Holmium

Holmium
←  Dysprosium | Erbium  →
67 Ahoj ↓ Es 67 Ho
Vzhled jednoduché látky
Vzorek Holmium
Vlastnosti atomu
Jméno, symbol, číslo	Holmium (Ho), 67
Skupina , období , blok	3 (zastaralé 3), 6, f-prvek
atomová hmotnost ( molární hmotnost )	164.93032(2) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronická konfigurace	[Xe] 6s 2 4f 11
Poloměr atomu	179 hodin
Chemické vlastnosti
kovalentní poloměr	158  hodin
Poloměr iontů	(+3e) 89,4  hodin
Elektronegativita	1,23 (Paulingova stupnice)
Elektrodový potenciál	Ho←Ho 3+ -2,33 V
Oxidační stavy	+3
Ionizační energie (první elektron)	574,0 (5,95)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamické vlastnosti jednoduché látky
Hustota (v n.a. )	8,795 g/cm³
Teplota tání	1747K (+1474°C)
Teplota varu	2968K (+2695°C)
Oud. výparné teplo	301 kJ/mol
Molární tepelná kapacita	27,15 [2]  J/(K mol)
Molární objem	18,7  cm³ / mol
Krystalová mřížka jednoduché látky
Příhradová konstrukce	Šestihranný
Parametry mřížky	a=3,577 c=5,616  Á
poměr c / a	1,570
Další vlastnosti
Tepelná vodivost	(300 K) (16,2) W/(m K)
Číslo CAS	7440-60-0

Holmium  ( chemická značka - Ho , z lat.  Holmium ) je chemický prvek 3. skupiny (podle zastaralé klasifikace - vedlejší podskupina třetí skupiny, IIIB) šestého období periodického systému chemických prvků D. I. Mendělejev s atomovým číslem 67.

Patří do rodiny Lanthanide .

Jednoduchá látka holmium  je tažný stříbro-bílý kov vzácných zemin .

Historie

V roce 1879 švýcarský chemik a fyzik Jacques-Louis Soret objevil nový prvek v "erbiové zemi" pomocí spektrální analýzy [3] .

Původ jména

Název prvku dal švédský chemik P. T. Klöve na počest Stockholmu (jeho starý latinský název Holmia ) [4] [5] [5] [6] , jelikož minerál, ze kterého Klöve sám izoloval oxid nov. prvek v roce 1879 Švédska .

Být v přírodě

Obsah holmia v zemské kůře je 1,3⋅10 −4  % hmotnosti, v mořské vodě 2,2⋅10 −7  %. Spolu s dalšími prvky vzácných zemin se nachází v minerálech monazit , bastenezit , euxenit , apatit a gadolinit .

Mezi vesmírnými objekty se Przybylského hvězda vyznačuje anomálně vysokým obsahem holmia .

Vklady

Holmium je součástí lanthanoidů , které se často vyskytují v Číně , USA , Kazachstánu , Rusku , Ukrajině , Srí Lance , Austrálii , Brazílii , Indii , Skandinávii . Zásoby holmia se odhadují na 400 000 tun [7] .

Holmium je vzácný kov [8] a 56. nejčastější prvek v zemské kůře. V zemské atmosféře téměř není obsažen. Podle hmotnosti tvoří 500 dílů na bilion vesmíru. [dvacet]

Ceny

Ceny za oxid holmitý o čistotě 99-99,99 % v roce 2006 činily cca 120-191 dolarů za 1 kg. V roce 2009 činila cena holmia asi 1 tisíc amerických dolarů za 1 kg [9] .

Fyzikální vlastnosti

Kompletní elektronová konfigurace atomu holmia je: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 11

Holmium je relativně měkký, kujný a tažný kov vzácných zemin se stříbřitě bílou barvou . Ne radioaktivní . Je to paramagnet .

Nachází se v minerálech, jako je monazit a gadolinit , a obvykle se získává z monazitu pomocí technik výměny iontů . Holmium má ze všech prvků nejvyšší magnetickou permeabilitu , a proto se používá pro póly nejsilnějších statických magnetů.

Chemické vlastnosti

Na vzduchu pomalu oxiduje za vzniku Ho 2 O 3 . Reaguje s kyselinami (kromě HF) za vzniku Ho 3+ solí . Při zahřívání reaguje s chlórem , bromem , dusíkem a vodíkem . Odolný vůči fluoru .

Izotopy

Jediným stabilním izotopem holmia je 165 Ho. Nejdéle žijící radioizotop je 163 Ho, s poločasem rozpadu 4570 let.

Získání

Získává se redukcí fluoridu holminatého HoF 3 vápníkem .

Aplikace

Holmium je monoizotopický prvek (holmium-165).

Získání supersilných magnetických polí: holmium o velmi vysoké čistotě se používá k výrobě pólových nástavců supravodivých magnetů k získání supersilných magnetických polí. V tomto ohledu hraje důležitou roli slitina holmium- erbium .

Izotopy: Radioaktivní izotop holmia, holmium-166 , se používá v analytické chemii jako radioaktivní indikátor .

Metalurgie : přidáním holmia do hliníkových slitin se obsah plynu v nich prudce sníží.

Laserové materiály : holmiové ionty se používají k generování laserového záření v infračervené oblasti spektra, vlnová délka je 2,05 mikronů.

Termoelektrické materiály : Termoelektrický výkon holmium monotelluridu je 40 µV/K.

Jaderná energie : boritan holmitý se používá v jaderném inženýrství.

