Holmium(III)-oxid – Wikipedia

Posted on by
before-content-x4

Holmium(III)-oxid
Proben von Holmium(III)-oxid unter Umgebungslicht und trichromatischem Licht
Namen
IUPAC-Name

Holmium(III)-oxid
Andere Namen

Holmiumoxid, Holmia
Bezeichner
  • 12055-62-8 prüfenJa
ChemSpider
ECHA-InfoCard 100.031.820 Bearbeite dies bei Wikidata
EG-Nummer
UNII
  • InChI=1S/2Ho.3O prüfenJa
    Schlüssel: JYTUFVYWTIKZGR-UHFFFAOYSA-N prüfenJa

  • InChI=1/2Ho.3O/rHo2O3/c3-1-5-2-4

    Schlüssel: JYTUFVYWTIKZGR-VLHOCPAZAL

  • [O][Ho]Ö[Ho][O]

  • O=[Ho]Ö[Ho]=O
Eigenschaften
Ho2Ö3
Molmasse 377.858 g·mol-1
Aussehen Blassgelbes, opakes Pulver.
Dichte 8,41 g cm²-3
Schmelzpunkt 2.415 °C (4.379 °F; 2.688 K)
Siedepunkt 3.900 °C (7.050 °F; 4.170 K)
Bandlücke 5.3 eV [1]
+88.100·10-6 cm3/mol
1,8 [1]
Struktur
Kubisch, cI80
Ia-3, Nr. 206
Thermochemie
115,0 Jmol-1 K-1
158,2 Jmol-1 K-1
-1880.7 kJmol-1
Gefahren
Sicherheitsdatenblatt Externes Sicherheitsdatenblatt
S-Sätze (veraltet) ‹Siehe TfM›S22, ‹Siehe TfM›S24/25
Verwandte Verbindungen
Holmium(III)-chlorid
Dysprosium(III)-oxid
Erbium(III)-oxid

Verwandte Verbindungen

 Wismut(III)-oxid

Europium(III)-oxid
Gold(III)-oxid
Lanthan(III)-oxid
Lutetium(III)-oxid
Praseodym(III)-oxid
Promethium(III)-oxid
Terbium(III)-oxid
Thallium(III)-oxid
Thulium(III)-oxid

Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich die Daten auf Materialien im Standardzustand (bei 25 °C [77 °F], 100 kPa).
prüfenJa verifizieren (was ist prüfenJa☒n ?)
Infobox-Referenzen

Chemische Verbindung

Holmium(III)-oxid, oder Holmiumoxid ist eine chemische Verbindung aus einem Seltenerdelement Holmium und Sauerstoff mit der Formel Ho2Ö3. Zusammen mit Dysprosium(III)-oxid (Dy2Ö3) ist Holmiumoxid eine der stärksten bekannten paramagnetischen Substanzen. Das Oxid, auch genannt holmia, kommt als Bestandteil des verwandten Erbiumoxidminerals namens Erbium vor. Typischerweise existieren die Oxide der dreiwertigen Lanthanoide in der Natur nebeneinander, und die Trennung dieser Komponenten erfordert spezielle Verfahren. Holmiumoxid wird bei der Herstellung von farbigen Spezialgläsern verwendet. Holmiumoxid enthaltendes Glas und Holmiumoxidlösungen weisen eine Reihe scharfer optischer Absorptionspeaks im sichtbaren Spektralbereich auf. Sie werden daher traditionell als praktischer Kalibrierstandard für optische Spektralphotometer verwendet.

Eigenschaften[edit]

Aussehen[edit]

Holmiumoxid weist je nach Lichtverhältnissen einige ziemlich dramatische Farbänderungen auf. Bei Tageslicht ist es eine bräunlich-gelbe Farbe. Unter trichromatischem Licht ist es ein feuriges Orangerot, fast nicht zu unterscheiden von der Art, wie Erbiumoxid unter derselben Beleuchtung aussieht. Dies hängt mit den scharfen Emissionsbanden der Leuchtstoffe zusammen.[2] Holmiumoxid hat eine breite Bandlücke von 5,3 eV[1] und sollte daher farblos erscheinen. Die gelbe Farbe stammt von zahlreichen Gitterdefekten (wie Sauerstoffleerstellen) und hängt mit internen Übergängen am Ho . zusammen3+ Ionen.[2]

Kristalline Struktur[edit]

Raumtemperaturstruktur von Ho2Ö3 entlang einer kubischen Achse betrachtet. Rote Atome sind Sauerstoffe

