Тулий фтористый (тулия фторид)

Фторид тулия (тулий фтористый, TmF₃) — неорганическое соединение трёхвалентного тулия с фтором; по химической классификации — соль фтороводородной кислоты. CAS-номер: 13760-79-7. Внешне — белый кристаллический порошок, иногда с лёгким желтоватым оттенком.

Физические свойства фторида тулия

Параметр	Значение
Химическая формула	TmF₃
Молярная масса	225,93 г/моль
Плотность	7,85–7,9 г/см³
Температура плавления	1158°C (±5°C)
Температура кипения	~2200°C
Внешний вид	Белый кристаллический порошок
Степень окисления Tm	+3

Химическая стойкость и растворимость

Фторид тулия практически нерастворим в воде, этаноле и ацетоне. Кристаллогидраты не образует, гигроскопичность отсутствует. В сухом воздухе при комнатной температуре химически стабилен. При нагреве выше ~500°C в присутствии влаги возможен частичный гидролиз по поверхности с образованием оксофторида тулия TmOF. Слабо растворим в горячей концентрированной серной кислоте; с другими минеральными кислотами реагирует медленно.

Трифториды редкоземельных элементов в целом относятся к наименее растворимым классам неорганических соединений, что обусловлено высокой энергией кристаллической решётки ионного фторида.

Кристаллическая структура TmF₃

При нормальных условиях TmF₃ кристаллизуется в ромбической сингонии (orthorhombic crystal system) — структурный тип YF₃. Ионы Tm³⁺ координированы девятью атомами фтора. Эта структура характерна для трифторидов тяжёлых лантанидов.

Получение фторида тулия

В природе тулий встречается в редкоземельных минералах — монаците, гадолините, ксенотиме — в концентрациях, недостаточных для прямой добычи. Промышленный синтез TmF₃ ведут из оксида тулия (Tm₂O₃): взаимодействие с фтороводородной кислотой или газообразными фторирующими агентами (фтороводород, фторид аммония) при нагреве. Ещё один путь — реакция сульфида тулия с безводным HF с последующим термическим разложением промежуточного гидрофторидного комплекса.

Применение тулия фтористого

Оптические покрытия и инфракрасная оптика

Один из основных промышленных потребителей TmF₃ — производство тонкоплёночных оптических покрытий для ИК-диапазона (1–5 мкм). Фторид тулия обладает высокой прозрачностью в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах в сочетании с высоким показателем преломления. Покрытия наносятся методом термического испарения или электронно-лучевого напыления на оптические элементы тепловизоров, ИК-камер, систем наведения.

Лазерные системы и волоконные усилители

TmF₃ используется как донорский компонент при легировании волоконных лазерных сред и матриц для твердотельных лазеров. Ионы Tm³⁺ обеспечивают генерацию в диапазоне ~1,9–2,1 мкм («тулиевый» диапазон), который применяется в хирургии мягких тканей, атмосферной лидарной локации и дистанционном зондировании. TmF₃ служит также прекурсором при изготовлении тулий-дотированных фторцирконатных стёкол (ZBLAN) для волоконных усилителей.

Специальная керамика и оптическое стекло

В составе многокомпонентных оксидных и оксифторидных стёкол TmF₃ выступает модификатором, улучшающим термическую стабильность, прозрачность в ИК-диапазоне и управляющим показателем преломления. В функциональной керамике его вводят как легирующую добавку. Кроме того, TmF₃ используется в качестве сырья для восстановления металлического тулия. Подробнее о металлическом тулии и его разновидностях — на странице тулий металлический ТуМ-1.

Другие фториды редкоземельных металлов с аналогичным функциональным назначением в оптических системах — например, фторид лютеция LuF₃.

Безопасность при работе с фторидом тулия

TmF₃ классифицируется как токсичное вещество (Hazard Class 6.1 по международной транспортной классификации, UN 3260, Packaging Group III). Работа без средств индивидуальной защиты недопустима.

Фактор риска	Описание
Ингаляция пыли	Раздражение дыхательных путей; хроническое воздействие — риск флюороза (поражение костной ткани)
Контакт с кожей и глазами	Раздражение; при попадании в глаза — промыть водой не менее 15 минут
Контакт с кислотами	Выделение HF — высокотоксичного фтороводорода
ПДК (по фтору, F⁻)	2,5 мг/м³ (длительное воздействие, по международным нормам ACGIH TLV)
Необходимые СИЗ	Пылезащитный респиратор, химически стойкие перчатки, защитные очки

Хранить в герметичной таре в сухом месте, вдали от кислот. Фторид тулия не гигроскопичен и химически стабилен при комнатной температуре в сухих условиях.

Форма поставки

Фторид тулия поставляется в виде порошка с различной степенью чистоты (как правило, 99,9–99,99% по основному веществу в пересчёте на оксид редкоземельного элемента, REO). Упаковка — герметичные пластиковые флаконы или контейнеры с инертной атмосферой. Для уточнения доступных чистот, фракций и условий поставки — используйте форму запроса на сайте.