Новости Нефтегазовая пром.
Выставки Наука и технология


Гольмий

Гольмий


Гольмий

Гольмий
Сравнительно мягкий, ковкий, глянцевитый серебристый металл
Гольмий
Название, символ, номерГольмий / Holmium (Ho), 67
Атомная масса
(молярная масса)
164,93032(2) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация[Xe] 4f11 6s2
Радиус атома179 пм
Ковалентный радиус158 пм
Радиус иона(+3e) 89,4 пм
Электроотрицательность1,23 (шкала Полинга)
Электродный потенциалHo←Ho3+ −2,33 В
Степени окисления3
Энергия ионизации
(первый электрон)
 574,0 (5,95) кДж/моль (эВ)
Плотность (при н. у.)8,795 г/см³
Температура плавления1747 K
Температура кипения2968 K
Уд. теплота испарения301 кДж/моль
Молярная теплоёмкость27,15 Дж/(K·моль)
Молярный объём18,7 см³/моль
Структура решёткигексагональная
Параметры решёткиa=3,577 c=5,616 Å
Отношение c/a1,570
Теплопроводность(300 K) (16,2) Вт/(м·К)
Номер CAS7440-60-0

67
Гольмий
Ho
164,9303
4f116s2

Гольмий — химический элемент, относящийся к группе лантаноидов.


История

В 1879 году швейцарский химик и физик Жак-Луи Соре методом спектрального анализа обнаружил в «эрбиевой земле» новый элемент.

Происхождение названия

Название элементу дал шведский химик П. Т. Клеве в честь Стокгольма (его старинное латинское название Holmia), так как минерал, из которого сам Клёве в 1879 году выделил оксид нового элемента, был найден близ столицы Швеции.

Нахождение в природе

Содержание гольмия в земной коре составляет 1,3⋅10−4 % по массе, в морской воде 2,2⋅10−7 %. Вместе с другими редкоземельными элементами содержится в минералах монаците, бастенезите, эвксените, апатите и гадолините.

Среди космических объектов аномально высоким содержанием гольмия отличается звезда Пшибыльского.

Месторождения

Гольмий входит в состав лантаноидов, которые часто встречаются в США, Казахстане, России, Украине, Австралии, Бразилии, Индии, Скандинавии.

Получение

Получают восстановлением фторида гольмия HoF3 кальцием.

Цены

Цены на оксид гольмия чистотой 99—99,99 % в 2006 году составили около 120—191 долларов за 1 кг.

Химические свойства

Медленно окисляется на воздухе, образуя Ho2O3. Взаимодействует с кислотами (кроме HF), образуя соли Ho3+. Реагирует при нагревании с хлором, бромом, азотом и водородом. Устойчив к действию фтора.

Применение

Гольмий — моноизотопный элемент (гольмий-165).

Получение сверхсильных магнитных полей: гольмий сверхвысокой чистоты применяется для изготовления полюсных наконечников сверхпроводящих магнитов для получения сверхсильных магнитных полей. В этом же отношении важное значение играет сплав гольмий-эрбий.

Изотопы: радиоактивный изотоп гольмия — гольмий-166 находит применение в аналитической химии в качестве радиоактивного индикатора.

Металлургия: добавлением гольмия к сплавам алюминия резко уменьшают газосодержание в них.

Лазерные материалы: ионы гольмия служат для генерации лазерного излучения в инфракрасной области спектра, длина волны — 2,05 мк.

Термоэлектрические материалы: термоЭДС монотеллурида гольмия составляет 40 мкВ/К.

Ядерная энергетика: борат гольмия применяется в атомной технике.

Технологии: атом гольмия — первый атом, на который была записана информация, которая при считывании могла быть расшифрована 4 способами (00, 01, 10, 11)

(То есть 2 атома гольмия, находящиеся рядом, соответственно Ho(A) и Ho(B) могли при считывании представить 4 варианта по флуктуации спинов: A↑B↑, A↑B↓, A↓B↑, A↓B↓.)

IBM Research нашло применение атома гольмия следующим образом: атом гольмия устанавливается на подложку из оксида магния. В этом случае гольмий приобретает свойства магнитной бистабильности, то есть имеет два стабильных магнитных состояния с различными спинами.

Исследователи использовали сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) и прикладывают к атому напряжение в 150 мВ при 10 мкА. Такой большой приток электронов заставляет атом гольмия изменить магнитное спиновое состояние. Поскольку каждое из двух состояний имеет различные профили проводимости, игла СТМ способна определить, в котором из них находится атом. Это выполняется путем приложения меньшего напряжения (75 мВ) и измерения сопротивления.

Дабы убедиться, что атом гольмия менял своё магнитное состояние и это не было побочным эффектом работы СТМ, учёные разместили рядом атом железа, реагирующий на магнитные колебания. Это позволило подтвердить, что во время эксперимента удалось на длительное время сохранить магнитное состояние атома.

Таким образом, этот атом стал первым, на который была записана информация в 1 бит.