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홀뮴

Holmium
홀뮴
홀뮴
발음/ˈhoʊlmiəm/ (HOHL-mee-6000m)
외모은백색
표준 원자량 Ar°(호)
  • 164.930329±0.000005
  • 164.93±0.01(요약)[1]
주기율표의 홀뮴
수소 헬륨
리튬 베릴륨 붕소 탄소 질소 산소 불소 네온
나트륨 마그네슘 알루미늄 실리콘 인 유황 염소 아르곤
칼륨 칼슘 스칸듐 티타늄 바나듐 크롬 망간 철 코발트 니켈 구리 아연 갈륨 게르마늄 비소 셀레늄 브롬 크립톤
루비듐 스트론튬 이트륨 지르코늄 니오븀 몰리브덴 테크네튬 루테늄 로듐 팔라듐 실버 카드뮴 인듐 주석 안티몬 텔루륨 요오드 제논
세슘 바륨 란타넘 세륨 프라세오디뮴 네오디뮴 프로메튬 사마륨 유로피움 가돌리늄 테르비움 디스프로슘 홀뮴 에르비움 툴륨 이터븀 루테튬 하프늄 탄탈룸 텅스텐 레늄 오스뮴 이리듐 플래티넘 골드 수성(원소) 탈륨 이끌다 비스무트 폴로늄 아스타틴 라돈
프랑슘 라듐 악티늄 토륨 프로트악티늄 우라늄 넵투늄 플루토늄 아메리슘 퀴륨 베르켈륨 캘리포늄 아인슈타이늄 페르뮴 멘델레비움 노벨륨 로렌슘 러더포듐 두브니움 시보르지움 보륨 하시움 마이트네륨 담슈타티움 뢴트겐 코페르니슘 니혼늄 플레로비움 모스크바 리버모륨 테네시네 오가네손
–
↑
호
↓
에
디스프로슘 ← 홀뮴 → 에르븀
원자 번호 (Z)67
그룹.f-블록 그룹(숫자 없음)
기간6교시
블록 f블록의
전자 배치[Xe] 4f11 6s2
셸당 전자 수2, 8, 18, 29, 8, 2
물리적 특성
단계 STP에서단단한
녹는점1734K(1461°C, 2662°F)
끓는점2873K(2600°C, 4712°F)
밀도 (근처)8.79g/cm3
액체 상태일 때8.34 g/cm3
융해열17.0kJ/mol
기화열251 kJ/mol
몰 열용량27.15 J/(mol·K)
증기압
P (Pa) 1 10 100 1k 10k 100k
(K)에서 1432 1584 (1775) (2040) (2410) (2964)
원자적 성질
산화 상태0,[2] +1, +2, +3(기본 산화물)
전기 음성도폴링 눈금: 1.23
이온화 에너지
  • 첫 번째: 581.0 kJ/mol
  • 두 번째: 1140 kJ/mol
  • 세 번째: 2204 kJ/mol
원자 반지름경험적: 오후 176시
공유 반지름192±7pm
Color lines in a spectral range
홀뮴 스펙트럼선
기타 속성
자연발생원초의
결정 구조 육각형 밀폐형(hcp)
Hexagonal close packed crystal structure for holmium
음속 얇은 막대2760 m/s(20°C에서)
열팽창폴리: 11.2µm/(m³K)(에서)
열전도율16.2 W/(m³K)
전기저항률폴리: 814 NΩm(에서)
자기순서상자성의
영률64.8 GPa
전단 계수26.3 GPa
부피 계수40.2 GPa
포아송비0.231
비커스 경도410–600 MPa
브리넬 경도500~1250 MPa
CAS 번호7440-60-0
역사
디스커버리페르 테오도르 클레브, 자크 루이 소렛, 마르크 들라퐁텐 (1878)
홀뮴 동위 원소
주동위원소[3] 붕괴
풍성한 춤 반감기의 (t1/2) 모드 제품
163호 신스 4570 y ε 163다이
164호 신스 28.8분 ε 164다이
β− 164어
165호 100% 안정적인.
166호 신스 26.812시간 β− 166어
166m1호 신스 1132.6 y β− 166어
167호 신스 3.1시간 β− 167어
범주:홀뮴
참고 문헌

홀뮴은 화학 원소로 기호는 Ho이고 원자 번호는 67입니다.이것은 희토류 원소이며 란타넘족 계열의 11번째 구성원입니다.비교적 부드럽고 은빛을 띠며 부식에 강하고 유연한 금속입니다.다른 많은 란타넘족 원소들처럼, 홀뮴은 자연적인 형태로 발견되기에는 너무 반응성이 강합니다. 순수한 홀뮴은 공기에 노출될 때 천천히 노란 산화물 코팅을 형성하기 때문입니다.홀뮴은 상온의 건조한 공기에서 비교적 안정적입니다.하지만, 그것은 물과 반응하여 쉽게 부식되고, 열을 가하면 공기 중에서 타기도 합니다.

