- història
- Propietats de l'holmi
- aparença física
- nombre atòmic
- massa molar
- Punt de fusió
- Punt d'ebullició
- densitat
- Calor de fusió
- Calor de vaporització
- Capacitat calorífica molar
- electronegativitat
- Energies d'ionització
- conductivitat tèrmica
- resistivitat elèctrica
- Números d'oxidació
- isòtops
- Ordre i moment magnètics
- reactivitat
- estructura química
- usos
- reaccions nuclears
- espectroscòpia
- colorant
- imants
- Làser de holmi
- referències
L' holmi és un element metàl·lic pertanyent a el bloc f de la taula periòdica, específicament a el període dels lantànids. És per tant membre de les terres rares, al costat de l'erbi, itri, disprosi i iterbi. Tots aquests componen una sèrie de minerals (xenotima o gadolinita) que són difícils de separar mitjançant mètodes químics convencionals.
El seu símbol químic és el Ho, tenint un nombre atòmic de 67, i sent menys abundant que els seus veïns disprosi (66 Dy) i erbi (68 Er). Es diu llavors que obeeix la regla d'Oddo-Harkins. L'holmi és un d'aquests metalls rars que gairebé ningú coneix ni sospita de la seva existència; àdhuc entre químics, no sol esmentar amb molta freqüència.
Mostra ultrapura de holmi metàl·lic. Font: Hi-Res Images ofChemical Elements
En els àmbits de la medicina, a l'holmi se li coneix per la utilització del seu làser en cirurgies per combatre patologies de la pròstata. Així mateix, representa el material prometedor per a la fabricació de electroimants i ordinadors quàntics, per les seves inusuals propietats magnètiques.
Els compostos de holmi, de caràcter trivalent, Ho 3+, presenten la particularitat d'exhibir una coloració depenent de la llum amb que se'ls irradiï. Si aquesta és fluorescent, el color d'aquests compostos canvia de groc a rosat. De la mateixa manera, succeeix amb les seves dissolucions.
història
El descobriment de l'holmi se li atribueix a dos químics suïssos, Marc Delafontaine i Jacques-Louis Soret, els qui en 1878 ho van detectar espectroscópicamente mentre analitzaven a Ginebra minerals de terres rares. Li van cridar l'element X.
Tot just un any després, el 1879, el químic suec Per Teodor Cleve va aconseguir separar l'òxid de holmi partint de erbia, òxid d'erbi (Er 2 O 3). Aquest òxid, contaminat per altres impureses, va mostrar una coloració marró, a el qual va nomenar 'Holmia', que significa Estocolm en llatí.
Així mateix, Cleve va obtenir un altre material de color verd: 'thulia', el qual ve a ser l'òxid de tuli. El problema d'aquest descobriment és que cap dels tres químics va poder obtenir una mostra prou pura d'l'òxid de holmi, ja que estava contaminada per àtoms de disprosi, un altre metall lantànid.
No va ser sinó el 1886 que el afanyat químic francès, Paul Lecoq de Boisbaudran, va aïllar l'òxid de holmi mitjançant precipitació fraccionada. Aquest òxid posteriorment es va sotmetre a reaccions químiques per produir sals de holmi, les quals es van reduir el 1911 pel químic suec Otto Holmberg; i així, va aparèixer les primeres mostres de holmi metàl·lic.
No obstant això, en l'actualitat els ions de holmi, Ho 3+, s'extreuen per cromatografia d'intercanvi iònic, en lloc de recórrer a les reaccions convencionals.
Propietats de l'holmi
aparença física
Metall platejat, tou, dúctil i mal·leable.
nombre atòmic
67 (67 Ho)
massa molar
164,93 g / mol
Punt de fusió
1461 ºC
Punt d'ebullició
2600 ºC
densitat
A temperatura ambient: 8,79 g / cm 3
Just quan es fon o fon: 8,34 g / cm 3
Calor de fusió
17 kJ / mol
Calor de vaporització
251 kJ / mol
Capacitat calorífica molar
27,15 J / (mol · K)
electronegativitat
1,23 en l'escala de Pauling
Energies d'ionització
Primera: 581,0 kJ / mol (Ho + gasós)
Segona: 1140 kJ / mol (Ho 2+ gasós)
Tercera: 2204 kJ / mol (Ho 3+ gasós)
conductivitat tèrmica
16,2 W / (m · K)
resistivitat elèctrica
814 nΩ · m
Números d'oxidació
El holmi pot presentar-se en els seus compostos amb els següents números o estats d'oxidació: 0, +1 (Ho +), +2 (Ho 2+) i +3 (Ho 3+). De tots ells, el +3 és per molt el més comú i estable. Per tant, l'holmi és un metall trivalent, formant compostos (iònics o parcialment iònics) on participa com ion Ho 3+.