Holmiumoxid hat eine kubische, aber recht komplexe Struktur mit vielen Atomen pro Elementarzelle und einer großen Gitterkonstante von 1,06 nm. Diese Struktur ist charakteristisch für Oxide schwerer Seltenerdelemente wie Tb2Ö3, Dy2Ö3, Er2Ö3, Tm2Ö3, Yb2Ö3 und Lu2Ö3. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Ho2Ö3 ist mit 7,4 × 10 . auch relativ groß-6/°C.[3]

Chemisch[edit]

Die Behandlung von Holmiumoxid mit Chlorwasserstoff oder mit Ammoniumchlorid liefert das entsprechende Holmiumchlorid:[4]

Ho2Ö3 + 6 NH4Cl → 2 HoCl3 + 6 NH3 + 3 H2Ö

Geschichte[edit]

Holmium (Holmia, lateinischer Name für Stockholm) wurde 1878 von Marc Delafontaine und Jacques-Louis Soret entdeckt, die die abweichenden spektrographischen Absorptionsbanden des damals unbekannten Elements (sie nannten es “Element X”) bemerkten.[5][6] Später im Jahr 1878 entdeckte Per Teodor Cleve unabhängig das Element, während er an Erbia-Erde (Erbiumoxid) arbeitete.[7][8]

Mit der von Carl Gustaf Mosander entwickelten Methode entfernte Cleve zunächst alle bekannten Schadstoffe aus Erbia. Das Ergebnis dieser Bemühungen waren zwei neue Materialien, ein braunes und ein grünes. Er nannte die braune Substanz Holmia (nach dem lateinischen Namen für Kleves Heimatstadt Stockholm) und die grüne thulia. Später stellte sich heraus, dass Holmia das Holmiumoxid und Thulia Thuliumoxid war.[9]

Auftreten[edit]

Holmiumoxid kommt in Spuren in den Mineralien Gadolinit, Monazit und in anderen Seltenerdmineralien vor. Holmiummetall oxidiert leicht an der Luft; daher ist das Vorkommen von Holmium in der Natur gleichbedeutend mit dem von Holmia. Mit einer Häufigkeit von 1,4 mg/kg ist Holmium das 56. häufigste Element.[9] Die wichtigsten Abbaugebiete sind China, USA, Brasilien, Indien, Sri Lanka und Australien mit geschätzten Holmiumoxid-Reserven von 400.000 Tonnen.[9]

Produktion[edit]

Ein typischer Gewinnungsprozess von Holmiumoxid lässt sich wie folgt vereinfachen: Die Mineralgemische werden zerkleinert und gemahlen. Monazit kann aufgrund seiner magnetischen Eigenschaften durch wiederholte elektromagnetische Trennung getrennt werden. Nach der Trennung wird es mit heißer konzentrierter Schwefelsäure behandelt, um wasserlösliche Sulfate mehrerer Seltenerdelemente herzustellen. Die sauren Filtrate werden mit Natriumhydroxid teilweise auf pH 3-4 neutralisiert. Thorium fällt als Hydroxid aus der Lösung aus und wird entfernt. Danach wird die Lösung mit Ammoniumoxalat behandelt, um Seltene Erden in ihre unlöslichen Oxalate umzuwandeln. Die Oxalate werden durch Glühen in Oxide umgewandelt. Die Oxide werden in Salpetersäure gelöst, die eine der Hauptkomponenten ausschließt, Cer, dessen Oxid in HNO . unlöslich ist3.

Die effizienteste Trennroutine für Holmiumoxid aus den Seltenen Erden ist der Ionenaustausch. Bei diesem Verfahren werden Seltenerdionen an einem geeigneten Ionenaustauscherharz durch Austausch mit im Harz vorhandenen Wasserstoff-, Ammonium- oder Kupferionen adsorbiert. Die Seltenerdionen werden dann durch geeignete Komplexbildner, wie Ammoniumcitrat oder Nitrilotriacetat, selektiv ausgewaschen.[4]

Anwendungen[edit]

Eine Lösung aus 4 % Holmiumoxid in 10 % Perchlorsäure, fest in eine Quarzküvette eingeschmolzen als optischer Kalibrierstandard

