HOLMIUM: KASAYSAYAN, MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA NG KEMIKAL AT PAGGAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang holmium ay isang elemento ng metal na kabilang sa f block ang pana-panahong talahanayan, partikular sa panahon ng mga lanthanides. Samakatuwid ito ay isang miyembro ng mga bihirang lupa, kasama ang erbium, yttrium, dysprosium at ytterbium. Ang lahat ng ito ay bumubuo ng isang serye ng mga mineral (xenotime o gadolinite) na mahirap paghiwalayin sa pamamagitan ng maginoo na mga pamamaraan ng kemikal.

Ang simbolo ng kemikal nito ay si Ho, na mayroong isang bilang ng atom na 67, at hindi gaanong sagana kaysa sa mga kapitbahay nito na dysprosium ( ₆₆ Dy) at erbium ( ₆₈ Er). Sinasabi na sinusunod nito ang pamamahala ng Oddo-Harkins. Ang Holmium ay isa sa mga bihirang metal na halos walang nakakaalam o mga pinaghihinalaang umiiral; kahit na sa mga chemists, bihira itong nabanggit nang madalas.

Ultrapure sample ng metalikong holmium. Pinagmulan: Mga Larawan ng Hi-Res ng Mga Elemento ng Chemical

Sa larangan ng gamot, ang holmium ay kilala para sa paggamit ng laser nito sa mga operasyon upang labanan ang mga sakit sa prostate. Kinakatawan din nito ang nangangako na materyal para sa paggawa ng mga electromagnets at mga computer na kabuuan, dahil sa hindi pangkaraniwang magnetic properties nito.

Ang trivalent na holmium compound, ang Ho ³⁺ , ay mayroong partikularidad ng pagpapakita ng isang kulay na nakasalalay sa ilaw na kung saan sila ay naiinis. Kung ito ay fluorescent, ang kulay ng mga compound na ito ay nagbabago mula dilaw hanggang pink. Sa parehong paraan, nangyayari ito sa mga solusyon nito.

Kasaysayan

Ang pagtuklas ng holmium ay iniugnay sa dalawang chemists ng Switzerland na sina Marc Delafontaine at Jacques-Louis Soret, na noong 1878 ay napansin ito nang sproscopically habang sinusuri ang mga bihirang mineral ng lupa sa Geneva. Tinatawag nila itong element X.

Pagkaraan lamang ng isang taon, noong 1879, ang Suweko na chemist na Per Teodor Cleve ay pinamamahalaang ihiwalay ang holmium oxide na nagsisimula sa erbia, erbium oxide (Er ₂ O ₃ ). Ang oxide na ito, na nahawahan ng iba pang mga impurities, ay nagpakita ng isang kulay na kayumanggi, na pinangalanan niya ang 'holmia', na nangangahulugang Stockholm sa Latin.

Gayundin, nakuha ni Cleve ang isa pang berdeng materyal: 'thulia', na thulium oxide. Ang problema sa pagtuklas na ito ay wala sa tatlong mga chemists ang nakakakuha ng isang sapat na dalisay na sample ng holmium oxide, dahil nahawahan ito ng mga atoms ng dysprosium, isa pang lanthanide metal.

Hindi hanggang sa 1886 na ang masipag na Pranses na chemist, si Paul Lecoq de Boisbaudran, ihiwalay ang holmium oxide sa pamamagitan ng fractional na pag-ulan. Ang oxide na ito ay kasunod na sumailalim sa mga reaksyon ng kemikal upang makagawa ng mga holmium salts, na nabawasan noong 1911 ng Suweko na chemist na si Otto Holmberg; at sa gayon, lumitaw ang mga unang halimbawa ng metal na holmium.

Gayunpaman, sa kasalukuyan ang mga ions na holmium, ang Ho ³⁺ , ay nakuha ng chromatography ng palitan ng ion, sa halip na magawa ang mga maginoo na reaksyon.

Mga katangian ng Holmium

Pisikal na hitsura

Silvery, soft, ductile at malleable metal.

