維基百科

鈥

原子序數為67的化學元素

鈥（ㄏㄨㄛˇ）（英語：Holmium；舊譯錵），是一種化學元素，其化學符號為Ho，原子序數為67，原子量為164.930329 u，屬於鑭系元素，也是稀土元素之一。鈥在常溫常壓下是固體。 1878年為索里特（J.L.Soret）發現；1879年又被克利夫（P.T.Cleve）發現。第一游離能6.02電子伏特。有金屬光澤。與水能緩慢起作用，溶於稀酸。鹽類是黃色。氧化物Ho2O3為淡綠色。溶於礦物酸而產生三價離子黃色鹽。由氟化鈥HoF3·2H2O用鈣還原而製得。它和鏑一樣，是一種能夠吸收核分裂所產生中子的金屬。在核子反應爐中，一方面不斷燃燒，一方面控制連鎖反應的速度。

鈥 67Ho
氫（非金屬） 氦（惰性氣體）
鋰（鹼金屬） 鈹（鹼土金屬） 硼（類金屬） 碳（非金屬） 氮（非金屬） 氧（非金屬） 氟（鹵素） 氖（惰性氣體）
鈉（鹼金屬） 鎂（鹼土金屬） 鋁（貧金屬） 矽（類金屬） 磷（非金屬） 硫（非金屬） 氯（鹵素） 氬（惰性氣體）
鉀（鹼金屬） 鈣（鹼土金屬） 鈧（過渡金屬） 鈦（過渡金屬） 釩（過渡金屬） 鉻（過渡金屬） 錳（過渡金屬） 鐵（過渡金屬） 鈷（過渡金屬） 鎳（過渡金屬） 銅（過渡金屬） 鋅（過渡金屬） 鎵（貧金屬） 鍺（類金屬） 砷（類金屬） 硒（非金屬） 溴（鹵素） 氪（惰性氣體）
銣（鹼金屬） 鍶（鹼土金屬） 釔（過渡金屬） 鋯（過渡金屬） 鈮（過渡金屬） 鉬（過渡金屬） 鎝（過渡金屬） 釕（過渡金屬） 銠（過渡金屬） 鈀（過渡金屬） 銀（過渡金屬） 鎘（過渡金屬） 銦（貧金屬） 錫（貧金屬） 銻（類金屬） 碲（類金屬） 碘（鹵素） 氙（惰性氣體）
銫（鹼金屬） 鋇（鹼土金屬） 鑭（鑭系元素） 鈰（鑭系元素） 鐠（鑭系元素） 釹（鑭系元素） 鉕（鑭系元素） 釤（鑭系元素） 銪（鑭系元素） 釓（鑭系元素） 鋱（鑭系元素） 鏑（鑭系元素） 鈥（鑭系元素） 鉺（鑭系元素） 銩（鑭系元素） 鐿（鑭系元素） 鎦（鑭系元素） 鉿（過渡金屬） 鉭（過渡金屬） 鎢（過渡金屬） 錸（過渡金屬） 鋨（過渡金屬） 銥（過渡金屬） 鉑（過渡金屬） 金（過渡金屬） 汞（過渡金屬） 鉈（貧金屬） 鉛（貧金屬） 鉍（貧金屬） 釙（貧金屬） 砈（類金屬） 氡（惰性氣體）
鍅（鹼金屬） 鐳（鹼土金屬） 錒（錒系元素） 釷（錒系元素） 鏷（錒系元素） 鈾（錒系元素） 錼（錒系元素） 鈽（錒系元素） 鋂（錒系元素） 鋦（錒系元素） 鉳（錒系元素） 鉲（錒系元素） 鑀（錒系元素） 鐨（錒系元素） 鍆（錒系元素） 鍩（錒系元素） 鐒（錒系元素） 鑪（過渡金屬） 𨧀（過渡金屬） 𨭎（過渡金屬） 𨨏（過渡金屬） 𨭆（過渡金屬） 䥑（預測為過渡金屬） 鐽（預測為過渡金屬） 錀（預測為過渡金屬） 鎶（過渡金屬） 鉨（預測為貧金屬） 鈇（貧金屬） 鏌（預測為貧金屬） 鉝（預測為貧金屬） 鿬（預測為鹵素） 鿫（預測為惰性氣體）
–
↑
鈥
↓
鑀
鏑 ← 鈥 → 鉺
外觀
銀白色
概況
名稱·符號·序數鈥（holmium）·Ho·67
元素類別鑭系元素
族·週期·區不適用·6·f
標準原子質量164.930329(5)[1]
電子組態[Xe] 4f11 6s2
2, 8, 18, 29, 8, 2
鈥的電子層（2, 8, 18, 29, 8, 2）
鈥的電子層（2, 8, 18, 29, 8, 2）
歷史
發現馬克·德拉方丹（1878年）
物理性質
物態固體
密度（接近室溫）
8.79 g·cm−3
熔點時液體密度8.34 g·cm−3
熔點1734 K，1461 °C，2662 °F
沸點2873 K，2600 °C，4712 °F
熔化熱17.0 kJ·mol−1
汽化熱251 kJ·mol−1
比熱容27.15 J·mol−1·K−1
蒸氣壓
壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
溫/K 1432 1584 (1775) (2040) (2410) (2964)
原子性質
氧化態0,[2] +1, +2, +3
（鹼性的氧化物）
電負度1.23（鮑林標度）
游離能第一：581.0 kJ·mol−1
第二：1140 kJ·mol−1
第三：2204 kJ·mol−1
原子半徑176 pm
共價半徑192±7 pm
鈥的原子譜線
雜項
晶體結構六方密堆積
磁序順磁性
電阻率poly: 814 nΩ·m
熱導率16.2 W·m−1·K−1
熱膨脹係數poly: 11.2 µm/(m·K)
聲速（細棒）（20 °C）2760 m·s−1
楊氏模量64.8 GPa
剪切模量26.3 GPa
體積模量40.2 GPa
泊松比0.231
維氏硬度410–600 MPa
布氏硬度500–1250 MPa
CAS編號7440-60-0
同位素
主條目：鈥的同位素
同位素 豐度 半衰期​（t1/2） 衰變
方式 能量​（MeV） 產物
163Ho 人造 4570 年 ε 0.003 163Dy
165Ho 100% 穩定，帶98粒中子
166Ho 人造 26.812 小時 β− 1.855 166Er
166mHo 人造 1132.6 年 β− 1.861 166Er

