في الكيمياء يعد عنصر الثوليوم (Thulium) أحد العناصر الكيميائية برمز Tm ورقم ذري مقداره 69 في الجدول الدوري، كما ويصنف الثوليوم على أنه أحد عناصر اللانثانيدات، ويكون على شكل مادة صلبة في درجة حرارة الغرفة.
اكتشاف عنصر الثوليوم
اسم عنصر الثوليوم مشتق من ثول وهو الاسم الأول للجزء الشمالي من العالم المتحضر اسكندنافيا، وهو يعد أقدم اسم للدول الاسكندنافية، لقد تم اكتشاف هذ العنصر في عام 1879 ميلادي من قبل الكيميائي السويدي بير تيودور كليف في عينة من معدن الإربيوم، كما أنه قد تم عزل الثوليوم لأول مرة من قبل الكيميائي الأمريكي تشارلز جيمس، حيث حدث ذلك في عام 1911 ميلادي.
اكتشف الكيميائي السويدي بير تيودور كليف عنصر الثوليوم في عام 1879 ميلادي، حيث أنه قد استخدم كليف نفس الطريقة التي استخدمها كارل جوستاف موساندر لاكتشاف كلا من عنصر اللانثانوم وعنصر الإربيوم وعنصر التيربيوم، حيث قام بعملية بحث عن الشوائب في أكاسيد العناصر الأرضية النادرة الأخرى.
بدأ كليف بعنصر الإربيوم وهو على شكل أكسيد الإربيوم ذو الصيغة الكيميائية (Er2O3) وقام بإزالة جميع الملوثات المعروفة، وبعد مزيد من عمليات المعالجة حصل بير كليف على مادتين جديدتين وكانت إحدى هذه المادتين بنية اللون والأخرى خضراء اللون.
أطلق كليف على المادة ذي اللون البني اسم هولميا والمادة ذي اللون الأخضر اسم ثوليا، والهولميا هي عبارة عن أكسيد عنصر الهولميوم والثوليا هي عبارة عن أكسيد عنصر الثوليوم، وفي هذه الأيام يتم الحصول على عنصر الثوليوم بشكل أساسي عن طريق عملية التبادل الأيوني من رمل المونازيت ((Ce، La، Th، Nd، Y) PO4) وهي تعتبر مادة غنية بالعناصر الأرضية النادرة والتي من الممكن أنها تحتوي على ما يصل إلى نسبة 0.007٪ من عنصر الثوليوم.
يتواجد عنصر الثوليوم بكميات صغيرة نوعا ما مع تربة نادرة أخرى في عدد من المعادن المختلفة، حيث يتم الحصول عليه تجارياً من معدن المونازيت، يعد عنصر الثوليوم من أقل العناصر الأرضية النادرة وفرة ولكن مع اكتشاف مصادر جديدة مؤخرًا يعتبر الآن نادرًا مثل كلا من العناصر التالية: عنصر الفضة أو عنصر الذهب أو عنصر الكادميوم.
يمكن أن يتم عزل عنصر الثوليوم عن طريق عملية اختزال للأكسيد باستخدام معدن اللانثانم أو عن طريق عملية اختزال الكالسيوم في حاوية مغلقة، علما أن عنصر الثوليوم هو عبارة عن عنصر رمادي فضي وناعم، يتسم بالمرونة وقابل للدكتات كما ويمكن أن يتم قطعه بسكين.
في الحقيقة هناك خمسة وعشرون نظيرًا معروفًا لعنصر الثوليوم بكتل ذرية تتراوح من الكتلة 152 إلى الكتلة 176، الثوليوم الطبيعي، وهو الذي تبلغ نسبته 100٪ من النظير (169-Tm) يكون مستقر.
عنصر الثوليوم هو الأقل وفرة من العناصر الأرضية النادرة والتي تحدث وتظهر بشكل طبيعي، كما يعتبر الثوليوم المعدني باهظ الثمن نسبيًا ولم يتوفر إلا مؤخرًا، ليس له حاليًا أي تطبيقات تجارية كبيرة على الرغم من أن أحد نظائره وهو نظير الثوليوم 169 يمكن استخدامه كمصدر إشعاع لأجهزة الأشعة السينية المحمولة، لا يشكل عنصر الثوليوم أي مركبات ذات أهمية تجارية، حيث تشمل بعض مركبات الثوليوم: مركب أكسيد الثوليوم (Tm2O3) ومركب فلوريد الثوليوم (TmF3) ومركب يوديد الثوليوم (TmI3). معلومات عامة عن الثوليوم بسبب السعر المرتفع نسبيًا لمعدن الثوليوم، فإنه لم يجد بعد العديد من التطبيقات العملية، من الممكن أن يتم استخدام النظير (169-Tm) الذي قد تم قصفه في مفاعل نووي كمصدر إشعاع في معدات الأشعة السينية المحمولة.