Atomikong numero

67 ( ₆₇ Ho)

Mass ng Molar

164.93 g / mol

Temperatura ng pagkatunaw

1461 ºC

Punto ng pag-kulo

2600 ºC

Density

Sa temperatura ng silid: 8.79 g / cm ³

Lamang kapag natutunaw o natutunaw: 8.34 g / cm ³

Init ng pagsasanib

17 kJ / mol

Init ng singaw

251 kJ / mol

Ang kapasidad ng init ng Molar

27.15 J / (mol K)

Elektronegorya

1.23 sa scale ng Pauling

Energies ng ionization

Una: 581.0 kJ / mol (Ho ⁺ gaseous)

Pangalawa: 1140 kJ / mol (Ho ²⁺ gaseous)

Pangatlo: 2204 kJ / mol (Ho ³⁺ gaseous)

Thermal conductivity

16.2 W / (m K)

Ang resistensya sa elektrikal

814 nΩ m

Mga numero ng oksihenasyon

Ang Holmium ay maaaring naroroon sa mga compound nito kasama ang mga sumusunod na numero o mga estado ng oksihenasyon: 0, +1 (Ho ⁺ ), +2 (Ho ²⁺ ) at +3 (Ho ³⁺ ). Sa lahat ng mga ito, ang +3 ay ang pinakamadalas at matatag. Samakatuwid, ang holmium ay isang trivalent metal, na bumubuo ng mga compound (ionic o bahagyang ionic) kung saan ito ay nakikilahok bilang isang Ho ³⁺ ion .

Halimbawa, sa mga sumusunod na compound, ang holmium ay may bilang na oksihenasyon na +3: Ho ₂ O ₃ (Ho ₂ ³⁺ O ₃ ^2- ), Ho (OH) ₃ , HoI ₃ (Ho ³⁺ I ₃ ^- ) at Ho ₂ (KAYA ₄ ) ₃ .

Ang Ho ³⁺ at ang mga elektronikong paglilipat nito ay responsable para sa mga compound ng metal na ito upang lumitaw ang mga kayumanggi-dilaw na kulay. Gayunpaman, kapag ang mga ito ay naiilaw sa fluorescent light, naka-rosas sila. Ang parehong napupunta para sa kanilang mga solusyon.

Mga Isotopes

Ang Holmium ay nangyayari sa likas na katangian bilang isang solong matatag na isotop: ¹⁶⁵ Ho (100% kasaganaan). Gayunpaman, mayroong mga radioisotop na gawa ng tao na may mahabang kalahating buhay. Sa pagitan nila mayroon kami:

- ¹⁶³ Ho (t _1/2 = 4570 taon)

- ¹⁶⁴ Ho (t _1/2 = 29 minuto)

- ¹⁶⁶ Ho (t _1/2 = 26,763 na oras)

- ¹⁶⁷ Ho (t _1/2 = 3.1 oras)

Order at sandali ng magneto

Ang Holmium ay isang paramagnetic metal, ngunit maaari itong maging ferromagnetic sa temperatura ng 19 K, na nagpapakita ng napakalakas na mga katangian ng magnet. Nailalarawan din ito sa pamamagitan ng pagkakaroon ng pinakamalaking magnetic moment (10.6 μ _B ) sa lahat ng mga elemento ng kemikal, pati na rin isang hindi pangkaraniwang magnetikong pagkamatagusin.

Reactivity

Ang Holmium ay isang metal na hindi mabilis na kalawang sa ilalim ng normal na mga kondisyon, kaya kinakailangan ng oras upang mawala ang ningning nito. Gayunpaman, kapag pinainit ng isang mas magaan, ito ay nagiging dilaw, dahil sa pagbuo ng isang layer ng oxide:

4 Ho + 3 O ₂ → 2 Ho ₂ O ₃

Mga reaksyon na may dilute o puro acid upang makabuo ng kani-kanilang mga asin (nitrates, sulfates, atbp.). Gayunpaman at nakakagulat, hindi ito reaksyon sa hydrofluoric acid, dahil ang isang layer ng HoF _{3 ay} pinoprotektahan ito mula sa pagkasira nito.

