ХОЛМИЈУМ: ИСТОРИЈА, СВОЈСТВА, ХЕМИЈСКА СТРУКТУРА И УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2025

Холмиум је метални елемент који припада ф блок периодног система, нарочито на период од лантанида. Због тога је члан ретких земаља, заједно са ербијем, итријумом, диспрозијумом и иттербијумом. Све ово чини низ минерала (ксенотиме или гадолинита) који је тешко одвојити конвенционалним хемијским методама.

Његов хемијски симбол је Хо, са атомским бројем 67 и мање обилним од суседних диспрозијум ( ₆₆ Ди) и ербијем ( ₆₈ Ер). Тада се каже да се покорава Оддо-Харкинсовом правилу. Холмијум је један од ретких метала за који готово нико не зна или не сумња у његово постојање; чак се и међу хемичарима ретко спомиње врло често.

Ултра чист узорак металног холмијума. Извор: Хи-Рес слике хемијских елемената

У областима медицине, холмијум је познат по употреби свог ласера ​​у операцијама за борбу против болести простате. Такође представља обећавајући материјал за производњу електромагнета и квантних рачунара, због својих необичних магнетних својстава.

Тровалентне холмиум Једињења, Хо ³⁺ , имају посебност излагања зависну светло са којим су израченог боју. Ако је флуоресцентна, боја ових једињења се мења из жуте у ружичасте. На исти начин се дешава и са његовим решењима.

Историја

Откриће холмија приписано је двојици швајцарских хемичара, Марцу Делафонтаинеу и Јацкуес-Лоуису Сорету, који су га 1878. године открили спектроскопски током анализе ријетких земаљских минерала у Женеви. Назвали су га елементом Кс.

Само годину дана касније, 1879. године, шведски хемичар по Теодор Цлеве успео да се одвоји Холмиум оксид почев од рбија, Ербијум-оксид (Ер ₂ о ₃ ). Овај оксид, контаминиран другим нечистоћама, показао је смеђу боју, коју је назвао "холмија", што на латинском значи Стоцкхолм.

Такође, Цлеве је добио још један зелени материјал: 'тхулиа', а то је туљоксид. Проблем са овим открићем је што нико од тројице хемичара није успео да добије довољно чист узорак холмијум оксида, јер је контаминиран атомима диспрозијума, другог метала лантанида.

Тек 1886. марљиви француски хемичар Паул Лецок де Боисбаудран изолирао је холмијум оксид фракцијским падавинама. Овај оксид је касније подвргнут хемијским реакцијама да би се створиле холмијумске соли, које је 1911. године редуковао шведски хемичар Отто Холмберг; и тако су се појавили први узорци металног холмијума.

Међутим, у овом Холмиум јона, Хо ³⁺ , екстраховани јоноизмењивачке хроматографије, уместо прибегавају класичних реакција.

Својства холијума

Физичка присутност

Сребрни, мекани, дуктилни и прости метал.

Атомски број

67 ( ₆₇ Хо)

Моларна маса

164,93 г / мол

Тачка топљења

1461 ºЦ

Тачка кључања

2600 ºЦ

Густина

На собној температури: 8.79 г / цм ³

Само кад се топи или се топи: 8.34 г / см ³

Топлина фузије

17 кЈ / мол

Топлина испаравања

251 кЈ / мол

Моларни топлотни капацитет

27,15 Ј / (мол К)

Електронегативност

1,23 по Паулинг скали

Енергије јонизације

Прво: 581,0 кЈ / мол (Хо ⁺ гасовити)

Друго: 1140 кЈ / мол (Хо ²⁺ гасовити)

Треће: 2204 кЈ / мол (Хо ³⁺ гасовити)

Топлотна проводљивост

16,2 В / (м К)

Електрична отпорност

814 нΩ м

Оксидациони бројеви

Холмијум се може појавити у својим једињењима са следећим бројевима или оксидационим стањима: 0, +1 (Хо ⁺ ), +2 (Хо ²⁺ ) и +3 (Хо ³⁺ ). Од свих њих, +3 је далеко најчешћи и стабилнији. Стога је холмијум тровалентни метал, који формира једињења (јонска или делимично јонска) где учествује као Хо ³⁺ јон .

На пример, у следећим једињењима холијум има оксидациони број +3: Хо ₂ О ₃ (Хо ₂ ³⁺ О ₃ ^2- ), Хо (ОХ) ₃ , ХоИ ₃ (Хо ³⁺ И ₃ ^- ) анд Хо ₂ (СО ₄ ) ₃ .

