Holmi

De Viquipèdia
Salta a la navegació Salta a la cerca
Per a altres significats, vegeu «Holmi (desambiguació)».
Holmi
67Ho
disprosiholmierbi
-

Ho

Es
Aspecte
Blanc platejat



Línies espectrals de l'holmi
Propietats generals
Nom, símbol, nombre Holmi, Ho, 67
Categoria d'elements Lantànids
Grup, període, bloc n/d6, f
Pes atòmic estàndard 164,93032
Configuració electrònica [Xe] 4f11 6s2
2, 8, 18, 29, 8, 2
Configuració electrònica de Holmi
Propietats físiques
Fase Sòlid
Densitat
(prop de la t. a.)
8,79 g·cm−3
Densitat del
líquid en el p. f.
8,34 g·cm−3
Punt de fusió 1.734 K, 1.461 °C
Punt d'ebullició 2.993 K, 2.720 °C
Entalpia de fusió 17,0 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització 265 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar 27,15 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
a T (K) 1.432 1.584 (1.775) (2.040) (2.410) (2.964)
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació 3, 2, 1

(òxid bàsic)

Electronegativitat 1,23 (escala de Pauling)
Energies d'ionització 1a: 581,0 kJ·mol−1
2a: 1.140 kJ·mol−1
3a: 2.204 kJ·mol−1
Radi atòmic 176 pm
Radi covalent 192±7 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina Hexagonal
Holmi té una estructura cristal·lina hexagonal
Ordenació magnètica Paramagnètic
Resistivitat elèctrica (t, a,) (poli) 814 nΩ·m
Conductivitat tèrmica 16,2 W·m−1·K−1
Dilatació tèrmica (t, a,) (poli) 11,2 µm/(m·K)
Velocitat del so (barra prima) (20 °C) 2.760 m·s−1
Mòdul d'elasticitat 64,8 GPa
Mòdul de cisallament 26,3 GPa
Mòdul de compressibilitat 40,2 GPa
Coeficient de Poisson 0,231
Duresa de Vickers 481 MPa
Duresa de Brinell 746 MPa
Nombre CAS 7440-60-0
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops de l'holmi
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD
163Ho sin 4.570 a ε 0,003 163Dy
164Ho sin 29 min ε 0,987 164Dy
165Ho 100% 165Ho és estable amb 98 neutrons
166Ho sin 26,763 h β 1,855 166Er
167Ho sin 3,1 h β 1,007 167Er

L'holmi és un element químic el símbol del qual és Ho i el seu nombre atòmic és 67. És un metall que forma part del 6è període de la taula periòdica, de la sèrie dels lantanoides i, juntament amb ells, del conjunt de les terres rares.

Història[modifica]

L'holmi (Holmia, nom llatí per designar la ciutat Estocolm) fou descobert per Marc Delafontaine i Jacques-Louis Soret quan l'any 1878 observaren les inusuals bandes d'absorció espectrogràfiques de l'element fins llavors desconegut el qual l'anomenaren amb el nom d'element X.[1][2] Al llarg del mateix any 1878, Per Teodor Cleve descobrí també el mateix element de forma independent mentre treballava amb òxid d'erbi.[3][4]

Estat natural[modifica]

Decrespignyita-(Y)

És molt poc abundant, ocupa la posició 56 en quant a abundància dels elements a l'escorça terrestre, amb una concentració mitjana de sols 1,4 ppm. És el lantanoide més rar de les terres rares. Tanmateix és 20 vegades més abundant que l'argent.[5] Només dos minerals en contenen més d'un 1 %, són la decrespignyita-(Y) amb un 2,28 % i la hingganita-(Y) amb un 1,14 %.[6] Es troba principalment en les argiles impregnades de lantanoides pesants de la Xina, i en els minerals gadolinita i monazita. D'aquest darrer mineral se'l obté industrialment. La monazita conté prop del 0,05 % d'holmi.[7]

L'holmi pot ser aïllat a partir del seu clorur o fluorur per reducció amb calci.[7] Actualment se'n produeixen unes 10 tones l'any a nivell mundial.[5]

Propietats[modifica]

Propietats físiques[modifica]

L'holmi és un metall de densitat 8,795 g/cm³, un punt de fusió de 1 472 °C i un punt d'ebullició de 2 700 °C. És relativament tou i mal·leable que és força resistent a la corrosió i estable a l'aire sec a temperatura i pressió atmosfèrica. A l'aire humit i a temperatures més altes, però, s'oxida ràpidament, formant un òxid groguenc. En forma pura, l'holmi posseeix un brillantor metàl·lica i brillant.[7]

L'holmi té el moment magnètic molt alt (10,6 µB), major que el de qualsevol altre element natural i posseeix altres propietats magnètiques inusuals. Quan es combina amb l'itri, forma compostos altament magnètics. És paramagnètic en condicions normals, però és ferromagnètic a temperatures inferiors a 19 K.

Propietats químiques[modifica]

Òxid d'holmi sota llum natural a l'esquerra i sota llum fluorescent a la dreta

L'holmi s'oxida lentament exposat a l'aire i es crema fàcilment per formar òxid d'holmi:

És força electropositiu i generalment és trivalent. Reacciona lentament amb aigua freda i força ràpidament amb aigua calenta per formar hidròxid d'holmi:

Reacciona amb tots els halògens donant els corresponents halogenurs d'holmi(3+) que són acolorits:

Acetat d'holmi

Es dissol fàcilment en àcid sulfúric diluït per formar solucions que contenen els ions holmi(3+) grocs, que existeixen com a complexos .