Per exemple, en els següents compostos el holmi es troba amb nombre d'oxidació de +3: Ho febrer O 3 (Ho febrer 3+ O 3 2-), Ho (OH) 3, Hoi 3 (Ho 3+ I 3 -) i Ho febrer (SO 4) 3.
El Ho 3+ i les seves transicions electròniques són responsables que els compostos d'aquest metall llueixin colors marró-grocs. No obstant això, quan aquests es irradien amb llum fluorescent, es tornen rosats. El mateix passa amb les seves dissolucions.
isòtops
El holmi es presenta a la natura com un únic isòtop estable: 165 Ho (100% d'abundància). No obstant això, hi radioisòtops artificials amb temps de vida mitjana considerables. Entre ells tenim:
- 163 Ho (t 1/2 = 4570 anys)
- 164 Ho (t 1/2 = 29 minuts)
- 166 Ho (t 1/2 = 26,763 hores)
- 167 Ho (t 1/2 = 3,1 hores)
Ordre i moment magnètics
L'holmi és un metall paramagnètic, però pot tornar ferromagnètic a una temperatura de 19 K, exhibint propietats magnètiques molt forts. Es caracteritza per tenir a més el moment magnètic (10,6 μ B) més gran entre tots els elements químics, així com una inusual permeabilitat magnètica.
reactivitat
L'holmi és un metall que en condicions normals no s'oxida massa ràpid, de manera que demora en perdre la seva brillantor. No obstant això, quan se li escalfa amb un encenedor es torna groguenc, producte de la formació d'una capa d'òxid:
4 Ho + 3 O 2 → 2 Ho febrer O 3
Reacciona amb àcids diluïts o concentrats per originar les seves respectives sals (nitrats, sulfats, etc.). No obstant això i sorprenentment, no reacciona amb l'àcid fluorhídric, ja que una capa de Hof 3 el protegeix de la seva degradació.
El holmi així mateix reacciona amb tots els halògens per produir els seus respectius halogenurs (Hof 3, HOCL 3, HOBr 3 i Hoi 3).
estructura química
El holmi cristal·litza en una estructura hexagonal compacta, hcp (per les seves sigles en anglès: hexagonal close-packed). En teoria, els àtoms Ho es mantenen cohesionats gràcies a l'enllaç metàl·lic format pels electrons dels seus orbitals 4f, d'acord a la seva configuració electrònica:
4f 11 6s 2
Tals interaccions, així com l'ordenament energètic dels seus electrons, defineixen les propietats físiques de l'holmi. A aquest metall no se li coneix cap altre al·lòtrop o polimorf, ni tan sols sota altes pressions.
usos
reaccions nuclears
L'àtom d'holmi és un bon absorbent de neutrons, per la qual cosa ajuda a controlar el desenvolupament de les reaccions nuclears.
espectroscòpia
Les dissolucions d'òxid de holmi s'utilitzen per calibrar els espectrofotòmetres, a causa de que el seu espectre d'absorció es manté constant gairebé sempre, sense importar les impureses que contingui. Mostra més bandes agudes molt característiques associades a l'àtom d'holmi, i no als seus compostos.
colorant
Els àtoms d'holmi són capaços d'aportar coloracions vermelloses a vidres ia gemmes artificials de circonia cúbica.
imants
A temperatures extremadament baixes (30 K o menys), el holmi exhibeix propietats magnètiques interessants, les quals s'utilitzen per fabricar poderosos electroimants, on ajuda concentrar el camp magnètic resultant.
Aquests materials magnètics es destinen per ressonància magnètica nuclear; per al desenvolupament de discos durs, amb memòries que oscil·len en l'ordre dels petabytes o terabytes; i per possiblement la fabricació d'ordinadors quàntics.
Làser de holmi
Un cristall de granat d'itri-alumini (YAG) pot dopar-se amb àtoms d'holmi per emetre una radiació la longitud d'ona és de 2 micres; és a dir, tenim un làser de holmi. Gràcies a ell es pot tallar de manera precisa teixit tumoral sense causar sagnats, ja que l'energia subministrada cauteritza les ferides immediatament.
Aquest làser s'ha utilitzat recurrentment en cirurgies prostàtiques i dentals, així com per eliminar cèl·lules cancerígenes i càlculs renals.
referències
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. (Quarta edició). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Holmium. Recuperat de: en.wikipedia.org
- Royal Society of Chemistry. (2020). Periodic table: Holmium. Recuperat de: rsc.org
- Dr. Doug Stewart. (2020). Holmium Element Facts / Chemistry. Recuperat de: chemicool.com
- Steve Gagnon. (Sf). The Element Holmium. Recuperat de: education.jlab.org
- The Editors of Encyclopaedia Britannica. (3 abril 2019). Holmium. Encyclopædia Britannica. Recuperat de: britannica.com
- Judy Lynn Mohn Rosebrook. (2020). Holmium. Recuperat de: utoledo.edu