Гольмий — серебристо-белый редкоземельный элемент, обычно обозначаемый как Ho. Этот элемент мягкий, податливый и относительно летучий. Его название происходит от латинского варианта Стокгольма (Хольмия). Жак-Луи Соре и Марк Делафонтен — два учёных, которым приписывают открытие гольмия. Впервые он был обнаружен в 1878 году и впервые выделен Пером Теодором Кливом в том же году, когда он был открыт. Ему удалось выделить гольмий из эрбия и тулия.
Гольмий, как и большинство других редкоземельных металлов, слишком реакционноспособен, чтобы существовать в естественном виде в чистом виде. Количество гольмия в земной коре составляет от 0,7 до 1,2 ppm. Он присутствует в других минералах, таких как монацит, тулий и гадолинит. Обычно его добывают в таких странах, как Китай, Шри-Ланка, США и Бразилия. Это один из наименее распространенных редкоземельных металлов.
Гольмий имеет только один природный изотоп. Однако он имеет 35 радиоизотопов. Самый стабильный радиоизотоп — 168 Ho. Этот радиоизотоп имеет период полураспада, который достигает около 4570 лет, тогда как у других радиоизотопов период полураспада составляет примерно сутки.
Свойства гольмия
Гольмий имеет ряд свойств, аналогичных свойствам других редкоземельных элементов. Кроме того, он обладает некоторыми свойствами, которые отличают его от других редкоземельных элементов. Большинство свойств гольмия определяют его применение в различных отраслях промышленности.
Одним из наиболее выдающихся свойств гольмия является его серебристый вид. Он кажется желтым при естественном освещении и розовым при освещении флуоресцентными лампами. Хотя этот элемент имеет серебристый вид, при окислении он образует желтый налет. Кроме того, его кристаллическая структура имеет гексагональную плотноупакованную структуру.
При стандартных температуре и давлении этот редкоземельный элемент существует в твердом состоянии. Он плавится при температуре 1460 °C, а температура кипения — 2600 °C. Плотность гольмия меняется в зависимости от его состояния. Его плотность составляет 8,79 г/см3 в твердом состоянии, но снижается до 8,34 г/см3 в жидком состоянии.
Гольмий принадлежит к шестому периоду таблицы Менделеева. Его также можно найти в f-блоке периодической таблицы, а его внешняя оболочка имеет два электрона. Этот редкоземельный элемент обычно парамагнитен. Однако известно, что при температурах ниже -255°C гольмий ферромагнитен. Он имеет самый высокий магнитный момент среди встречающихся в природе элементов.
Гольмий — высокореактивный элемент. Он реагирует с определенными элементами, образуя соединения с различными характеристиками. Он реагирует с водой с образованием гидроксида гольмия и кислородом с образованием оксида гольмия (iii). Кроме того, он реагирует с галогенами с образованием галогенидов гольмия. Например, он реагирует с хлором, бромом и йодом соответственно, образуя желтоватый галогенид гольмия, тогда как он реагирует с фтором, образуя розоватый галогенид гольмия.
Применение гольмия
Управляющие стержни
Гольмий используется для производства стержней управления, используемых в ядерных реакторах. Это связано с тем, что он имеет высокое сечение захвата нейтронов и может легко поглощать нейтроны. Стержни управления используются для регулирования скорости ядерного деления в ядерных реакторах.
Производство стекла
Оксид гольмия широко используется при производстве цветного стекла и диоксида циркония. Он придает стеклу желтый или красный цвет.
Тонкопленочное покрытие
Мишени для распыления гольмия и материалы для испарения гольмия используются в процессах осаждения, включая осаждение полупроводников, химическое осаждение из паровой фазы (CVD) и физическое осаждение из паровой фазы (PVD).
Процедуры лечения глаз
Гольмий используется для производства лазеров (усиление света путем стимулированного излучения). Лазер используется для лечения некоторых заболеваний глаз, таких как глаукома, близорукость и дальнозоркость. Лазерная хирургия глаза используется для коррекции дефектов глаза с минимальным вмешательством.
Производство магнитов
Гольмий используется при производстве сплавов. Сплавы, полученные из гольмия, обычно имеют очень сильное магнитное поле. Это можно объяснить тем, что гольмий имеет высокий магнитный момент до 10,6 мкБ. Он используется при производстве постоянных магнитов .
легирующая примочка
Гольмий используется в качестве легирующей примеси в некоторых полупроводниках. Он используется для легирования таких соединений, как железо-иттриевый гранат и фторид лития иттрия. Эти соединения часто используются в твердотельных лазерах и оптических изоляторах.
Операции на простате
Гольмиевый лазер на простате используется для лечения доброкачественной гиперплазии предстательной железы. Доброкачественная гиперплазия предстательной железы может привести к обструкции мочевыводящих путей. Для устранения этого препятствия требуется хирургическое вмешательство. Эта операция называется гольмиевой лазерной энуклеацией простаты. Эта процедура была впервые проведена в 1990-х годах и с тех пор завоевала популярность благодаря тому, что она менее рискованна, чем другие аналогичные процедуры.
Калибровка спектрометра
Гольмий используется для калибровки спектрометров. Спектрометр определяет материал, излучающий световую волну, путем измерения световой волны. Калибровка спектрометра гарантирует точность полученного результата.
Хранение памяти
Атомы гольмия можно использовать для хранения памяти. IBM исследовала эту форму хранения памяти, и в 2017 году она была описана как осуществимая.
Заключение
Гольмий — редкоземельный металл, физические и химические свойства которого делают его идеальным для различных отраслей промышленности мира. Его нелегко обнаружить в земной коре, что ограничивает масштабы его применения. Однако обширные исследования по его применению все еще продолжаются.