HOLMIUM: TARIHÇESI, ÖZELLIKLERI, KIMYASAL YAPISI VE KULLANIMLARI - KIMYA - 2026

Holmiyum özellikle lantanidlerin süre, f bloğuna periyodik tablo ait bir metalik elemandır. Bu nedenle, erbiyum, itriyum, disprosiyum ve iterbiyum ile birlikte nadir toprak elementlerinin bir üyesidir. Bütün bunlar, geleneksel kimyasal yöntemlerle ayrıştırılması zor olan bir dizi minerali (ksenotim veya gadolinit) oluşturur.

Kimyasal sembolü Ho'dur, atom numarası 67'dir ve komşuları disprosiyumdan ( ₆₆ Dy) ve erbiyumdan ( ₆₈ Er) daha az bulunur . Daha sonra Oddo-Harkins kuralına uyduğu söylenir. Holmium, neredeyse hiç kimsenin bilmediği veya varlığından şüphelenmediği nadir metallerden biridir; kimyagerler arasında bile nadiren çok sık bahsedilir.

Metalik holmiyumun ultra saf örneği. Kaynak: Kimyasal Elementlerin Yüksek Çözünürlüklü Görüntüleri

Tıp alanında holmiyum, lazerinin prostat hastalıklarıyla savaşmak için ameliyatlarda kullanılmasıyla bilinir. Ayrıca, olağandışı manyetik özelliklerinden dolayı elektromıknatısların ve kuantum bilgisayarların üretimi için gelecek vaat eden malzemeyi temsil ediyor.

Üç değerlikli holmiyum bileşikleri Ho ³⁺ , ışınlandıkları ışığa bağlı olarak bir renk sergileme özelliğine sahiptir. Floresan ise bu bileşiklerin rengi sarıdan pembeye değişir. Aynı şekilde çözümleriyle de oluyor.

Tarih

Holmiyumun keşfi, 1878'de Cenevre'deki nadir toprak minerallerini analiz ederken spektroskopik olarak tespit eden iki İsviçreli kimyager Marc Delafontaine ve Jacques-Louis Soret'e atfedilir. Buna X öğesi adını verdiler.

Sadece bir yıl sonra, 1879'da İsveçli kimyager Per Teodor Cleve, erbium oksitten (Er ₂ O ₃ ) başlayarak holmiyum oksidi ayırmayı başardı . Başka yabancı maddelerle kirlenmiş olan bu oksit, Latince'de Stockholm anlamına gelen 'holmia' adını verdiği kahverengi bir renk gösterdi.

Cleve ayrıca başka bir yeşil malzeme elde etti: tulium oksit olan 'thulia'. Bu keşifle ilgili sorun, üç kimyagerden hiçbirinin, başka bir lantanid metali olan disprosyum atomlarıyla kontamine olduğu için yeterince saf bir holmiyum oksit numunesi elde edememiş olmasıdır.

Çalışkan Fransız kimyager Paul Lecoq de Boisbaudran, 1886 yılına kadar holmiyum oksidi fraksiyonel çökeltme ile izole etti. Bu oksit daha sonra, 1911'de İsveçli kimyager Otto Holmberg tarafından indirgenen holmiyum tuzlarını üretmek için kimyasal reaksiyonlara tabi tutuldu; ve böylece ilk metalik holmiyum örnekleri ortaya çıktı.

Ancak şu anda holmiyum iyonları Ho ³⁺ , geleneksel reaksiyonlara başvurmak yerine iyon değişim kromatografisi ile ekstrakte edilmektedir.

Holmium özellikleri

Fiziksel görünüş

Simli, yumuşak, sünek ve dövülebilir metal.

Atomik numara

67 ( ₆₇ Ho)

Molar kütle

164.93 g / mol

Erime noktası

1461ºC

Kaynama noktası

2600ºC

Yoğunluk

Oda sıcaklığında: 8,79 g / cm ³

Tam eridiğinde veya eridiğinde: 8,34 g / cm ³

Füzyon ısısı

17 kJ / mol

Buharlaşma ısısı

251 kJ / mol

Molar ısı kapasitesi

27,15 J / (mol K)

Elektronegativite

Pauling ölçeğinde 1.23

İyonlaşma enerjileri

İlk: 581,0 kJ / mol (Ho ⁺ gaz)

İkinci: 1140 kJ / mol (Ho ²⁺ gazlı)

Üçüncü: 2204 kJ / mol (Ho ³⁺ gazlı)

Termal iletkenlik

16,2 W / (m · K)

Elektriksel direnç

814 nΩ m

Oksidasyon numaraları

Holmium, aşağıdaki sayılarla veya oksidasyon durumlarıyla bileşiklerinde mevcut olabilir: 0, +1 (Ho ⁺ ), +2 (Ho ²⁺ ) ve +3 (Ho ³⁺ ). Hepsi arasında +3 en yaygın ve kararlı olanıdır. Bu nedenle holmiyum, bir Ho ³⁺ iyonu olarak katıldığı bileşikler (iyonik veya kısmen iyonik) oluşturan üç değerlikli bir metaldir .

Örneğin, aşağıdaki bileşiklerde, holmiyumun oksidasyon sayısı +3: Ho ₂ O ₃ (Ho ₂ ³⁺ O ₃ ^2- ), Ho (OH) ₃ , HoI ₃ (Ho ³⁺ I ₃ ^- ) ve Ho ₂ (SO ₄ ) ₃ .

Ho ³⁺ ve elektronik geçişleri, bu metalin bileşiklerinin kahverengi-sarı renklerde görünmesinden sorumludur. Ancak, bunlar floresan ışıkla ışınlandığında pembeye dönüşürler. Aynı şey çözümleri için de geçerli.

izotopları

Holmium, doğada tek bir kararlı izotop olarak bulunur: ¹⁶⁵ Ho (% 100 bolluk). Bununla birlikte, yarı ömrü uzun olan insan yapımı radyoizotoplar vardır. Aralarında var:

- ¹⁶³ Ho (t _1/2 = 4570 yıl)

- ¹⁶⁴ Ho (t _1/2 = 29 dakika)

- ¹⁶⁶ Ho (t _1/2 = 26.763 saat)

- ¹⁶⁷ Saat (t _1/2 = 3,1 saat)

Manyetik düzen ve moment

Holmium bir paramanyetik metaldir, ancak 19 K sıcaklıkta ferromanyetik hale gelebilir ve çok güçlü manyetik özellikler sergileyebilir. Ayrıca, tüm kimyasal elementler arasında en büyük manyetik momente (10,6 μ _B ) ve olağandışı bir manyetik geçirgenliğe sahip olmasıyla da karakterize edilir .

Reaktivite

Holmium, normal şartlar altında çok çabuk paslanmayan bir metaldir, bu nedenle parlaklığını kaybetmesi zaman alır. Bununla birlikte, bir çakmakla ısıtıldığında, bir oksit tabakası oluşumu nedeniyle sarımsı renk alır:

4 Ho + 3 O ₂ → 2 Ho ₂ O ₃

İlgili tuzlarını (nitratlar, sülfatlar vb.) Üretmek için seyreltik veya konsantre asitlerle reaksiyona girer. Bununla birlikte ve şaşırtıcı bir şekilde, bir HoF ₃ tabakası onu bozulmasından koruduğu için hidroflorik asit ile reaksiyona girmez .

Holmium ayrıca kendi halojenürlerini (HoF ₃ , HoCl ₃ , HoBr ₃ ve HoI ₃ ) üretmek için tüm halojenlerle reaksiyona girer .

Kimyasal yapı

Holmium, kompakt bir altıgen yapı, hcp (altıgen kapalı paket) halinde kristalleşir. Teorik olarak, Ho atomları, elektronik konfigürasyonlarına göre 4f yörüngelerinin elektronlarının oluşturduğu metalik bağ sayesinde kohezif kalır:

4f ¹¹ 6s ²

Bu tür etkileşimler ve elektronlarının enerji düzenlemesi holmiyumun fiziksel özelliklerini tanımlar. Bu metal için yüksek basınç altında bile başka hiçbir allotrop veya polimorf bilinmemektedir.

Uygulamalar

Nükleer reaksiyonlar

Holmiyum atomu iyi bir nötron emicidir, bu nedenle nükleer reaksiyonların gelişimini kontrol etmeye yardımcı olur.

Spektroskopisi

Holmiyum oksit çözeltileri, spektrofotometreleri kalibre etmek için kullanılır, çünkü absorpsiyon spektrumları, içerdikleri safsızlıklardan bağımsız olarak neredeyse her zaman sabit kalır. Ayrıca holmiyum atomuyla ilişkili çok karakteristik keskin bantlar gösterir, bileşikleriyle değil.

boyarmadde

Holmium atomları, cama ve yapay kübik zirkonya taşlarına kırmızımsı renklendirme sağlayabilir.

Mıknatıslar

Son derece düşük sıcaklıklarda (30K veya daha az) holmiyum, ortaya çıkan manyetik alanı yoğunlaştırmaya yardımcı olduğu güçlü elektromıknatıslar yapmak için kullanılan ilginç manyetik özellikler sergiler.

Bu tür manyetik malzemeler nükleer manyetik rezonans için tasarlanmıştır; petabayt veya terabayt sırasına göre salınan belleklerle sabit disklerin geliştirilmesi için; ve muhtemelen kuantum bilgisayarların üretimi için.

Holmium lazer

Bir itriyum-alüminyum granat (YAG) kristali, 2 um dalga boyunda radyasyon yaymak için holmiyum atomları ile katkılanabilir; yani bir holmiyum lazerimiz var. Bu sayede, sağlanan enerji yaraları anında koterize ettiğinden, tümör dokusu kanamaya neden olmadan hassas bir şekilde kesilebilir.

Bu lazer prostat ve diş ameliyatlarında defalarca kullanıldı ve kanser hücrelerini ve böbrek taşlarını yok etmek için kullanıldı.

Referanslar

1. Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya . (Dördüncü baskı). Mc Graw Hill.
2. Vikipedi. (2019). Holmiyum. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
3. Kraliyet Kimya Derneği. (2020 yılında). Periyodik tablo: Holmium. Rsc.org'dan kurtarıldı
4. Doug Stewart. (2020 yılında). Holmium Element Gerçekleri / Kimya. Chemicool.com'dan kurtarıldı
5. Steve Gagnon. (Sf). Holmium Elementi. Kurtarılan: education.jlab.org
6. Encyclopaedia Britannica'nın Editörleri. (3 Nisan 2019). Holmiyum. Encyclopædia Britannica. Britannica.com'dan kurtarıldı
7. Judy Lynn Mohn Rosebrook. (2020 yılında). Holmiyum. Kurtarıldı: utoledo.edu