Holmium
| Eigenschaften | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Allgemein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Name, Symbol, Ordnungszahl | Holmium, Ho, 67 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Serie | Lanthanoide | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gruppe, Periode, Block | La, 6, f | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aussehen | silbrig weiß | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS-Nummer | 7440-60-0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Massenanteil an der Erdhülle | 1,1 ppm[1] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atommasse | 164,93032 u | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomradius (berechnet) | 175 (226) pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronenkonfiguration | [Xe]4f116s2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronen pro Energieniveau | 2, 8, 18, 29, 8, 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. Ionisierungsenergie | 581,0 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2. Ionisierungsenergie | 1140 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3. Ionisierungsenergie | 2204 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Physikalisch | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aggregatzustand | fest | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kristallstruktur | hexagonal | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dichte | 8,8 g/cm3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Magnetismus | paramagnetisch | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | 1747 K (1474 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Siedepunkt | 2968 K (2695 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Molares Volumen | 18,7 · 10-6 m3/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Verdampfungswärme | 241 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Schmelzwärme | 12,2 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Spezifische Wärmekapazität | 160 J/(kg · K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektrische Leitfähigkeit | 1,24 · 106 A/(V · m) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wärmeleitfähigkeit | 16,2 W/(m · K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Chemisch | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxidationszustände | 3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxide (Basizität) | (schwach basisch) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Normalpotential | -2,33 V (Ho3+ + 3e- → Ho) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronegativität | 1,23 (Pauling-Skala) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isotope | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Sicherheitshinweise | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Holmium ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Ho und der Ordnungszahl 67. Das Gruppe 3- und Periode-6-Element gehört zu den Lanthanoiden und wird den Metallen der Seltenen Erden zugeordnet.
Inhaltsverzeichnis |
Geschichte
1878 entdeckten die Schweizer Chemiker Marc Delafontaine und Jacques Louis Soret das Element spektroskopisch durch seine abweichenden Absorptionslinien. Das neue Element nannten sie ›X‹. 1879 entdeckte der schwedische Chemiker Per Teodor Cleve das neue Element unabhängig von den beiden Schweizern und isolierte es als gelbes Oxid aus unreinem Erbium (Erbiumoxid). Cleve wendete eine von Mosander entwickelte Methode an; er trennte zunächst alle bekannten Verunreinigungen ab, bevor er versuchte, den Rest zu trennen. Er erhielt einen braunen Rest, den er Holmia nannte, sowie einen grünen Rest, der den Namen Thulia erhielt.
Erst 1911 gelang dem schwedischen Chemiker Holmberg die Gewinnung von reinem Holmiumoxid. Ob er die Bezeichnung Holmium, vorgeschlagen von Cleve für die schwedische Landeshauptstadt Stockholm, übernahm oder als Ableitung seines eigenen Namens betrachtete, ist nicht bekannt.
Metallisch reines Holmium wurde erstmals 1940 hergestellt.
Vorkommen
Natürlich kommt Holmium nur in Verbindungen vor. Bekannte holmiumhaltige Minerale sind:
Gewinnung und Darstellung
Nach einer aufwendigen Abtrennung der anderen Holmiumbegleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Holmiumfluorid umgesetzt. Anschließend wird mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum metallischen Holmium reduziert. Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgen in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.
Eigenschaften
Das silberweiß glänzende Metall der Seltenen Erden ist weich und schmiedbar.
Holmium weist besondere magnetische Eigenschaften auf. In seinen ferromagnetischen Eigenschaften ist es denen des Eisens weit überlegen. Mit 10,6 μB besitzt es das höchste magnetische Moment eines natürlich vorkommenden chemischen Elements. Mit Yttrium bildet es magnetische Verbindungen.
In trockner Luft ist Holmium relativ beständig, in feuchter oder warmer Luft läuft es unter Bildung einer gelblichen Oxidschicht schnell an. Bei Temperaturen oberhalb von 150 °C verbrennt es zum Sesquioxid Ho2O3. Mit Wasser reagiert es unter Wasserstoffentwicklung zum Hydroxid.
In Mineralsäuren löst es sich unter Bildung von Wasserstoff auf.
In seinen Verbindungen liegt es in der Oxidationszahl +3 vor, die Ho3+-Kationen bilden in Wasser gelbe Lösungen. Unter besonderen reduktiven Bedingungen kann bei den Chloriden auch die Oxidationszahl +2 realisiert werden, z.B. im Holmium(II,III)chlorid Ho5Cl11, allerdings existiert das reine Holmium(II)chlorid nicht.
Verwendung
Wegen seiner hervorragenden magnetischen Eigenschaften verwendet man Polschuhe aus Holmium für Hochleistungsmagnete zur Erzeugung stärkster Magnetfelder.
Weitere Anwendungen:
- Magnetblasenspeicher unter Verwendung von Dünnschichtlegierungen aus Holmium-Eisen, Holmium-Nickel und Holmium-Cobalt.
- Steuerstäbe in Brutreaktoren.
- Dotierung von Yttrium-Eisen-Granat (YIG), Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) und Yttrium-Lanthan-Fluorid (YFL) für Feststofflaser und Mikrowellenbauteile in der Medizintechnik.
- Holmiumoxid zur Erzeugung von gelbem Glas u.a. wegen seiner scharfen Absorptionsbanden für Kalibrierfunktionen für Fotometer[3].
Physiologisches
Holmium hat keine bekannte biologische Funktion.
Sicherheitshinweise
Holmium und Holmiumverbindungen sind als wenig toxisch zu betrachten. Metallstäube sind feuer- und explosionsgefährlich.
Verbindungen
- Holmiumoxid Ho2O3
- Holmiumfluorid HoF3
- Holmium(III)-sulfat Ho2(SO4)3 · 8 H2O: bei Tageslicht gelbe, bei Kunstlicht (Neonröhrenlicht) rosafarbene Kristalle.
Einzelnachweise
- ↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3
- ↑ Eintrag zu Holmium in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 28.4.2008 (JavaScript erforderlich)
- ↑ http://www.starna.de/deutschland/d_ref/holmium.htm
Weblinks zu zu Alkalimetalle Erdalkalimetalle Lanthanoide Actinoide Übergangsmetalle Metalle Halbmetalle Nichtmetalle Halogene Edelgase