자연에서 홀뮴은 다른 희토류 금속(툴륨과 같은)과 함께 발생합니다.그것은 비교적 희귀한 란타넘족으로, 지구 지각의 백만분의 1을 구성하고 있으며, 텅스텐과 비슷한 풍부함을 가지고 있습니다.홀뮴은 스웨덴의 화학자 페르 테오도르 클레베에 의해 분리되어 발견되었습니다.자크 루이 소레와 마크 들라폰테인이 1878년 분광학적으로 발견했습니다.그것의 산화물은 1878년에 Cleve에 의해 희토류로부터 처음 분리되었습니다.이 원소의 이름은 [4][5][6]스톡홀름의 라틴어 이름인 홀미아에서 유래되었습니다.

다른 많은 란타넘족 원소들처럼 홀뮴은 모나자이트와 가돌리나이트 광물에서 발견되며, 보통 이온 교환 기술을 사용하여 모나자이트에서 상업적으로 추출됩니다.자연과 거의 모든 실험실 화학에서 화합물은 Ho(III) 이온을 포함하여 사소한 산화가 이루어집니다.3가 홀뮴 이온은 다른 많은 희토류 이온과 유사한 형광 특성을 가지고 있기 때문에 특정 레이저 및 유리 착색 응용 분야에서 다른 희토류와 동일한 방식으로 사용됩니다.

홀뮴은 모든 원소 중에서 가장 높은 투과성과 자기 포화도를 가지고 있어 가장 강력한 정적 자석의 극 조각에 사용됩니다.홀뮴은 중성자를 강하게 흡수하기 때문에 원자로에서 가연성 독으로 사용되기도 합니다.

특성.

홀뮴은 란타넘 계열의 열한 번째 멤버입니다.주기율표에서, 그것은 왼쪽의 란타니데스 디스프로슘과 오른쪽의 에르비움 사이, 그리고 악티니드 아인슈타이늄 위의 6주기에 나타납니다.

물리적 특성

끓는점이 3,000 K (2,730 °C)인 홀뮴은 이터븀, 유로퓸, 사마륨, 툴륨, 디스프로슘 다음으로 휘발성이 높은 란타넘족 원소입니다.표준 온도와 압력에서 홀뮴은 란타넘족 원소의 많은 후반부와 마찬가지로 일반적으로 육각형으로 밀집된 (hcp) [7]구조를 가정합니다.67개의 전자가 [Xe] 4f11 6s2 구성으로 배열되어 있어 4f 및 6s 하위 [citation needed]셸을 채우는 13개의 원자가 전자를 가지고 있습니다.

홀뮴은 모든 란타넘족 원소와 마찬가지로 표준 온도와 [8]압력에서 상자성이지만 19K 미만의 온도에서는 강자성을 갖습니다. (-254.2 °C; -425.5 °F).[9]이것은 자연적으로 발생하는[10] 요소 중 가장 높은 자기 모멘트(10B.6 μ)를 가지고 있으며 다른 특이한 자기 특성을 가지고 있습니다.이트륨과 결합하면, 그것은 매우 자성이 강한 [11]화합물을 형성합니다.

화학적 성질

홀뮴 금속은 공기 중에서 천천히 변색되며, 철 녹과 유사한 모양의 노란색 산화물 층을 형성합니다.쉽게 연소하여 [12]산화 홀뮴(III)을 형성합니다.

4 Ho + 3 O2 → 2 HoO23

비교적 부드럽고 유연한 요소로, 부식에 강하고 표준 온도와 압력에서 건조한 공기에서 화학적으로 안정적입니다.그러나 습한 공기와 더 높은 온도에서는 빠르게 산화되어 노란 산화물을 [13]형성합니다.순수한 형태로, 홀뮴은 금속성의 밝은 은빛 광택을 가지고 있습니다.

홀뮴은 전기음성도가 매우 높습니다. 폴링 전기음성도 척도에서 1.[14]23입니다.그것은 일반적으로 3가입니다.차가운 물과 천천히 반응하고 뜨거운 물과 빠르게 반응하여 홀뮴(III) [15]수산화물을 형성합니다.