Tumutugon din ang Holmium sa lahat ng mga halogens upang makagawa ng kani-kanilang halides (HoF ₃ , HoCl ₃ , HoBr ₃ at HoI ₃ ).

Istraktura ng kemikal

Ang Holmium ay nag-crystallize sa isang compact na hexagonal na istraktura, hcp (hexagonal close-pack). Sa teorya, ang Ho atoms ay nananatiling magkakasabay salamat sa metal na bono na nabuo ng mga electron ng kanilang mga orbital na 4f, ayon sa kanilang elektronikong pagsasaayos:

4f ¹¹ 6s ²

Ang ganitong mga pakikipag-ugnay, pati na rin ang pag-aayos ng enerhiya ng mga electron nito, ay tukuyin ang mga pisikal na katangian ng holmium. Walang ibang allotrope o polymorph ang kilala sa metal na ito, kahit na sa ilalim ng mataas na presyon.

Aplikasyon

Mga reaksyon ng nuklear

Ang atom ng holmium ay isang mahusay na pagsisipsip ng neutron, kung kaya't nakakatulong ito upang makontrol ang pagbuo ng mga reaksiyong nukleyar.

Spectroscopy

Ang mga solusyon sa Holmium oxide ay ginagamit upang ma-calibrate ang spectrophotometer, dahil ang kanilang pagsipsip ng spectrum ay nananatiling palaging parating, anuman ang mga impurities na nilalaman nito. Nagpapakita din ito ng napaka katangian na matalim na banda na nauugnay sa holmium atom, at hindi sa mga compound nito.

Makulay

Ang mga atom ng holmium ay may kakayahang magbigay ng mapula-pula na kulay sa baso at artipisyal na kubiko na zirconia na mga hiyas.

Magnets

Sa sobrang mababang temperatura (30K o mas kaunti), ang holmium ay nagpapakita ng mga kagiliw-giliw na mga katangian ng magnetic, na ginagamit upang makagawa ng mga makapangyarihang electromagnets, kung saan nakakatulong ito upang ma-concentrate ang nagresultang magnetic field.

Ang ganitong mga magnetic material ay inilaan para sa nuclear magnetic resonance; para sa pagbuo ng mga hard drive, na may mga alaala na mag-oscillate sa pagkakasunud-sunod ng mga petabytes o terabytes; at para sa posibleng paggawa ng mga computer na dami.

Laser ng Holmium

Ang isang yttrium-aluminyo garnet (YAG) na kristal ay maaaring doped na may mga holmium atoms upang maglabas ng radiation na may haba ng haba na 2 µm; iyon ay, mayroon kaming isang laser ng holmium. Salamat sa ito, ang tumor tissue ay maaaring tumpak na i-cut nang hindi nagiging sanhi ng pagdurugo, dahil ang enerhiya na binigyan ng cauterizes agad ang mga sugat.

Ang laser na ito ay paulit-ulit na ginamit sa mga prosteyt at ngipin na operasyon, pati na rin upang maalis ang mga selula ng kanser at mga bato sa bato.

Mga Sanggunian

1. Shiver & Atkins. (2008). Diorganikong kimika. (Ikaapat na edisyon). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Holmium. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
3. Royal Society of Chemistry. (2020). Pana-panahong talahanayan: Holmium. Nabawi mula sa: rsc.org
4. Doug Stewart. (2020). Mga Facts / Chemistry ng Holmium. Nabawi mula sa: chemicool.com
5. Steve Gagnon. (sf). Ang Element Holmium. Nabawi mula sa: edukasyon.jlab.org
6. Ang Mga editor ng Encyclopaedia Britannica. (Abril 03, 2019). Holmium. Encyclopædia Britannica. Nabawi mula sa: britannica.com
7. Judy Lynn Mohn Rosebrook. (2020). Holmium. Nabawi mula sa: utoledo.edu