Holmium

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Eigenschaften
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 [2]
Atommasse 164,93033(2)[3][4] u
Atomradius (berechnet) 175 (226) pm
Kovalenter Radius 192 pm
Elektronenkonfiguration [Xe] 4f11 6s2
1. Ionisierungsenergie 581,0 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1140 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 2204 kJ/mol
Physikalisch [2]
Aggregatzustand fest
Kristallstruktur hexagonal
Dichte 8,78 g/cm3 (25 °C)[5]
Magnetismus paramagnetisch (\chi_{m} = 0,049)[6]
Schmelzpunkt 1734 K (1461 °C)
Siedepunkt 2873 K[7] (2600 °C)
Molares Volumen 18,74 · 10−6 m3/mol
Verdampfungswärme 251 kJ/mol[7]
Schmelzwärme 17 kJ/mol
Schallgeschwindigkeit 2760 m/s
Elektrische Leitfähigkeit 1,23 · 106 A/(V · m)
Wärmeleitfähigkeit 16 W/(m · K)
Chemisch [2]
Oxidationszustände 3
Normalpotential −2,33 V (Ho3+ + 3 e → Ho)
Elektronegativität 1,23 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP
163Ho

{syn.}

4570 a ε 0,003 163Dy
164Ho

{syn.}

29 min ε 0,987 164Dy
β 0,962 164Er
165Ho

100 %

Stabil
166Ho

{syn.}

26,763 h β 1,855 166Er
167Ho

{syn.}

3,1 h β 1,007 167Er
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [8]
02 – Leicht-/Hochentzündlich

Gefahr

H- und P-Sätze H: 228
P: 210 [8]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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.

Geschichte[Bearbeiten]

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.

Vorkommen[Bearbeiten]

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

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

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. Die verbleibenden Calciumreste und Verunreinigungen werden in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum abgetrennt.

Eigenschaften[Bearbeiten]

Holmium

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[Bearbeiten]

Wegen seiner hervorragenden magnetischen Eigenschaften verwendet man Polschuhe aus Holmium für Hochleistungsmagnete zur Erzeugung stärkster Magnetfelder.

Weitere Anwendungen:

Physiologisches[Bearbeiten]

Holmium hat keine bekannte biologische Funktion.

Sicherheitshinweise[Bearbeiten]

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

Verbindungen[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
  2. Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Holmium) entnommen.
  3. IUPAC, Standard Atomic Weights Revised v2
  4. CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013
  5. N. N. Greenwood und A. Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1579.
  6. Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990. Seiten E-129 bis E-145. ISBN 0-8493-0470-9. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
  7. a b Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
  8. a b Datenblatt Holmium bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 25. Mai 2011 (PDF).
  9. Eintrag zu Holmium in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 28. April 2008 (JavaScript erforderlich).
  10. Der Einsatz von Holmium-Lasern mittlerer Leistung in der Endourologie (PDF; 46 kB).
  11. starna.de: Holmiumglas - UV und sichtbare Wellenlänge

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Holmium – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: Holmium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen