Holmij

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigaciju, pretragu
Holmij,  67Ho
Ultrapure holmium, 17 grams. Original size in cm - 1.5 x 2.5.jpg
Holmij u periodnom sistemu
Hemijski element, Simbol, Atomski broj Holmij, Ho, 67
Serija Lantanoidi
Grupa, Perioda, Blok La, 6, f
Izgled srebrenobijeli metal
Zastupljenost 1,1 · 10-4[1] %
Atomske osobine
Atomska masa 164,93033(2)[2][3] u
Atomski radijus (izračunat) 175 (226) pm
Kovalentni radijus 192 pm
Van der Waalsov radijus - pm
Elektronska konfiguracija [Xe] 4f116s2
Broj elektrona u energetskom nivou 2, 8, 18, 29, 8, 2
1. energija ionizacije 581,0 kJ/mol
2. energija ionizacije 1140 kJ/mol
3. energija ionizacije 2204 kJ/mol
Fizikalne osobine
Agregatno stanje čvrsto
Kristalna struktura heksagonalna
Gustoća 8780[4] kg/m3 pri 298,15 K
Magnetizam paramagnetičan (Χm = 0,049)[5]
Tačka topljenja 1734 K (1461 °C)
Tačka ključanja 2873[6] K (2600 °C)
Molarni volumen 18,74 · 10-6 m3/mol
Toplota isparavanja 251[6] kJ/mol
Toplota topljenja 17 kJ/mol
Brzina zvuka 2760 m/s
Specifična toplota 160 J/(kg · K)
Specifična električna provodljivost 1,23 · 106 S/m
Toplotna provodljivost 16 W/(m · K)
Hemijske osobine
Oksidacioni broj 3
Elektrodni potencijal -2,33 V (Ho3+ + 3e- → Ho)
Elektronegativnost 1,23 (Pauling-skala)
Izotopi
Izo RP t1/2 RA ER (MeV) PR
163Ho

sin

4570 god ε 0,003 163Dy
164Ho

sin

1,45 min ε 0,987 164Dy
β- 0,962 164Er
165Ho

100 %

Stabilan
166Ho

sin

26,763 h β- 1,855 166Er
167Ho

sin

3,1& h β- 1,007 167Er
Sigurnosno obavještenje

Oznake upozorenja

Simbol nepoznat
Obavještenja o riziku i sigurnosti R: nema oznaka upozorenja R
S: 22-24/25
Ukoliko je moguće i u upotrebi, koriste se osnovne SI jedinice.
Ako nije drugačije označeno, svi podaci su podaci dobiveni mjerenjima u normalnim uslovima.

Holmij je hemijski element sa simbolom Ho i atomskim brojem 67. On je dio serije hemijskih elemenata poznatih pod nazivom lantanoidi. Spada u rijetke zemne elemente. Holmij je otkrio švedski hemičar Per Theodor Cleve. Otkriven je najprije oksid holmija 1878. dobijen izdvajanjem iz ruda rijetkih zemalja, a ime je dobio po gradu Stockholmu. Elementarni holmij je relativno mehak i kovan srebreno-bijeli metal. Ne može se naći samorodan u prirodi jer je isuviše reaktivan. Međutim kada se izolira iz rude, prilično je stabilan u prisustvu zraka na sobnoj temperaturi. U dodiru s vodom vrlo lahko reagira i korodira, a prah holmija je zapaljiv ako se zagrijava.

Ovaj element se može naći u mineralima poput monacita i gadolinita, a komercijalno se izdvaja pretežno iz monacita pomoću ionoizmjenjivačkih tehnika. U svim svojim spojevima u prirodi, i gotovo svim laboratorijskim reakcijama i spojevima, nalazi se trovalentno oksidiran u vidu Ho(III) iona. Trovalentni ioni holmija imaju fluorescentne osobine slične mnogim drugim ionima rijetkih zemalja (mada ima svoj vlastiti set jedinstvenih linija emisionog spektra), pa se ioni holmija koriste na isti način i kao neke druge rijetke "zemlje" u određenim laserima i aplikacijama za bojenje stakla.

Holmij ima najvišu magnetnu permeabilnost (propustljivost) od svih poznatih hemijskih elemenata, pa se zbog toga upotrebljava za vrhove ili dijelove magnetnih polova za neke od najsnažnijih statičkih magneta. Pošto holmij također vrlo dobro apsorbira neutrone, također se koristi i kao gorivi "otrov" u nuklearnim reaktorima.

Osobine[uredi | uredi izvor]

Fizičke[uredi | uredi izvor]

Ho2O3, lijevo: prirodno svjetlo, desno: pod hladnom katodnom fluorescentnom svjetiljkom

Holmij je relativno mehak i kovan element, prilično dobro otporan na koroziju, stabilan na suhom zraku pri standardnim uslovima temperature i pritiska. Stajanjem na vlažnom zraku i pri povišenoj temperaturi, vrlo brzo oksidira gradeći žučkasti oksid. U čistom obliku, holmij je metal izrazitog srebrenastog sjaja.