Technologie : atom holmia - první atom, na kterém byla zaznamenána informace, kterou při čtení bylo možné dešifrovat 4 způsoby (00, 01, 10, 11)

(To znamená, že 2 atomy holmia umístěné poblíž, v tomto pořadí, Ho(A) a Ho(B), by při čtení mohly představovat 4 možnosti pro fluktuace spinu: A↑B↑, A↑B↓, A↓B↑, A↓ B↓.)

IBM Research našel použití pro atom holmia následujícím způsobem: atom holmia je namontován na substrát oxidu hořečnatého. V tomto případě holmium získává vlastnosti magnetické bistability, to znamená, že má dva stabilní magnetické stavy s různými spiny.

Výzkumníci použili skenovací tunelový mikroskop (STM) a aplikovali na atom napětí 150 mV při 10 µA. Takový velký příliv elektronů způsobí, že atom holmia změní svůj magnetický spinový stav. Protože každý z těchto dvou stavů má různé vodivé profily, je hrot STM schopen určit, ve kterém z nich se atom nachází. To se provádí přiložením nižšího napětí (75 mV) a měřením odporu.

Aby se ujistili, že atom holmia změnil svůj magnetický stav a nebyl to vedlejší účinek STM, umístili vědci poblíž atom železa, který reaguje na magnetické vibrace.

Tento atom se tak stal prvním, na kterém byla informace zapsána v 1 bitu [11] [12] [13] [14] .

Biologická role

Holmium nehraje v lidském těle biologickou roli, ale jeho soli jsou schopny stimulovat metabolismus [15] . Lidé obvykle spotřebují asi miligram holmia za rok. Rostliny stěží absorbují holmium z půdy. Při měření obsahu holmia v některých zeleninách bylo naměřeno, že jeho obsah byl 1/10 10 dílů [16] .

Velké množství holmiových solí může způsobit vážné zranění při vdechnutí, požití nebo injekčním podání. Biologické účinky holmia po dlouhou dobu nejsou známy. Holmium má nízkou úroveň akutní toxicity [17] .

Poznámky

1. ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Atomové hmotnosti prvků 2011 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Sv. 85 , č. 5 . - S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
2. ↑ Chemická encyklopedie: v 5 svazcích / Editorial: Knunyants I. L. (šéfredaktor). - M . : Sovětská encyklopedie, 1988. - T. 1. - S. 590. - 623 s. — 100 000 výtisků.
3. ↑ Gorbov A.I. Golmiy // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.
4. ↑ Marshall, James L. Marshall; Marshall, Virginia R. Marshall (2015). „Znovuobjevení prvků: Vzácné zeminy – zmatená léta“ (PDF) . Hexagon : 72-77. Archivováno (PDF) z originálu dne 2021-10-11 . Staženo 30. prosince 2019 . Použitý zastaralý parametr |deadlink=( nápověda )
5. ↑ 12 Holmium . _ Royal Society of Chemistry (2020). Staženo 4. ledna 2020. Archivováno z originálu dne 18. ledna 2022. (neurčitý)
6. ↑ Stwertka, Albert. Průvodce živly . — 2. - Oxford University Press, 1998. - S.  161 . — ISBN 0-19-508083-1 .
7. ↑ John Emsley. Stavební kameny přírody: AZ průvodce živly . - US: Oxford University Press, 2001. - S. 181-182. — ISBN 0-19-850341-5 . Archivováno 19. června 2021 na Wayback Machine
8. ↑ Emsley, John. Stavební kameny přírody . — Oxford University Press, 2011.
9. ↑ James B. Hedrick . Kovy vzácných zemin , USGS. Archivováno z originálu 10. ledna 2011. Staženo 6. června 2009.
10. ↑ Vladimír Koroljov. Magnetický záznam informace dosáhl své konečné hustoty . nplus1.ru. Získáno 10. března 2017. Archivováno z originálu 12. března 2017. (neurčitý)
11. ↑ Fyzici z Delft University of Technology vytvořili sklad atomových dat  (ruština) . Archivováno z originálu 12. března 2017. Staženo 10. března 2017.
12. ↑ F. E. Kalff, M. P. Rebergen, E. Fahrenfort, J. Girovský, R. Toskovic. Kilobajtová přepisovatelná atomová paměť  //  Přírodní nanotechnologie. — 2016-11-01. — Sv. 11 , iss. 11 . — S. 926–929 . — ISSN 1748-3387 . - doi : 10.1038/nnano.2016.131 .
13. ↑ "Nikde jinde": Vědci IBM uložili informace do atomu - PCNEWS.RU . pcnews.ru. Získáno 10. března 2017. Archivováno z originálu 12. března 2017. (Ruština)
14. ↑ Vědci IBM dosáhli průlomu v úložné paměti  . www-03.ibm.com (17. května 2016). Získáno 10. března 2017. Archivováno z originálu 12. března 2017.
15. ↑ C. R. Hammond. Prvky, v Handbook of Chemistry and Physics. — 81. - CRC Press, 2000. - ISBN 0-8493-0481-4 .
16. ↑ Emsley, John. Stavební kameny přírody . — 2011.
17. ↑ "Holmium" Archivováno 15. dubna 2011 na Wayback Machine v periodické tabulce v2.5 . Univerzita v Coimbře, Portugalsko

Odkazy

• Holmium na Webelements
• Holmium v ​​Popular Library of Chemical Elements

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Skvělý norský Velký Rus Velký sovět (1 ed.) Brockhaus a Efron Britannica (online) Treccani Universalis
V bibliografických katalozích	GND : 4160461-1 J9U : 987007562963005171 LCCN : sh85061510