2 Ho(s) + 62 HO(l) → 2 Ho(OH)(3aq) + 32 H(g)

홀뮴 금속은 모든 안정한 [16]할로겐과 반응합니다.

2 Ho(s) + 3 F2(g) → 2 HoF3(s) [핑크]
2 Ho(s) + 3 Cl2(g) → 2 HoCl3(s) [옐로우]
2 Ho(s) + 3 Br2(g) → 2 HoBr3(s) [옐로우]
2 Ho(s) + 3 I2(g) → 2 HoI3(s) [옐로우]

홀뮴은 희황산에 쉽게 용해되어 노란색 Ho(III) 이온을 포함하는 용액을 형성하며, [Ho(OH2)]93+[16] 복합체로 존재합니다.

2 Ho(s) + 3 HSO24(aq) → 23+ Ho(aq) + 3 SO2−
4(aq) + 3 H2(g)

산화 상태

많은 란타넘족 원소들과 마찬가지로 홀뮴은 보통 +3의 산화 상태에서 발견되며, 플루오르화3 홀뮴과 염화3 홀뮴과 같은 화합물을 형성합니다.용액 속의 홀뮴은 9분자의 물로 둘러싸인 Ho의 형태입니다3+.홀뮴은 [10]산에서 용해됩니다.하지만 홀뮴은 +2, +1, 0 산화 상태에서도 [citation needed]존재하는 것으로 밝혀졌습니다.

동위 원소

추가 정보:홀뮴 동위 원소

홀뮴의 동위 원소는 Ho에서 Ho까지 다양합니다.가장 풍부한 안정 동위원소 Ho 이전의 1차 붕괴 모드는 양전자 방출이고, 이후의 1차 붕괴 모드는 베타 마이너스 붕괴입니다.Ho 이전의 1차 붕괴 생성물은 터븀과 디스프로슘 동위원소이고, 그 다음의 1차 붕괴 생성물은 어븀 [17]동위원소입니다.

천연 홀뮴은 하나의 원시 동위 [10]원소인 홀뮴-165로 구성되어 있으며, 매우 긴 [18]반감기를 가진 테르비움-161로 알파 붕괴를 겪을 것으로 예상되지만 안정적인 것으로 생각되는 유일한 홀뮴 동위 원소입니다.알려진 35개의 합성 방사성 동위원소 중 가장 안정한 것은 홀뮴-163(163Ho)이며, 반감기는 [19]4570년입니다.다른 모든 방사성 동위원소는 바닥 상태의 반감기가 1.117일 이하이며, 가장 긴 것은 홀뮴-166(166Ho)의 반감기가 26.[20]83시간이고, 대부분은 3시간 미만입니다.

166m1Ho의 반감기는 약 1200년입니다.[21]준안정 상태가 들뜸을 제거할 때 생성되는 붕괴 감마선의 스펙트럼을 특히 풍부하게 만드는 높은 들뜸 에너지는 이 동위원소를 감마선 분광계를 [22]보정하는 수단으로 유용하게 만듭니다.

화합물

산화물 및 칼코게나이드

HoO23, 왼쪽: 자연광, 오른쪽: 차가운 음극 형광등 아래.

홀뮴(III) 산화물은 홀뮴의 유일한 산화물입니다.그것은 조명 조건에 따라 색이 바뀝니다.낮에, 그것은 노란 색을 가지고 있습니다.삼색 빛에서는 주황색 빨간색으로 나타나며, 같은 조명 [23]조건에서 산화 에르븀의 모습과 거의 구별할 수 없습니다.색상 변화는 적색 인으로 작용하는 [24]3가 홀뮴 이온의 날카로운 방출선과 관련이 있습니다.홀뮴(III) 산화물은 차가운 음극 형광등 아래에서 분홍색으로 보입니다.

다른 칼코게나이드는 홀뮴으로 알려져 있습니다.홀뮴(III) 황화물은 단사정계에서 [17]주황색-노란색 결정을 가지며, 공간군은1 P2/m(11번)[25]입니다.고압 하에서 홀뮴(III) 황화물은 입방정계와 [26]정방정계에서 형성될 수 있습니다.홀뮴(III) 산화물과 황화수소를 1,598 K([27]1,325 °C; 2,417 °F)에서 반응시켜 얻을 수 있습니다.홀뮴(III) 셀렌화물 또한 알려져 있습니다.그것은 6K [28]미만의 반강자성입니다.

