతో క్షయీకరణ చేయడం ద్వారా పొందబడుతుంది.
భారతదేశంలో, ఇండియన్ రేర్ ఎర్త్స్ లిమిటెడ్ (IREL) వంటి సంస్థలు మోనజైట్ ఇసుకను ప్రాసెస్ చేస్తాయి, ఇది ఇతర అరుదైన భూ మూలకాలతో పాటు థూలియం యొక్క చిన్న భాగాన్ని కలిగి ఉంటుంది, వ్యక్తిగత అరుదైన భూ ఆక్సైడ్లను పొందడానికి ఈ అధునాతన విభజన పద్ధతులను ఉపయోగిస్తాయి.