Хо ³⁺ и његови електронски прелази одговорни су за то да једињења овог метала буду смеђе-жуте боје. Међутим, када се зраче флуоресцентном светлошћу, оне постају ружичасте. Исто важи и за њихова решења.

Изотопи

Холмијум се у природи појављује као јединствени стабилни изотоп: ¹⁶⁵ Хо (100% обиље). Међутим, постоје радиоизотопи које је створио човјек са дугим полуживотом. Између њих имамо:

- ¹⁶³ Хо (т _1/2 = 4570 година)

- ¹⁶⁴ Хо (т _1/2 = 29 минута)

- ¹⁶⁶ Хо (т _1/2 = 26.763 сати)

- ¹⁶⁷ Хо (т _1/2 = 3,1 сата)

Магнетни ред и тренутак

Холмијум је парамагнетни метал, али може постати феромагнетни при температури од 19 К, показујући врло јака магнетна својства. Такође је окарактерисан тиме што највећи магнетни момент (10.6 μ _Б ) од свих хемијских елемената, као необичну магнетна пермеабилност.

Реактивност

Холмијум је метал који у нормалним условима не брзо хрђа, па је потребно време да изгуби сјај. Међутим, када се загрева упаљачем, постаје жућкаст због стварања оксидног слоја:

4 Хо + 3 О ₂ → 2 Хо ₂ О ₃

Реагира са разблаженим или концентрованим киселинама да би се произвеле њихове одговарајуће соли (нитрати, сулфати итд.). Међутим, и изненађујуће, он не реагује са флуороводичном киселином, јер га слој ХоФ ₃ штити од његове разградње.

Холмиум такође реагује са свим халогена за производњу своје халида (ХоФ ₃ , ХОЦЛ ₃ , ХОБР ₃ и ХоИ ₃ ).

Хемијска структура

Холмијум се кристализира у компактну шестерокутну структуру, хцп (шестерокутни затворени). У теорији, Хо-атоми остају кохезивни захваљујући металној вези коју стварају електрони својих 4ф орбитала, у складу са својом електроничком конфигурацијом:

4Ф ¹¹ 6с ²

Такве интеракције, као и енергетски распоред његових електрона, одређују физичка својства холмијума. Ни други алотроп или полиморф нису познати овом металу, чак ни под високим притиском.

Апликације

Нуклеарне реакције

Атом холмијума је добар неутронски апсорбер, због чега помаже у контроли развоја нуклеарних реакција.

Спектроскопија

Раствори холијум оксида користе се за калибрацију спектрофотометра, јер њихов апсорпциони спектар остаје готово увек константан, без обзира на нечистоће које садржи. Такође показује веома карактеристичне оштре појасеве повезане са атомом холмијума, а не са његовим једињењима.

Цолорант

Атоми хомијума су способни да пруже црвенкасту боју стаклима и вештачким драгуљима кубичног цирконија.

Магнети

При екстремно ниским температурама (30К или нижим), холијум има занимљива магнетна својства, која се користе за прављење моћних електромагнета, где помаже концентрисању резултирајућег магнетног поља.

Такви магнетни материјали намењени су за нуклеарну магнетну резонанцу; за развој чврстих дискова, са меморијама које осцилирају редоследом петабајта или терабајта; и за евентуалну производњу квантних рачунара.

Холмијум ласер

Кристал итријум-алуминијум-гранат (ИАГ) може бити допиран атомима холмијума да емитује зрачење са таласном дужином од 2 ум; то јест, имамо холмијум ласер. Захваљујући њему, туморско ткиво може се прецизно пресећи без изазивања крварења, јер испоручена енергија убрзава ране.

Овај ласер се више пута користио у операцијама на простати и зубима, као и за уклањање ћелија рака и бубрежних каменаца.

Референце

1. Схивер & Аткинс. (2008). Неорганска хемија . (Четврто издање). Мц Грав Хилл.
2. Википедиа. (2019). Холмијум. Опоравак од: ен.википедиа.орг
3. Краљевско хемијско друштво. (2020). Периодна табела: Холмиум. Опоравак од: рсц.орг
4. Др Доуг Стеварт. (2020). Чињенице / хемија елемената холијума. Опоравак од: цхемицоол.цом
5. Стеве Гагнон (сф) Елемент Холмиум. Опоравак од: едуцатион.јлаб.орг
6. Уредници Енцицлопаедиа Британница. (03. априла 2019). Холмијум. Енцицлопӕдиа Британница. Опоравак од: британница.цом
7. Јуди Линн Мохн Росеброок. (2020). Холмијум. Опоравак од: утоледо.еду