할로겐화물

홀뮴의 4가지 트라이할라이드는 모두 알려져 있습니다.플루오린화 홀뮴(III)은 산화 홀뮴(III)과 플루오린화 암모늄을 반응시킨 후 [29]용액에 형성된 암모늄 염으로부터 결정화하여 생성될 수 있는 황색 분말입니다.염화 홀뮴(III)은 [30]플루오린화 암모늄 대신 염화 암모늄을 사용하여 유사한 방법으로 제조될 수 있습니다.고체 [31]상태의 YCl3 층 구조를 가지고 있습니다.브롬화 홀뮴(III)과 요오드화 홀뮴(III)은 [16]원소의 직접 반응을 통해 얻을 수 있습니다.

2 Ho + 32 X → 2 HoX3

또한 홀뮴(III) 요오드화물은 홀뮴과 수은의 직접 반응에 의해 얻을 수 있습니다.II) 요오드화물을 [32]증류하여 수은을 제거합니다.

오르가노홀륨 화합물

참고 항목:유기안탄화물화학

유기 홀뮴 화합물은 모두 γ 역결합을 겪을 수 없는 능력을 공유하기 때문에 다른 란타넘족 화합물과 매우 유사합니다.따라서 이들은 대부분 이온성 사이클로펜타디엔화물(란타넘과 등구조)과 γ 결합된 단순 알킬 및 아릴로 제한되며,[33] 일부는 중합체일 수 있습니다.

역사

홀뮴(홀미아, 스톡홀름의 라틴어 이름)은 1878년 스위스의 화학자 자크 루이 소렛과 마르크 들라폰테인에 의해 발견되었는데, 그는 당시 알려지지 않았던 원소의 비정상적인 분광 흡수 띠를 발견했습니다(그들은 그것을 "원소 X"[34][35]라고 불렀습니다).

스웨덴의 화학자 페르 테오도르 클레베는 또한 그가 에르비아 흙 (산화에르비움)을 연구하는 동안 독립적으로 그 원소를 발견했습니다.그는 처음으로 새로운 [5][4][36]원소를 분리했습니다.스웨덴의 화학자 칼 구스타프 모산더에 의해 개발된 방법을 사용하여, 클레브는 처음으로 에르비아에서 알려진 모든 오염물질을 제거했습니다.그 노력의 결과는 두 가지 새로운 재료, 하나는 갈색이고 하나는 녹색이었습니다.그는 갈색 물질을 홀미아(클리브의 고향인 스톡홀름의 라틴어 이름을 따서)와 녹색 원툴리아라고 이름 지었습니다.홀미아는 나중에 홀뮴 산화물이고, 툴리아는 툴륨 [37]산화물인 것으로 밝혀졌습니다.

영국 물리학자 헨리 모즐리의 원자 번호에 관한 고전 논문에서 홀뮴은 66이라는 값이 할당되었습니다.그가 조사하기 위해 준 홀뮴 준비는 이웃 (당시 발견되지 않은) 디스프로슘에 의해 지배된 불순물이었습니다.그는 두 원소에 대한 X선 방출선을 보았을 것이지만, 지배적인 방출선은 디스프로슘 [38]불순물 대신 홀뮴에 속한다고 가정했습니다.

발생 및 생산

가돌리나이트-홀뮴의 표본은 그것의 검은 부분입니다.

다른 모든 희토류 원소들처럼, 홀뮴은 자연적으로 자유 원소로 발견되지 않습니다.그것은 가돌리나이트, 모나자이트 및 다른 희토류 광물의 다른 원소들과 결합하여 발생합니다.홀뮴을 지배하는 광물은 아직 발견되지 않았습니다.주요 광산 지역은 중국, 미국, 브라질, 인도, 스리랑카, 호주이며 홀뮴 매장량은 400,[37]000톤으로 추정됩니다.홀뮴 금속의 연간 생산량은 연간 [39]약 10톤입니다.

홀뮴은 질량 기준으로 지구 지각의 1.4 부분을 차지합니다.이것은 그것을 지구 지각에서 56번째로 풍부한 원소로 만듭니다.홀뮴은 토양 백만분의 1,000조분의 1,000조분의 4,000조분의 1을 차지하며, 란타넘족에게는 [37]매우 드문 지구의 대기는 거의 없습니다.그것은 [40]질량으로 우주의 1조분의 500 부분을 구성합니다.