Holmiumoxid ist eines der Farbstoffe, die für Zirkonoxid und Glas verwendet werden und eine gelbe oder rote Färbung liefern.[10] Holmiumoxidhaltiges Glas und Holmiumoxidlösungen (meist in Perchlorsäure) weisen scharfe optische Absorptionspeaks im Spektralbereich von 200-900 nm auf. Sie werden daher als Kalibrierstandard für optische Spektralphotometer verwendet[11][12] und sind im Handel erhältlich.[13] Wie die meisten anderen Oxide von Seltenerdelementen wird Holmiumoxid als Spezialkatalysator, Leuchtstoff und Lasermaterial verwendet. Der Holmium-Laser arbeitet bei einer Wellenlänge von etwa 2,08 Mikrometern, entweder im gepulsten oder im kontinuierlichen Bereich. Dieser Laser ist augensicher und wird in der Medizin, Lidars, Windgeschwindigkeitsmessungen und Atmosphärenüberwachung verwendet.[14]

Auswirkungen auf die Gesundheit[edit]

Holmium(III)-oxid ist im Vergleich zu vielen anderen Verbindungen nicht sehr gefährlich, obwohl wiederholte Überexposition Granulome und Hämoglobinämie verursachen kann. Es hat eine geringe orale, dermale und inhalative Toxizität und ist nicht reizend. Die akute orale mediane letale Dosis (LD50) mehr als 1 g pro Kilogramm Körpergewicht beträgt.[15]

Verweise[edit]

  1. ^ ein B C Wiktorczyk, T (2002). „Vorbereitung und optische Eigenschaften von Holmiumoxid-Dünnschichten“. Dünne feste Filme. 405 (1–2): 238–242. Bibcode:2002TSF…405..238W. mach:10.1016/S0040-6090(01)01760-6.
  2. ^ ein B Su, Yiguo; Li, Guangshe; Chen, Xiaobo; Liu, Junjie; Li, Liping (2008). „Hydrothermale Synthese von GdVO4:Ho3+ Nanorods mit einer neuartigen Weißlicht-Emission“. Chemie-Briefe. 37 (7): 762. doi:10.1246/cl.2008.762.
  3. ^ Singh, H; Dayal, B (1969). „Präzise Bestimmung der Gitterparameter von Holmium- und Erbiumsesquioxiden bei erhöhten Temperaturen“. Zeitschrift für weniger gewöhnliche Metalle. 18 (2): 172. doi:10.1016/0022-5088(69)90137-4.
  4. ^ ein B Patnaik, Pradyot (2003). Handbuch der anorganischen chemischen Verbindungen. McGraw-Hill. S. 340, 445. ISBN 0-07-049439-8. Abgerufen 2009-06-06.
  5. ^ Jacques-Louis Soret (1878). “Sur les specters d’absorption ultraviolettes des terres de la gadolinite”. Comptes rendus de l’Académie des sciences. 87: 1062.
  6. ^ Jacques-Louis Soret (1879). “Sur le specter des terres faisant partie du groupe de l’yttria”. Comptes rendus de l’Académie des sciences. 89: 521.
  7. ^ Per Teodor Cleve (1879). “Sur deux nouveaux éléments dans l’erbine”. Comptes rendus de l’Académie des sciences. 89: 478.
  8. ^ Per Teodor Cleve (1879). “Sur l’erbine”. Comptes rendus de l’Académie des sciences. 89: 708.
  9. ^ ein B C John Emsley (2001). Die Bausteine ​​der Natur: Ein Leitfaden zu den Elementen von A bis Z. USA: Oxford University Press. S. 180–181. ISBN 0-19-850341-5.
  10. ^ “Kubisches Zirkonia”. Archiviert von das Original am 2009-04-24. Abgerufen 2009-06-06.
  11. ^ RP MacDonald (1964). “Verwendungen für einen Holmiumoxid-Filter in der Spektrophotometrie” (PDF). Klinische Chemie. 10 (12): 1117–20. mach:10.1093/clinchem/10.12.1117. PMID 14240747.
  12. ^ Travis, John C.; Zwinkels, JC; Mercader, F; Ruiz, A; Früh, EA; Smith, MV; Noël, M; Maley, M; et al. (2002). „Eine internationale Bewertung von Holmiumoxid-Lösungsreferenzmaterialien für die Wellenlängenkalibrierung in der molekularen Absorptionsspektrophotometrie“. Analytische Chemie. 74 (14): 3408–15. mach:10.1021/ac0255680. PMID 12139047.
  13. ^ “Holmium-Glasfilter für die Spektrophotometer-Kalibrierung”. Archiviert von das Original am 2010-03-14. Abgerufen 2009-06-06.
  14. ^ Yehoshua Y. Kalisky (2006). Physik und Technik von Festkörperlasern. SPIE-Presse. P. 125. ISBN 0-8194-6094-X.
  15. ^ “Externes Sicherheitsdatenblatt” (PDF). Archiviert von das Original (PDF) am 2008-03-09. Abgerufen 2009-06-06.


after-content-x4