Holmiu

Holmiu
67 eu am                                                                                                                                                                                                                                               disproziu ← holmiu → erbiu
Aspect
alb argintiu
Linia spectrală
Generalitate
Numele, simbolul, numărul atomic	holmiu, I, 67
Serie	lantanide
Group , perioada , bloc	-, 6 , f
Densitate	8 797 kg / m³
Configurare electronică
Termen spectroscopic	4 I sau 15/2
Proprietăți atomice
Greutate atomica	164.930332 u [1]
Raza atomică (calc.)	174.3 pm [2]
Raza covalentă	192 ± 7 pm
Configurare electronică	[ Xe ] 4f 11 6s 2
și - de nivelul de energie	2, 8, 18, 29, 8, 2
Stări de oxidare	3 (slab de bază )
Structură cristalină	hexagonal
Proprietăți fizice
Stare a materiei	solid
Punct de fuziune	1 747 , 15 K ( 1 474 ° C ) [2]
Punct de fierbere	2 973,15 K (2 700 ° C) [2]
Volumul molar	18,75 × 10 −6 m³ / mol [2]
Entalpia vaporizării	303 kJ / mol [2]
Căldura de fuziune	17,2 kJ / mol [2]
Viteza sunetului	2 170 m / s la 293,15 K
Alte proprietăți
numar CAS	7440-60-0
Electronegativitate	1.23 ( scara Pauling ) [2]
Căldura specifică	160 J / (kg K)
Conductibilitate electrică	1,15 × 10 6 / m Ω [2]
Conductivitate termică	16,2 W / (m K) [2]
Energia primei ionizări	580.986 kJ / mol [2]
A doua energie de ionizare	1 138,526 kJ / mol [2]
A treia energie de ionizare	2 203,723 kJ / mol [2]
Energia celei de-a patra ionizări	4 100,623 kJ / mol
Izotopi mai stabili
iso N / A TD DM DE DP 163 I sintetic 4 570 de ani ε 0,003 163 Dy 164 I sintetic 29 minute ε 0,987 164 Dy 165 I 100% Ho este stabil cu 98 de neutroni 166 I sintetic 26.673 ore β - 1,855 166 Er 167 I sintetic 3,1 ore β - 1.007 167 Er
iso: izotop NA: abundență în natură TD: timp de înjumătățire DM: modul de descompunere DE: energia de descompunere în MeV DP: produs de descompunere

Holmiul este elementul chimic cu numărul atomic 67 și simbolul său este Ho . Face parte din seria lantanidelor (sau pământurilor rare ); este un element metalic alb-argintiu , relativ moale și maleabil , stabil în aer uscat la temperatura camerei . Se găsește în mineralele monazit și gadolinit .

Caracteristici

Reprezentarea sistemului de cristal hexagonal. Pentru holmiu, a = 357,73 și c = 561,58. ^[2]

Proprietăți fizice

În aerul umed și la temperaturi ridicate, holmiul suferă o oxidare rapidă pentru a forma un oxid gălbui care totuși transformă un portocaliu roșu aprins sub un fascicul de lumină tricromatică. Această variație se datorează benzilor de emisie subțiri ale ionilor trivalenți ai acestui element care acționează ca fosfor .

Este un element trivalent cu proprietăți magnetice neobișnuite; posedă cel mai înalt moment magnetic al oricărui element (106 µ _B ); combinat cu itriu produce compuși extrem de magnetici. Holmiul este paramagnetic în condiții standard , dar este feromagnetic la temperaturi inferioare 19 K.

Proprietăți chimice

Lăsând o bucată de holmiu să se dizolve în acid acetic 25%, se obține o soluție cu o culoare gălbuie tipică. Reacția produce ionul Ho ³⁺ , probabil sub formă de acetat de holmiu .