홀뮴은 모나자이트 모래(0.05% 홀뮴)에서 이온 교환을 통해 상업적으로 추출되지만, 여전히 다른 희토류와 분리하기 어렵습니다.이 원소는 무수 염화물 또는 불소를 금속 [17]칼슘으로 환원함으로써 분리되었습니다.지구의 지각에 존재하는 것으로 추정되는 양은 1.3mg/kg입니다.홀뮴은 오도-하킨스 규칙을 준수합니다: 홀뮴은 홀수 원소로서 디스프로슘과 에르븀보다 덜 풍부합니다.하지만 홀수 번호의 무거운 란타넘족 중에서 가장 풍부합니다.란타넘족 중 프로메튬, 툴륨, 루테튬, 터븀만이 지구상에 덜 풍부합니다.주요 전류원은 중국 남부의 이온 흡착 점토입니다.이들 중 일부는 제노타임이나 가돌리나이트에서 발견되는 것과 유사한 희토류 조성을 가지고 있습니다.이트륨은 전체 질량의 약 3분의 2를 차지하며, 홀뮴은 약 1.5%[41]입니다.홀뮴은 희토류 금속으로 가격이 1000 USD/kg [42]정도로 상대적으로 저렴합니다.

적용들

4% 산화 홀뮴을 10% 과염소산에 넣고 광학 교정 표준으로 석영 큐벳에 영구적으로 용해시킨 용액

홀뮴 산화물 및 홀뮴 산화물 용액(일반적으로 과염소산)이 포함된 유리는 스펙트럼 범위 200 ~ 900 nm에서 날카로운 광학 흡수 피크를 갖습니다.따라서 광학 분광 [43][44][45]광도계의 교정 표준으로 사용됩니다.방사성이지만 수명이 긴 Ho는 감마선 [46]분광계의 교정에 사용됩니다.

홀뮴은 자성극 조각(자속 [47]농축기라고도 함)으로 고강도 자석 안에 배치될 때 인공적으로 생성된 자기장 중 가장 강한 자기장을 생성하는 데 사용됩니다.홀뮴은 또한 몇몇 영구 자석의 제조에 사용됩니다.

홀뮴이 도핑된 이트륨 철 가넷(YIG) 및 이트륨 리튬 플루오라이드는 고체 레이저에 적용되며, Ho-YIG는 광학 절연체 및 마이크로파 장비(예: YIG 구체)에 적용됩니다.홀뮴 레이저는 2.[48]1 마이크로미터에서 방출됩니다.이들은 의료, 치과 [11]및 광섬유 애플리케이션에 사용됩니다.그것은 또한 [49]전립선의 적출에 사용하기 위해 고려되고 있습니다.

홀뮴은 핵분열에서 발생한 중성자를 흡수할 수 있기 때문에 원자로를 [37]조절하기 위한 가연성 독으로 사용됩니다.큐빅 지르코니아의 착색제로 사용되어 핑크색을,[50] 유리색은 옐로우-오렌지색을 [51]제공합니다.2017년 3월, IBM은 [52]산화마그네슘 바닥에 설치된 단일 홀뮴 원자에 1비트의 데이터를 저장하는 기술을 개발했다고 발표했습니다.충분한 양자 및 고전적인 제어 기술로, Ho는 [53]양자 컴퓨터를 만들기에 좋은 후보가 될 수 있습니다.

생물학적 역할 및 주의사항

홀뮴은 인간에게 생물학적인 역할을 하지 않지만, 홀뮴의 소금은 신진대사를 [17]자극할 수 있습니다.인간은 일반적으로 일 년에 약 1 밀리그램의 홀뮴을 소비합니다.식물은 토양에서 홀뮴을 쉽게 흡수하지 않습니다.어떤 채소들은 홀뮴 함량을 측정했고,[54] 그것은 1조 당 100ppm에 달했습니다.홀뮴과 그 가용성 소금은 섭취하면 약간 독성이 있지만, 불용성 홀뮴 소금은 독성이 없습니다.먼지 형태의 금속 홀뮴은 화재 및 폭발 [55][56][57]위험이 있습니다.다량의 홀뮴 염은 흡입, 경구 섭취 또는 주입 시 심각한 손상을 일으킬 수 있습니다.홀뮴이 장기간에 걸쳐 미치는 생물학적 영향은 알려져 있지 않습니다.홀뮴은 낮은 수준의 급성 [58]독성을 가지고 있습니다.

참고 항목

레퍼런스

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서지학

진일보한 내용

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외부 링크

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