من المحتمل أن يكون النظير (171-Tm) مفيدًا كمصدر للطاقة، حيث أنه من الممكن أن يتم استخدام الثوليوم الطبيعي أيضًا في الفريت (وهي عبارة عن المواد المغناطيسية الخزفية) المستخدمة في معدات الميكروويف، كما ويمكن استخدامه في منشطات ليزر الألياف.
كما هو الحال مع عناصر اللانثانيدات الأخرى، يحتوي عنصر الثوليوم على تصنيف سمية حادة منخفضة إلى متوسطة، لذا فإنه يجب أن يتم التعامل معه بحذر.
يستخدم النظير (170-Tm) مع عمر نصف يبلغ حوالي 130 يومًا في صناعة البتروكيماويات للتصوير الشعاعي الصناعي لاختبار اللحامات في الأنابيب والخزانات.
النظير (167-Tm) مع عمر نصف 9.2 يوم مفيد في دراسات الأورام والعظام، حيث أنه من الممكن أن يتم قصف النظير المستقر (169-Tm) في مفاعل نووي لإنشاء النظير (170-Tm) عبر التفاعل التالي: ( 170Tm, via the 169Tm (n, γ) 170Tm)، والذي ينبعث منه أشعة سينية، كما ويستخدم في معدات الأشعة السينية المحمولة كمصدر للإشعاع.
لقد تم استخدام النظير (170-Tm) في المعالجة الكثبية بجرعات عالية (HDR)، كما ويتم استخدامه في استئصال الغشاء الراديوي للمفاصل متوسطة الحجم.
الدور البيولوجي: معدن الثوليوم ليس له دور بيولوجي معروف. الوفرة الطبيعية: يوجد الثوليوم بشكل أساسي في معدن المونازيت والذي يحتوي على حوالي 20 جزءًا في المليون، يتم استخراجه عن طريق عملية التبادل الأيوني واستخراج المذيبات، ويتم الحصول على المعدن عن طريق اختزال الفلوريد اللامائي بالكالسيوم أو اختزال أكسيد اللانثانم.
يسهل عمل معادن الثاليوم، كما أنه يتلاشى ببطء في الهواء، ولكنه أكثر مقاومة للأكسدة من معظم العناصر الأرضية النادرة، حيث أنه يمتلك بعض المقاومة للتآكل في الهواء الجاف وليونة جيدة، ويتكون الثوليوم الطبيعي بالكامل من النظير المستقر (Tm-169).
لا يجد معدن الثوليوم سوى القليل من التطبيقات خارج الأبحاث الكيميائية، حيث تم استخدام الثوليوم لصنع أشعة الليزر، كما أن له استخدامًا محتملًا في المواد المغناطيسية الخزفية التي تسمى الفريت، ولقد تم استخدام كبريتات الكالسيوم المشبعة بالثوليوم في مقاييس جرعات الإشعاع الشخصية لأنها يمكن أن تسجل من خلال مضانها خاصة المستويات المنخفضة.
الثوليوم في البيئة:
لا يتواجد العنصر أبدًا في الطبيعة في شكل نقي ولكنه يوجد بكميات صغيرة في المعادن ذات الأتربة النادرة الأخرى، حيث يتم استخراجه بشكل أساسي من معدن المونازيت ومعدن الباستنايت (الذي يتكون من حوالي 0.0008٪ من الثاليوم).
الخامات الرئيسية موجودة في الصين والولايات المتحدة والبرازيل والهند وسريلانكا وأستراليا، إذ تقدر احتياطيات الثوليوم بحوالي 100.000 طن، ويبلغ الإنتاج العالمي حوالي 50 طنًا سنويًا من أكسيد الثوليوم.
الآثار الصحية للثوليوم:
تعتبر أملاح الثوليوم القابلة للذوبان شديدة السمية عند تناولها بكميات كبيرة ولكنها بالطبيعة ليست سامة تمامًا.
آثار الثوليوم على البيئة:
لا يشكل الثوليوم أي تهديد بيئي للنباتات والحيوانات معدن الثوليوم هو عبارة عن معدن متوسط الصلابة ذو لون أبيض فضي وهو مستقر في الهواء ولكن من الممكن أن يتم إذابته بسهولة في الأحماض المخففة باستثناء حمض الهيدروفلوريك ذو الصيغة الكيميائية (HF) حيث تتشكل طبقة ثلاثية الفلوريد وهذه الطبقة غير قابلة للذوبان ذو الصيغة الكيميائية (TmF3) على سطح المعدن مما يمنع حدوث المزيد من تفاعل المواد الكيميائية.
الثوليوم هو عبارة عن بارامغناطيس قوي فوق درجة حرارة 56 كلفن (−217 درجة مئوية أو -359 درجة فهرنهايت)، أما بين درجتي 56 و 32 كلفن (−241 درجة مئوية أو -402 درجة فهرنهايت) يكون المعدن مضادًا للمغناطيسية مع بنية مغناطيسية معدلة جيبيًا على طول المحور c لتركيبه البلوري، أما عند أقل من درجة حرارة 32 كلفن يصبح الثوليوم مغناطيسي.
