Holmium
| |||||
| Yleistä | |||||
| Nimi | Holmium | ||||
| Tunnus | Ho | ||||
| Järjestysluku | 67 | ||||
| Luokka | Lantanoidit | ||||
| Lohko | d-lohko | ||||
| Ryhmä | - | ||||
| Jakso | 6 | ||||
| Tiheys | 8,795 · 103 kg/m3 | ||||
| Kovuus | - (Mohsin asteikko) | ||||
| Väri | hopeanvalkoinen | ||||
| Löytövuosi, löytäjä | 1878, Marc Delafontaine ja Jacques-Louis Soret | ||||
| Atomiominaisuudet | |||||
| Atomipaino (Ar) | 164,930328(7)[1] | ||||
| Atomisäde, mitattu (laskennallinen) | 175 pm | ||||
| Orbitaalirakenne | [Xe] 4f116s2 | ||||
| Elektroneja elektronikuorilla | 2, 8, 18, 29, 8, 2 | ||||
| Hapetusluvut | +III | ||||
| Kiderakenne | heksagonaalinen tiivispakkaus (HCP) | ||||
| Fysikaaliset ominaisuudet | |||||
| Olomuoto | kiinteä | ||||
| Sulamispiste | 1 747 K (1 474 °C) | ||||
| Kiehumispiste | 2 973 K (2 700 °C) | ||||
| Höyrystymislämpö | 265 kJ/mol | ||||
| Sulamislämpö | 27,0 kJ/mol | ||||
| Äänen nopeus | 2760 m/s 293 K:ssa | ||||
| Muuta | |||||
| Elektronegatiivisuus | 1,23 (Paulingin asteikko) | ||||
| Ominaislämpökapasiteetti | 0,165 kJ/(kg K) | ||||
| Sähkönjohtavuus | 1,1×106 S/m | ||||
| CAS-numero | 7440-60-0 | ||||
| Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa | |||||
Holmium on alkuaine, jonka kemiallinen merkki on Ho (lat. holmium) ja järjestysluku 67. Holmium on lantanoidien sarjaan kuuluva suhteellisen kova[2] ja taipuisa hopeanvalkoinen metallinen harvinainen maametalli[3], joka on vakaa kuivassa ilmassa huoneenlämpötilassa. Tiheys on 8,795 g/cm3. Sulamispiste on 1 474 °C ja kiehumispiste 2 700 °C.[2] Puhtaana holmium heijastaa valoa lähes yhtä hyvin kuin hopea, mutta se tummenee ilmassa nopeasti keltaiseksi holmium(III)oksidiksi Ho2O3.[3][4]
Holmiumilla on suurin magneettinen permeabiliteetti kaikista luonnollisista alkuaineista ja sillä on myös muita epätavallisia magneettisia ominaisuuksia.[4] Holmium on voimakkaasti paramagneettista yli −140 °C lämpötilassa. Tässä lämpötilassa metalli järjestyy antiferromagneettisesti ja edelleen lämpötilan laskiessa −254 °C:ssa sen magneettiset momentit kääntyvät niin, että se saavuttaa ferrimagneettisen rakenteen.[2]
Historia
muokkaaHolmiumin, joka on saanut nimensä Tukholman latinankielisen nimen (lat. Holmia) mukaan,[3] löysivät Marc Delafontaine ja Jacques-Louis Soret vuonna 1878 spektristä. Hieman myöhemmin vuonna 1879 ruotsalainen kemisti Per Teodor Cleve riippumattomasti löysi alkuaineen oksidimuodossa ja nimesi sen kotikaupunkinsa mukaan.[2][5][6] Ensimmäisenä puhdasta metallista holmiumia valmisti Otto Holmberg vuonna 1911.[4][7]
Esiintyminen
muokkaaHolmiumia ei esiinny vapaana, vaan yhdistyneenä muihin alkuaineisiin gadoliniitissa ja monatsiitissa sekä muissa harvinaisia maametalleja sisältävissä mineraaleissa. Metallista holmiumia voidaan valmistaa kuumentamalla holmiumkloridia tai holmiumfluoridia kalsiumin kanssa.[6] Holmium on hyvin harvinaista maankuoressa, tyypillisesti monatsiittihiekka sisältää vain 0,05 % holmiumia.[8] Se on eräs harvinaisimmista harvinaisista maametalleista luonnossa ja yleisyydeltään maankuoressa samaa luokkaa talliumin kanssa.[2]
Isotoopit
muokkaaKaiken luonnossa esiintyvän holmiumin muodostaa sen ainoa vakaa isotooppi 165Ho, mutta sille tunnetaan 35 radioisotooppia aina holmium-140:stä holmium-175:n saakka. Radioaktiivisista isotoopeista pysyvin on 163Ho, jonka puoliintumisaika on 4 570 vuotta. Seuraavaksi pysyvimmät ovat 166Ho puoliintumisajalla 26,8 tuntia ja 167Ho puoliintumisajalla 3,1 tuntia. Useimpien isotooppien puoliintumisajat ovat huomattavasti alle yhden minuutin. Holmiumin ydinisomeeri 166m1Ho on poikkeuksellinen: sen puoliintumisaika on peräti 1 133 vuotta. Holmiumilla on useita muitakin ydinisomeerejä. Isotoopeilla, joiden massaluku on pienempi kuin pysyvällä 165Ho:llä, pääasiallinen hajoamistapa on elektronisieppaus, kun taas raskaammilla se on beetahajoaminen.[2][9]
Käyttö
muokkaaHolmiumilla on suurin magneettinen permeabiliteetti kaikista luonnollisista alkuaineista ja sillä on myös muita epätavallisia magneettisia ominaisuuksia.[4] Yttriumin kanssa seostettuna se muodostaa hyvin magneettisia seoksia. Magneettisten ominaisuuksiensa takia holmiumia on käytetty voimakkaimpien kestomagneettien materiaalina,[3] tosin alkuainemuodossa olevan holmiumin poikkeavat magneettiset ominaisuudet tulevat esiin vain hyvin matalissa lämpötiloissa.[5]
Holmiumilla on vain vähän käyttökohteita tutkimuksen ulkopuolella[2]. Sitä on käytetty ydinreaktoreiden säätösauvoissa[3], lasereissa[3] (ns. Ho:YAG) ja eräitä sen yhdisteitä keltaisena värjäysaineena lasituotteissa. Holmiumoksidia on käytetty kuumuutta kestävänä materiaalina joissain erityissovelluksissa.[2]
Ho3+-ionia on käytetty katalyyttinä muuttamaan vedyn orto-muotoa para-muodoksi.[2]
Käyttöturvallisuus ja myrkyllisyys
muokkaaSuuret määrät holmiumsuoloja voivat olla elimistölle vaarallisia. Kuitenkin muiden harvinaisten maametallien tavoin holmiumin akuutti myrkyllisyys näyttäisi olevan suhteellisen vähäinen. Holmiumilla ei ole mitään tunnettua biologista roolia.[4][10]
Lähteet
muokkaa- ↑ Standard Atomic Weights of 14 Chemical Elements Revised. Chemistry International, 29.10.2018, 40. vsk, nro 4, s. 23–24. IUPAC. doi:10.1515/ci-2018-0409 ISSN 1365-2192 Artikkelin verkkoversio. Viitattu 13.12.2018. (englanniksi)
- ↑ a b c d e f g h i Holmium Encyclopædia Britannica Online. Viitattu 22.10.2019. (englanniksi)
- ↑ a b c d e f Marko Hamilo: Tukholman nimikkoaine on magneettisin metalli 4.4.2006. Helsingin Sanomat. Arkistoitu Viitattu 31.10.2015.
- ↑ a b c d e Holmium Element Facts / Chemistry chemicool.com. Viitattu 31.10.2015. (englanniksi)
- ↑ a b Brett F. Thornton, Shawn C. Burdette: Homely holmium – in your element. Nature Chemistry, kesäkuu 2015, 7. vsk. Macmillan Publishers Limited. Artikkelin verkkoversio. (pdf) Viitattu 10.10.2019. (englanniksi)
- ↑ a b John Emsley: Nature's building blocks: an A–Z guide to the elements, s. 181–182. Oxford University Press, 2001. ISBN 0198503415 Teoksen verkkoversio.
- ↑ Holmium – History & Etymology elements.vanderkrogt.net. Viitattu 13.10.2019. (englanniksi)
- ↑ It's Elemental: The Element Holmium education.jlab.org. Viitattu 31.10.2015. (englanniksi)
- ↑ Audi, G. et al.: The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties. Chinese Physics C, 2017, 41. vsk, nro 3, s. 030001-1-030001-138. IOP Publishing. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001 Artikkelin verkkoversio. (pdf) Viitattu 2.2.2020. (englanniksi) (Arkistoitu – Internet Archive)
- ↑ Holmium: Biological Action nautilus.fis.uc.pt. Arkistoitu 15.4.2011. Viitattu 13.10.2019. (englanniksi)
Aiheesta muualla
muokkaa
- Periodictable: Technical data for Holmium (englanniksi)
- Luettelo holmiumin isotoopeista The Isotopes Project Home Page (englanniksi)
- WebElements: Holmium reactions of elements (englanniksi)
- American Elements: Holmium (englanniksi)
- Webmineral: Mineral Species containing Holmium (Ho) (englanniksi)
- Mindat: The Mineralogy of Holmium (englanniksi)
- The Royal Society of Chemistry (RSC): Holmium (englanniksi)
- PeriodicTable: Holmium (Ho) (englanniksi)
- PubChem: Holmium (englanniksi)
- Human Metabolome Database (HMDB): Holmium (englanniksi)
- Food Component Database (FooDB): Holmium (englanniksi)