性質

物理性質

 
左邊是自然光照射的Ho2O3，右邊是冷陰極螢光燈管照射的Ho2O3

鈥是一種相對柔軟且具有延展性的元素，在標準情況下，在乾燥空氣中具有相當的耐腐蝕性和穩定性。但是，在較高溫度的濕氣下，鈥會迅速氧化，形成黃色的氧化鈥。純鈥具有金屬般明亮的銀色光澤。

氧化鈥根據光線的不同，顏色有相當大的變化。在陽光下，它是黃棕色的。在三色光（英語：Trichromacy）下，它是火紅色的，幾乎不能和氧化鉺區別。這些顏色變化與鈥的銳利吸收帶有關，可用作磷光體。[3]

鈥是所有天然的化學元素中，磁矩最高的， (10.6 µ
B) 並具有其他不尋常的磁性。當和釔混合時，會形成有極強磁性的混合物。[4]鈥在標準情況下是順磁性的，但在19 K的溫度以下是鐵磁性的。[5]

化學性質

鈥可以在空氣中燃燒，發出耀眼白光，產生氧化鈥：

4 Ho + 3 O2 → 2 Ho2O3

鈥能與水反應，與冷水反應較緩慢，而與熱水反應較快速：

2 Ho (s) + 6 H2O (l) → 2 Ho(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)

鈥也能與鹵素反應：

2 Ho (s) + 3 F2 (g) → 2 HoF3 (s) [粉紅色]
2 Ho (s) + 3 Cl2 (g) → 2 HoCl3 (s) [黃色]
2 Ho (s) + 3 Br2 (g) → 2 HoBr3 (s) [黃色]
2 Ho (s) + 3 I2 (g) → 2 HoI3 (s) [黃色]

鈥較容易溶解於稀硫酸中，生成Ho3+離子，以[Ho(OH2)9]3+錯合物出現：[6]

2 Ho (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Ho3+ (aq) + 3 SO2−
4 (aq) + 3 H2 (g)

鈥最常見的氧化態是+3。鈥溶液中的Ho3+被九個水分子環繞。鈥能溶解於酸性溶液。[7]

同位素

主條目：鈥的同位素

鈥共有35個同位素，其中只有165Ho是穩定的。其餘的皆為人工合成的放射性同位素，其中最穩定的是鈥-163，半衰期 4570 年。其它基態的鈥同位素的半衰期都不超過 2 天，大部分少於 3小時。不過，同核異構物 166m1Ho 的半衰期很長，約為 1200 年，這是由於其高自旋而成的。

歷史

鈥是由Jacques-Louis Soret（英語：Jacques-Louis Soret）和馬克·德拉方丹在 1878 年發現的。他們注意到了當時未知的元素（他們稱之為元素 X）異常的光譜吸收帶。[8][9]

Per Teodor Cleve（英語：Per Teodor Cleve）在研究鉺土（氧化鉺）時獨立發現了該元素，並且是第一個將其分離出來的人。[10][11][12][13][14] 使用Carl Gustaf Mosander（英語：Carl Gustaf Mosander） 開發的方法，Cleve 首先從 erbia 中去除了所有當時已知的雜質。他得到了兩種新的物質，一個是棕色的，另一個是綠色的。他將棕色物質命名為 holmia（以克利夫家鄉斯德哥爾摩的拉丁名稱命名）和綠色物質 thulia。 後來發現holmia 就是氧化鈥，而thulia 就是氧化銩。 [15]

在亨利·莫塞萊關於原子序數的經典論文[16] 中，鈥的原子序為 66。顯然，他研究的鈥樣本非常不純，主要是由旁邊（未被列入）的鏑影響的。他會看到這兩種元素的 X 射線發射線，但他假設這些都是鈥，而不是雜質鏑。

來源

 
矽鈹釔礦

就像其他的稀土金屬一樣，鈥不會以單質形式出現。鈥一般存在於矽鈹釔礦、獨居石等稀土礦物中。尚未發現以鈥為主的礦物。[17]鈥的主要產地在中國、美國、巴西、印度、斯里蘭卡和澳洲，儲量估計為 400,000 噸。[15]

鈥組成了地殼的 1.4 ppm（質量計），為第56常見的元素。鈥組成了土壤的 1 ppm，海水的 0.4 ppt，幾乎不存在於地球大氣中。鈥是鑭系元素中相對罕見的。[7]依質量計，它組成了宇宙的 500 ppt。[18]

鈥是通過離子交換從獨居石（含0.05% 鈥）中提取的，但仍難以與其他稀土分離。它是通過用金屬鈣還原其無水氯化物或氟化物而分離出來的。[19] 鈥在稀土金屬中相對便宜，價格為 1000 USD/kg.[20]

應用

 
4% 氧化鈥和 10% 過氯酸的溶液，可永久融合到吸收池中，作為光學校準標準

鈥在任何元素中具有最高的磁矩，可用於產生最強的人工磁場。[21]由於它可以吸收核分裂產生的中子，它也被用作可燃毒物來調節核反應爐。[15]

摻鈥的釔鐵石榴石 (YIG)和氟化釔鋰 (YLF) 應用於固態雷射器（英語：Solid-state_laser）中，而摻鈥的釔鐵石榴石也用於光學隔離器和微波器材（例如YIG球體（英語：YIG sphere））。鈥雷射器的發射波長為 2.1 微米。[22] 它們用於醫療、牙科和光纖。[4]

鈥是用於立方氧化鋯和玻璃的著色劑之一，可提供黃色或紅色著色。[23] 含有氧化鈥或其溶液（溶劑通常是過氯酸）的玻璃在 200–900 nm 的光譜範圍內有尖銳的光吸收峰。因此它們被用作單色器的校準標準[24] ，可以商購。[25]

半衰期較長的放射性同位素 166m1Ho 用於校準伽馬射線光譜儀。[26]

在2017年3月，IBM宣布他們已經開發出一種技術，可以在氧化鎂上的單個鈥原子上存儲一位元數據。[27]

憑藉足夠的量子和經典控制技術，鈥可能是製造量子計算機的理想物質。[28]

生物作用

鈥在人體中沒有用處，但鈥鹽能夠促進新陳代謝。[19]人體通常每年消耗大約一毫克鈥。植物不容易從土壤中吸收鈥。一些蔬菜的鈥含量已經過測量，達到100 ppt。[7]