Holmij(III)-oksid pokazuje neobične promjene boje u zavisnosti od osvjetljenja okoline. Pri dnevnom svjetlu je tamno-žute boje. Pri trihromatskom svjetlu, prelazi u jarko narandžastu boju, koja se gotovo nikako ne razlikuje od boje erbij-oksida pri istim uslovima osvjetljenja. Znatne promjene boje uzrokovane su oštrim apsorpcijskim trakama holmija koje imaju interakciju s podskupom oštrih emisijskih traka trovalentnih iona europija i terbija, djelujući poput fosfora.[7]

Ovaj element ima najviši magnetni moment (10,6 µB) od bilo kojeg drugog elementa u prirodi, kao i druge vrlo neobične magnetne osobine. Kada se kombinira sa itrijem, dobija se izuzetno magnetična legura.[8] Holmij je paramagnetičan u normalnim uslovima, ali je feromagnetičan pri temperaturama ispod 19 Kelvina.[9]

Hemijske[uredi | uredi izvor]

Metalni holmij polahko tamni u prisustvu zraka, a vrlo lahko sagorijeva dajući holmij(III)-oksid:

4 Ho + 3 O2 → 2 Ho2O3

Holmij je relativno elektropozitivan i općenito trovalentan. Sporo reagira u hladnoj vodi a znatno brže ako se ona zagrije, gradeći holmij-hidroksid:

2 Ho (č) + 6 H2O (t) → 2 Ho(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)

Metalni holmij reagira sa svim halogenim elementima:

2 Ho (č) + 3 F2 (g) → 2 HoF3 (č) [ružičast]
2 Ho (č) + 3 Cl2 (g) → 2 HoCl3 (č) [žut]
2 Ho (č) + 3 Br2 (g) → 2 HoBr3 (č) [žut]
2 Ho (č) + 3 I2 (g) → 2 HoI3 (č) [žut]

Metal se dobro rastvara u razblaženoj sumpornoj kiselini gradeći rastvore koji sadrže žute Ho(III) ione, u vidu kompleksa [Ho(OH2)9]3+:[10]

2 Ho (č) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Ho3+ (aq) + 3 SO2−
4
(aq) + 3 H2 (g)

Najčešće oksidacijsko stanje holmija je +3. U rastvorima je obliku iona Ho3+ okružen sa devet molekula vode. Rastvara se u kiselinama.[11]

Izotopi[uredi | uredi izvor]

Prirodni holmij sadrži samo jedan stabilan izotop, holmij-165. Poznati su i neki sintetički radioaktivni izotopi, među kojim je najstabilniji holmij-163 sa vremenom poluraspada od 4.570 godina. Svi drugi radioizotopi u osnovnom stanju imaju vremena poluraspada kraća od 1,117 dana, a većina njih vremena poluraspada kraća od 3 sata. Ipak, metastabilni 166m1Ho ima vrijeme poluraspada od oko 1.200 godina zbog svog velikog spina. Ova činjenica, uz podatak da on ima i vrlo visoku energiju pobuđivanja, rezultira izuzetno bogatim spektrom gama zraka pri raspadu, koje nastaju kada metastabilno stanje prelazi u osnovno, čineći ovaj izotop korisnim za eksperimente u nuklearnoj fizici kao sredstvo za kalibriranje energetskih odgovora i intrinzičke efikasnosti gama spektrometara.

Historija[uredi | uredi izvor]

Holmij (Holmia, latinsko ime za grad Stockholm) su otkrili Jacques-Louis Soret i Marc Delafontaine 1878. godine, kada su primijetili neobične spektrografske apsorpcijske trake tada još nepoznatog elementa (nazvali su ga element X).[12][13] Sljedeće godine, Per Teodor Cleve, nezavisno od njih dvojice, otkrio je ovaj element dok je radio na proučavanju rijetke zemlje erbije (erbij-oksid).[14][15]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3
  2. ^ IUPAC, Standard Atomic Weights Revised v2
  3. ^ CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013.
  4. ^ N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente. 1. izd.. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, str. 1579.
  5. ^ Robert C. Weast (izd.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, str. E-129 do E-145
  6. ^ a b Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. u: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, str. 328–337, doi:10.1021/je1011086
  7. ^ Yiguo Su; Li Guangshe; Chen Xiaobo; Liu Junjie (2008). "Hydrothermal Synthesis of GdVO4:Ho3+ Nanorods with a Novel White-light Emission". Chemistry Letters 37 (7): 762–763. doi:10.1246/cl.2008.762. 
  8. ^ C. K. Gupta; Nagaiyar Krishnamurthy (2004). Extractive metallurgy of rare earths. CRC Press. str. 32. ISBN 0-415-33340-7. 
  9. ^ Jiles, David (1998). Introduction to magnetism and magnetic materials. CRC Press. str. 228. ISBN 0-412-79860-3. 
  10. ^ "Chemical reactions of Holmium". Webelements. Pristupljeno 6. 6. 2009. 
  11. ^ Emsley John (2011). Nature's Building Blocks. ISBN 9780199605637. 
  12. ^ Jacques-Louis Soret (1878). "Sur les spectres d'absorption ultra-violets des terres de la gadolinite". Comptes rendus de l'Académie des sciences 87: 1062. 
  13. ^ Jacques-Louis Soret (1879). "Sur le spectre des terres faisant partie du groupe de l'yttria". Comptes rendus de l'Académie des sciences 89: 521. 
  14. ^ Per Teodor Cleve (1879). "Sur deux nouveaux éléments dans l'erbine". Comptes rendus de l'Académie des sciences 89: 478. 
  15. ^ Per Teodor Cleve (1879). "Sur l'erbine". Comptes rendus de l'Académie des sciences 89: 708.