A més dels composts indicats també s'han obtingut l'acetat d'holmi , el nitrat d'holmi—aigua(1/5) , el nitrur d'holmi , l'oxalat d'holmi—aigua(1/10) , el silicur d'holmi i el sulfur d'holmi [8]

Isòtops[modifica]

Article principal: Isòtops de l'holmi

L'olmi natural conté un isòtop estable, holmi 165. Es coneixen 49 isòtops radioactius sintètics; el més estable és l'holmi 163, amb una semivida de 4 570 anys. La resta de radioisòtops tenen una semivida de l'estat fonamental no superior a 1 117 dies, i la majoria inferiors a les 3 hores. No obstant això, el radioisòtop metaestable 166m1Ho té una semivida d'uns 1 200 anys a causa del seu gran spin. Aquest fet, combinat amb una energia d'excitació elevada que resulta en un espectre particularment ric de raigs gamma de descomposició produïts quan l'estat metaestable s'excita, fa que aquest isòtop sigui útil en experiments de física nuclear com a mitjà per calibrar les respostes d'energia i les eficiències intrínseques dels espectròmetres de rajos gamma.

Aplicacions[modifica]

Indústria del vidre i la ceràmica[modifica]

Zircònia cúbica groga

L'òxid d'holmi és un excel·lent colorant per als vidres grocs i vermells i també dóna color a la zircònia cúbica utilitzada en joieria, a la qual confereix un color préssec o groc segons el tipus de llum incident.[9] Els vidres que contenen aquest òxid o les dissolucions d'òxid d'holmi en àcid perclòric presenten absorció òptica entre 200 i 900 nm amb pics molt marcats, la qual cosa s'empra per calibrar espectrofotòmetres òptics.[10]

Fabricació d'imants[modifica]

L'holmi s'empra per a crear forts camps magnètics col·locat entre intensos imants com a «concentrador del flux magnètic».[9]

Medicina[modifica]

L'holmi s'utilitza en la fabricació de làsers d'estat sòlid, com el Ho-YAG (holmi-itri-alumini-granat), que emet llum de longitud d'ona 2 097 nm. El làser d'holmi és de gran utilitat en intervencions quirúrgiques sense hospitalització de pròstata, pedres a la bufeta o al ronyó, intervencions oculars, dentals, de pell, de genoll, etc., per la seva alta seguretat, eficiència, poca penetració i pel fet de ser molt absorbit per l'aigua dels teixits, la qual cosa en provoca la vaporització i la posterior cauterització dels vasos sanguinis.[9]

Generació d'energia[modifica]

L'holmi té una gran capacitat d'absorció de neutrons, raó per la qual s'utilitza en la fabricació de les barres de control dels reactors nuclears, que tenen com a missió regular la reacció nuclear en cadena que produeix calor.[9]

Aplicacions futures[modifica]

El 2017 l'empresa IBM anuncià que havia desenvolupat una tècnica per emmagatzemar un bit d'informació en un sol àtom d'holmi col·locat en una làmina d'òxid de magnesi. En aquesta disposició l'àtom d'holmi presenta biestabilitat magnètica, això és, té dos estat magnètics estables amb espíns diferents. Amb aquesta tècnica es podrien fabricar matrius d'imants d'un sol àtom per obtenir memòries molt reduïdes de dispositius electròniques.[10]

Referències[modifica]

  1. Jacques-Louis Soret «Sur les spectres d'absorption ultra-violets des terres de la gadolinite». Comptes rendus de l'Académie des sciences, 87, 1878, pàg. 1062.
  2. Jacques-Louis Soret «Sur le spectre des terres faisant partie du groupe de l'yttria». Comptes rendus de l'Académie des sciences, 89, 1879, pàg. 521.
  3. Per Teodor Cleve «Sur deux nouveaux éléments dans l'erbine». Comptes rendus de l'Académie des sciences, 89, 1879, pàg. 478.
  4. Per Teodor Cleve «Sur l'erbine». Comptes rendus de l'Académie des sciences, 89, 1879, pàg. 708.
  5. 5,0 5,1 Emsley, John.. Nature's building blocks : an A-Z guide to the elements. Oxford: Oxford University Press, 2001. ISBN 0-19-850341-5. 
  6. «Mineral Species sorted by the element Ho Holmium». [Consulta: 7 febrer 2020].
  7. 7,0 7,1 7,2 William M. Haynes. CRC handbook of chemistry and physics : a ready-reference book of chemical and physical data. 92nd ed. Boca Raton, FL.: CRC Press, 2011. ISBN 978-1-4398-5511-9. 
  8. William M. Haynes. CRC handbook of chemistry and physics. Ninety-sixth edition. Boca Raton: CRC Press, 2015. ISBN 978-1-4822-6097-7. 
  9. 9,0 9,1 9,2 9,3 Sanz Balagué, J.; Tomasa Guix, O. Elements i recursos minerals : aplicacions i reciclatge. Universitat Politècnica de Catalunya, 2017. ISBN 978-84-9880-666-3. 
  10. 10,0 10,1 Gutiérrez Zorrilla, J.M. «Z = 67, holmio, Ho. Un átomo, un bit». An. Quim., 115, 2, 2019.

Enllaços externs[modifica]