Holmiul metalic se oxidează lent în aer și arde rapid pentru a forma oxid de holmiu (III):

4 Ho + 3 O ₂ → 2 Ho ₂ O ₃

Holmiul este foarte electropozitiv și este în general trivalent. Reacționează lent cu apă rece și destul de repede cu apă fierbinte pentru a forma hidroxid de holmiu (III):

2 Ho _(s) + 6 H2O _(l) → 2 Ho (OH) _{3 (aq)} + 3 H _{2 (g)}

Holmiul metalic reacționează cu toți halogenii:

2 Ho _(s) + 3 F _{2 (g)} → 2 HoF _{3 (s)} (roz)

2 Ho _(s) + 3 Cl _{2 (g)} → 2 HoCl _{3 (s)} (galben)

2 Ho _(s) + 3 Br _{2 (g)} → 2 HoBr _{3 (s)} (galben)

2 Ho _(s) + 3 I _{2 (g)} → 2 HoI _{3 (s)} (galben)

Holmiul se dizolvă rapid în acid sulfuric diluat formând soluții care conțin ionul Ho (III), care există și ca complexe ale [Ho (OH ₂ ) ₉ ] ^3+:

2 Ho _(s) + 3 H ₂ SO _{4 (aq)} → 2 Ho ³⁺ _(aq) + 3 SO 2− 4 _(aq) + 3 H _{2 (g)}

HoCl și HoCl ₂ sunt, de asemenea, cunoscuți. ^{[3] [4] [5] [6]}

Aplicații

Datorită proprietăților sale magnetice, holmiul este utilizat pentru a produce cele mai intense câmpuri magnetice artificiale. Deoarece poate absorbi cu ușurință neutronii produși de fisiunea nucleară , este de asemenea utilizat pentru a produce tije de control pentru reactoarele nucleare .

Momentul său magnetic ridicat îl face potrivit pentru utilizare în granate de itriu și fier și în fluor de itriu și lantan , materiale utilizate pentru fabricarea laserelor cu microunde ( masere ).

Lasere de Holmium sunt utilizate în urologie ca tehnică endoscopică pentru eliminarea adenoamelor de prostată . Utilizarea acestor lasere permite îndepărtarea adenoamelor fără a fi necesară nicio incizie a pielii. Avantajele utilizării acestei tehnici sunt reducerea pierderii de sânge intraoperator, reducerea șederii în spital și timpul redus de cateterizare post-operatorie. Utilizarea laserului cu holmiu este indicată în special în cazul adenoamelor foarte voluminoase, deoarece permite îndepărtarea acestuia fără a necesita o intervenție chirurgicală deschisă. De asemenea, este foarte recomandat pacienților cu boli de inimă și probleme de coagulare. Țesuturile îndepărtate cu această tehnică (spre deosebire de altele) pot fi supuse examenului histologic. ^[7] Laserul cu holmiu este, de asemenea, utilizat pentru îndepărtarea calculilor renali . ^[8]

Oxidul de holmiu este un colorant galben pentru sticlă ; paharele colorate cu oxid de holmiu sunt utilizate ca standard pentru calibrarea spectrofotometrelor care funcționează în domeniul luminii vizibile UV .

Recent, se fac eforturi pentru a construi memorii de date magnetice pe bază de holmiu. Dificultatea întâmpinată este aceea de a stabiliza durata acestei memorii, astfel încât să dureze câțiva ani. La momentul cercetării KIT, cercetătorii au reușit să stabilizeze momentul magnetic al unui singur atom de holmiu (care variază de obicei la fiecare 200 nanosecunde) fixat pe o suprafață de platină timp de zece minute, aducând temperatura la 1 K aprox. Stabilizarea a fost posibilă și datorită suprimării șocurilor atomilor din jur. Utilizarea suprafeței de platină conferă sistemului cuantic proprietăți simetrice și exclude interacțiunile perturbatoare. Aceste amintiri ar fi deosebit de potrivite pentru computerele cuantice sau ca mediu compact de stocare. ^{[9] [10]} . La 9 martie 2017, includerea de către cercetătorii IBM a unui bit de informații despre un singur atom de Holmiu plasat pe o suprafață de oxid de magneziu în condiții extreme de vid și răcit cu heliu lichid pentru a păstra orientarea magnetică ^[11] .

Din holmiu, se pot produce detectoare de obiecte bazate pe semnale vibraționale și componente de protecție împotriva rachetelor cu căldură în infraroșu. ^[12]

Istorie

Holmium (de la numele latin Stockholm , Holmia ) a fost descoperit de Marc Delafontaine și Jacques-Louis Soret în 1878 , care au identificat liniile de absorbție inexplicabile de atunci ale spectrului atribuindu-le unui „element X” neidentificat.

Mai târziu, în același an, Per Teodor Cleve l-a identificat și el, în timp ce lucra la o probă de erbie sau oxid de erbiu . Folosind metoda dezvoltată de Carl Gustav Mosander , Cleve și-a separat poluanții de plante și s-a găsit cu doi compuși noi, unul maro și unul verde. El l-a numit pe cel maro holmia (de la numele latin al orașului său natal, Stockholm) și pe cel verde tulia . Mai târziu s-a dovedit că holmia este oxid de holmiu și oxid de thulia thulium .

Disponibilitate

La fel ca toate celelalte elemente ale pământului rar , acesta nu există în starea nativă, ci apare combinat cu alte elemente în unele minerale, cum ar fi gadolinitul și monazitul .

Se obține pur prin tehnici de schimb ionic din monazit (care conține 0,05%); în general este dificil să se separe de celelalte elemente care îl însoțesc în general. Elementul pur este izolat prin reducerea clorurii sau fluorului anhidru cu calciu metalic.

Abundența sa în scoarța terestră este estimată la 0,78 ppm ^[2] , ceea ce înseamnă mai puțin de un gram pe tonă de material. În oceane, abundența sa este de 0,00008 ppb ^[2] .

În 2013, un depozit mare de pământuri rare a fost descoperit într-o mină din Malaezia , Mina Merapoh din Pahang . Zăcământul pare să conțină cantități mari de oxizi de pământuri rare, cum ar fi lantan, ceriu, praseodim, neodim, samariu, europiu, gadoliniu, terbiu, disproziu, holmiu, erbiu, tuliu, itterbiu, lutetiu și itriu. Calculele efectuate prevăd o extracție anuală de 2 tone de pământuri rare pentru un profit brut al companiei competente de aproximativ 50 de milioane de dolari pe an. ^[13]

Producție

Holmiul metalic poate fi produs pornind de la acetat de holmiu (Ho (CH ₃ COO) ₃ ) prin descompunere termică. Acetatul este de obicei disponibil sub formă de hidrat, Ho (CH ₃ COO) ₃ • 3,5H ₂ O, care se deshidratează complet la o temperatură de 800 ° C și apoi se descompune la Ho ₂ O ₃ la o temperatură de 570 ° C. Vaporii eliberați prin acest proces conțin vapori de apă, acid acetic , cetenă , acetonă , metan și izobutenă . ^[14]

Izotopi

Această secțiune despre chimie este încă goală . Ajută-ne să-l scriem!

Precauții

La fel ca ceilalți membri ai grupului de lantanide, holmiul prezintă toxicitate acută la nivel scăzut. În organismul uman nu are un rol biologic cunoscut, dar poate fi capabil să stimuleze metabolismul.

Notă

Bibliografie

• Francesco Borgese, Elementele tabelului periodic. Descoperire, proprietăți, utilizări. Manual chimic, fizic, geologic , Roma, CISU, 1993, ISBN 88-7975-077-1 .
• R. Barbucci, A. Sabatini și P. Dapporto, Tabel periodic și proprietăți ale elementelor , Florența, Edizioni V. Morelli, 1998 (arhivat din original la 22 octombrie 2010) .
• ( EN ) Albert Stwertka, Ghid pentru elemente - ediție revizuită , Oxford University Press , 1998, ISBN 0-19-508083-1 .

Elemente conexe

• Lantanoizi

Alte proiecte

• Wikționarul conține dicționarul lema « holmium »
• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre holmiu

linkuri externe

• Olmio , pe Treccani.it - ​​Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene .
• Olmio , pe Sapienza.it , De Agostini .
• ( EN ) Holmium , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN) Holmium pe periodic.lanl.gov, Laboratorul Național Los Alamos .
• (EN) It's Elemental - Holmium pe education.jlab.org.
• (EN) Holmium , pe WebElements.com.
• ( EN ) Holmium , pe EnvironmentalChemistry.com .
• (EN) American Elements - Holmium pe americanelements.com.

Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei