Főmenü megnyitása
Holmium(III)-oxid
Holmium(III) oxide.jpg
Holmium(III)-oxid minták átlagos-, és háromszínű megvilágításban
IUPAC-név Holmium(III)-oxid
Más nevek Holmium-oxid, Holmia
Kémiai azonosítók
CAS-szám 12055-62-8
PubChem 4232365
ChemSpider 3441223
EINECS-szám 235-015-3
SMILES
[O][Ho]O[Ho][O]
InChI
1/2Ho.3O/rHo2O3/c3-1-5-2-4
StdInChIKey JYTUFVYWTIKZGR-UHFFFAOYSA-N
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet Ho2O3
Moláris tömeg 377,86 g/mol
Megjelenés Halványsárga, átlátszatlan kristályok
Sűrűség 8.41 g/cm³
Olvadáspont 2415 °C
Forráspont 3900 °C
Tiltott sáv 5.3 eV[1]
Törésmutató (nD) 1.8[1]
Kristályszerkezet
Kristályszerkezet Köbös, cI80
Tércsoport Ia-3, No. 206
Termokémia
Std. képződési
entalpia
ΔfHo298
-1880.7 kJ mol-1
Standard moláris
entrópia
So298
158.2 J mol-1 K-1
Hőkapacitás, C 115.0 J mol-1 K-1
Veszélyek
MSDS External MSDS
S mondatok S22, S24/25
Rokon vegyületek
Azonos kation Holmium(III)-klorid
Azonos anion Diszprózium(III)-oxid
Erbium(III)-oxid
Rokon vegyületek Bizmut(III)-oxid

Európium(III)-oxid
Arany(III)-oxid
Lantán(III)-oxid
Lutécium(III)-oxid
Prazeodímium(III)-oxid
Prométium(III)-oxid
Terbium(III)-oxid
Tallium(III)-oxid
Túlium(III)-oxid

Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

A holmium(III)-oxid vagy holmium-oxid holmium és oxigén által alkotott vegyület, képlete Ho2O3 A diszprózium(III)-oxiddal együtt az eddig ismert egyik legerősebben paramágneses anyag. A holmium(III)-oxid, más néven holmia a természetben más oxidokkal, például erbium(III)-oxiddal keverve fordul elő, annak ásványtani neve erbia. Általában a három vegyértékű lantanoidák egymás mellett vannak a természetben, szétválasztásuk speciális eljárást igényel. A holmium(III)-oxidot a különleges színezett üvegek gyártásakor használnak. A holmium-oxidot tartalmazó üvegek és oldatok a látható hullámhossz-tartományban egy sor éles elnyelési (abszorpciós) csúccsal rendelkeznek. Ezért ezeket hagyományosan mint könnyen használható kalibrációs etalon használják optikai spektrofotométerekhez.

TulajdonságaiSzerkesztés

MegjelenésSzerkesztés

A holmium(III)-oxid a megvilágítási körülményektől függően meglehetősen drámai színváltozásra képes. Napfényen csersárga színű. Háromszínű fény alatt tüzes narancs-vörös, ilyen megvilágításban szinte megkülönböztethetetlen az erbium(III)-oxidtól. A holmium(III)-oxid tiltott sávja széles, 5,3 eV, így színtelen megjelenésűnek kellene lennie. Sárga színe a sűrű kristályrácsok hiányosságaiból ered, amik a Ho3+ ionok mozgása miatt vannak a kristályon belül.

KristályszerkezeteSzerkesztés

 
A holmium(III)-oxid kristályszerkezete szobahőmérsékleten, egy elemi cella (itt kocka) tengelyének (élének) irányából nézve. Vörös színnel az oxigénatomok vannak jelölve.

A holmium-oxid szerkezete köbös, de komplex, több atomot tartalmazó elemi cellával. Rácsállandója 1,06 nanométer. Az efféle szerkezet tipikusan a ritkaföldfémek oxidjaira jellemző. A holmium-oxidéval azonos például a Tb2O3, Dy2O3, Er2O3, Tm2O3, Yb2O3, és a Lu2O3. A Ho2O3 hőtágulási együtthatója viszonylag nagy: 7,4 ×10-6/°C.[2]

KémiájaSzerkesztés

A holmium(III)-oxid a hidrogén-kloriddal és az ammónium-kloriddal is reakcióba lép, holmium(III)-kloriddá alakul:[3]

 

TörténeteSzerkesztés

A holmiumot Marc Delafontaine és Jacques-Louis Soret fedezte fel 1878-ban. Felfigyeltek az akkor még ismeretlen elem (ők még "X-elemként" tartották számon) szokatlan spektrográfiai abszorpciós sávjaira.[4][5] Tőlük függetlenül, szintén 1878-ban Per Teodor Cleve az erbiát, vagyis az erbium-oxid ércét vizsgálva felfedezte a holmiumot.[6][7]

Azt a módot használva, amit Carl Gustaf Mosander fejlesztett ki, Cleve először elvonta az összes ismert szennyeződést az erbiától. Az erőfeszítése eredményéül két új anyagot, egy barnát és egy zöldet kapott. A barna anyag neve (az otthona, Stockholm latin neve után) holmia lett, a zöldé pedig túlia. Később kiderült, hogy a holmia valójában holmium-oxid, a túlia pedig túlium-oxid.[8]

ElőfordulásaSzerkesztés

 
Gadolinit

A holmium-oxid nyomokban előfordul a gadolinitben és a monazitban, valamint egyéb ritkaföldfém-ásványokban. A fém holmium könnyen oxidálódik a levegőn; ezért a természetben a holmium szó rokon értelmű a holmiával (holmium-oxid érccel). A földkéreg átlagosan kilogrammonként 1,4 milligrammot tartalmaz, ezzel a holmium az 56. leggyakoribb elem a Földön. A fő bányászterületekhez tartozik Kína, az Egyesült Államok, Brazília, Srí Lanka és Ausztrália, a becsült tartalék 400 000 tonna holmium-oxid.[9]

GyártásaSzerkesztés

A holmium-oxid kivonása leegyszerűsítve a következőképpen zajlik: Először az ásványi keverékeket porrá zúzzák. A monazitot –mágneses tulajdonságai végett– ismételt elektromágneses elválasztással különítik el. Az elkülönítést követően a keveréket forró, tömény kénsavval kezelik, hogy számos ritkaföldfém vízoldékony szulfátját kinyerjék. Leszűrés után a savas folyadékhoz annyi nátrium-hidroxidot adnak, amennyi a kémhatását pH 3-4 értékűre emeli. Ilyenkor a tórium vegyületei (hidroxidként) csapadék formájában kiválnak az oldatból. Ezután ammónium-oxalátot kevernek a folyadékhoz, hogy vízben oldhatatlan ritkaföldfém-oxalátokat kapjanak. Az oxalátok hevítés hatására oxidokká bomlanak. Ezekhez salétromsavat adnak, ezzel kizárják a fő komponensek egyikét, a cériumot, amelynek oxidja nem lép reakcióba salétromsavval.[9]

A leghatékonyabb elválasztási folyamat, amellyel a holmium-oxidot a többi ritkaföldfémtől elkülönítik az ioncsere. A ritkaföldfém-vegyületeket megfelelő ioncserélő gyantával keverik össze, hogy hidrogén-, ammónium- vagy rézionnal (amik az adott gyantában előfordulnak) helyettesítsék a kinyerendő fémet. A ritkaföldfém-ionok szelektíven elválaszthatóak egymástól a megfelelő komplexképző anyaggal, például ammónium-citráttal vagy nitriotriacetáttal.[3]

FelhasználásaSzerkesztés

 
Holmium-oxid 4%-os oldata 10%-os perklórsavban, véglegesen kvarc-küvettába lezárva, mint optikai kalibrációs etalon.

A holmium-oxid egy cirkónia vagy üveg megfestésére használt színezék, amely sárga vagy vörös színt ad.[10] A holmium-oxidot vagy annak (általában perklórsavas) oldata éles elnyelési (abszorpciós) csúccsal rendelkeznek 200-900nm tartományban, ezért optikai spektrofotométerek kalibrációs etalonjaként használják.[11][12] Ahogy egyéb ritkaföldfém-oxidok, a holmium-oxid is alkalmazható speciális katalizátorokban, fényporokban és lézerekben.[13] A Holmium lézer 2,08 mikrométeres tartományban működik impulzus vagy folyamatos rendszerben. E lézer a szemre biztonságos, felhasználási területei: orvosi, LIDAR, szélsebesség mérés, atmoszféra monitorozás.

Egészségtani hatásaiSzerkesztés

A holmium(III)-oxid –sok más vegyülethez hasonlóan– nem túl veszélyes, bár túladagolása esetén felléphet a glanulóma és a hemoglobinémia betegség. Lenyelve vagy belélegezve enyhe a toxicitása, a bőrt nem irritálja. Az akut, orálisan bevitt holmium-oxid halálos adagjának középértéke (LD50) nagyobb, mint 1 gramm / testsúlykilogramm.[14]

FordításSzerkesztés

Ez a szócikk részben vagy egészben a Holmium(III)-oxide című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

ForrásokSzerkesztés

  1. a b Wiktorczyk, T (2002). „Preparation and optical properties of holmium oxide thin films”. Thin Solid Films 405, 238. o. DOI:10.1016/S0040-6090(01)01760-6.  
  2. Singh, H (1969). „Precise determination of the lattice parameters of holmium and erbium sesquioxides at elevated temperatures”. Journal of the Less Common Metals 18 (2), 172. o. DOI:10.1016/0022-5088(69)90137-4.  
  3. a b Patnaik, Pradyot. Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill, 340;445. o. (2003). ISBN 0-07-049439-8. Hozzáférés ideje: 2009. június 6. 
  4. 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. o.  
  5. 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. o.  
  6. Per Teodor Cleve (1879). „Sur deux nouveaux éléments dans l'erbine”. Comptes rendus de l'Académie des sciences 89, 478. o.  
  7. Per Teodor Cleve (1879). „Sur l'erbine”. Comptes rendus de l'Académie des sciences 89, 708. o.  
  8. John Emsley. Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements. US: Oxford University Press, 180–181. o. (2001). ISBN 0-19-850341-5 
  9. a b John Emsley. Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements. US: Oxford University Press, 181–182. o. (2001). ISBN 0-19-850341-5 
  10. Cubic zirconia. [2009. április 24-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2009. június 6.)
  11. R. P. MacDonald (1964). „Uses for a Holmium Oxide Filter in Spectrophotometry”. Clinical Chemistry 10 (12), 1117–20. o. PMID 14240747.  
  12. Travis, John C. (2002). „An International Evaluation of Holmium Oxide Solution Reference Materials for Wavelength Calibration in Molecular Absorption Spectrophotometry”. Analytical Chemistry 74 (14), 3408–15. o. DOI:10.1021/ac0255680. PMID 12139047.  
  13. Yehoshua Y. Kalisky. The physics and engineering of solid state lasers. SPIE Press, 125. o. (2006). ISBN 0-8194-6094-X 
  14. External MSDS. [2008. március 9-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2009. június 6.)