Holmium, Ho, Ordnungszahl 67

Allgemeines

Holmium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Ho und der Ordnungszahl 67. Im Periodensystem steht es in der Gruppe der Lanthanoide und zählt damit auch zu den Metallen der seltenen Erden.

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 Carl Gustav 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. Natürlich kommt Holmium nur in Verbindungen vor. Bekannte holmiumhaltige Minerale sind:

Gadolinit (Vorkommen bei Ytterby sind erschöpft)
Monazit (Ce,La,Th,Nd,Y)PO4

Gewinnung

Nach einer aufwändigen 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.

Besonderheiten

Das silberweiß glänzende Metall der Seltenen Erden ist weich und schmiedbar.

Holmium weist besondere magnetische Eigenschaften auf. In seinen ferromagnetischen Eigenschaften ist es dem Eisen weit überlegen. Mit 10,6 μB besitzt es das höchste magnetische Moment eines natürlich vorkommenden chemischen Elements. Mit Yttrium bildet es magnetische Verbindungen.

In trockener 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:

  1. Magnetblasenspeicher unter Verwendung von DĂĽnnschichtlegierungen aus Holmium-Eisen, Holmium-Nickel und Holmium-Cobalt.
  2. Steuerstäbe in Brutreaktoren.
  3. Dotierung von Yttrium-Eisen-Granat (YIG), Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) und Yttrium-Lithium-Fluorid (YLF) für Festkörperlaser (Holmium-Laser mit einer Emissionswellenlänge von 2,1µm [7]) und Mikrowellenbauteile in der Medizintechnik.
  4. Holmiumoxid zur Erzeugung von gelbem Glas u.a. wegen seiner scharfen Absorptionsbanden fĂĽr Kalibrierfunktionen fĂĽr Fotometer.

Holmium hat keine bekannte biologische Funktion.

Holmium und Holmiumverbindungen sind als wenig toxisch zu betrachten. Metallstäube sind feuer- und explosionsgefährlich.

Allgemein
Name, SymbolOrdnungszahl Holmium, Ho, 67
Serie Lanthanoide
Gruppe, Periode, Block La, 6, f
Aussehen silbrig weiĂź
CAS-Nummer 7440-60-0
Massenanteil an der ErdhĂĽlle 1,1 ppm
Atomar
Atommasse 164,93032 u
Atomradius 175 pm
Kovalenter Radius 192 pm
Elektronenkonf. [Xe] 4f(11) 6s2
1. Ionisierungsenergie 581,0 KJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1170 KJ/mol
3. Ionisierungsenergie 2204 KJ/mol
Physikalisch
Aggregatszustand fest
Kristallstruktur hexagonal
Dichte 8,78 g/cm3 (25 °C)
Magnetismus paramagnetisch (χm = 0,049)
Schmelzpunkt 1734 K (1431 C)
Siedepunkt 2993 K (2720 C)
Molares Volumen 18,74 * 10(-6)m(3)/mol
Verdampfungswärme 265 KJ/mol
Schmelzwärme 17,0 KJ/mol
Elektrische Leitfähigkeit 1,23*10(6) A/(V*m)
Wärmeleitfähigkeit 16 W/(m*K)
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