毒性

如果吸入、食用或注射大量的鈥鹽會對人體造成嚴重損害。鈥的長期影響不明。鈥的急性毒性（英語：acute toxicity）較低。[29]

參見

參考文獻

  1. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip J. H.; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro A. J. Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2022-05-04. ISSN 1365-3075. doi:10.1515/pac-2019-0603 （英語）. 
  2. ^ Yttrium and all lanthanides except Ce and Pm have been observed in the oxidation state 0 in bis(1,3,5-tri-t-butylbenzene) complexes, see Cloke, F. Geoffrey N. Zero Oxidation State Compounds of Scandium, Yttrium, and the Lanthanides. Chem. Soc. Rev. 1993, 22: 17–24. doi:10.1039/CS9932200017.  and Arnold, Polly L.; Petrukhina, Marina A.; Bochenkov, Vladimir E.; Shabatina, Tatyana I.; Zagorskii, Vyacheslav V.; Cloke. Arene complexation of Sm, Eu, Tm and Yb atoms: a variable temperature spectroscopic investigation. Journal of Organometallic Chemistry. 2003-12-15, 688 (1–2): 49–55. doi:10.1016/j.jorganchem.2003.08.028. 
  3. ^ Yiguo Su; Li, Guangshe; Chen, Xiaobo; Liu, Junjie; Li, Liping. Hydrothermal Synthesis of GdVO4:Ho3+ Nanorods with a Novel White-light Emission. Chemistry Letters. 2008, 37 (7): 762–763. doi:10.1246/cl.2008.762. 
  4. ^ 4.0 4.1 C. K. Gupta; Nagaiyar Krishnamurthy. Extractive metallurgy of rare earths. CRC Press. 2004: 32 [2021-06-06]. ISBN 0-415-33340-7. （原始內容存檔於2022-02-06）. 
  5. ^ Jiles, David. Introduction to magnetism and magnetic materials. CRC Press. 1998: 228 [2021-06-06]. ISBN 0-412-79860-3. （原始內容存檔於2020-11-12）. 
  6. ^ Chemical reactions of Holmium. Webelements. [2009-06-06]. （原始內容存檔於2021-01-24）. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 Emsley, John. Nature's Building Blocks. Oxford University Press. 2011. 
  8. ^ Jacques-Louis Soret. Sur les spectres d'absorption ultra-violets des terres de la gadolinite. Comptes rendus de l'Académie des sciences. 1878, 87: 1062 [2021-06-06]. （原始內容存檔於2014-08-24）. 
  9. ^ Jacques-Louis Soret. Sur le spectre des terres faisant partie du groupe de l'yttria. Comptes rendus de l'Académie des sciences. 1879, 89: 521 [2021-06-06]. （原始內容存檔於2021-04-21）. 
  10. ^ Holmium. Royal Society of Chemistry. 2020 [4 January 2020]. （原始內容存檔於2022-01-18）. 
  11. ^ Marshall, James L. Marshall; Marshall, Virginia R. Marshall. Rediscovery of the elements: The Rare Earths–The Confusing Years (PDF). The Hexagon. 2015: 72–77 [30 December 2019]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-10-11）. 
  12. ^ Weeks, Mary Elvira. The discovery of the elements 6th. Easton, PA: Journal of Chemical Education. 1956. 
  13. ^ Per Teodor Cleve. Sur deux nouveaux éléments dans l'erbine. Comptes rendus de l'Académie des sciences. 1879, 89: 478–480 [2021-06-06]. （原始內容存檔於2021-06-25）.  Cleve named holmium on p. 480: "Je propose pour ce métal le nom de holmium, Ho, dérivé du nom latinisé de Stockholm, dont les environs renferment tant de minéraux riches en yttria." (I propose for this metal the name of "holmium", Ho, [which is] derived from the Latin name for Stockholm, the environs of which contain so many minerals rich in yttrium.)
  14. ^ Per Teodor Cleve. Sur l'erbine. Comptes rendus de l'Académie des sciences. 1879, 89: 708 [2021-06-06]. （原始內容存檔於2021-10-30）. 
  15. ^ 15.0 15.1 15.2 John Emsley. Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements. US: Oxford University Press. 2001: 181–182 [2021-06-07]. ISBN 0-19-850341-5. （原始內容存檔於2021-06-19）. 
  16. ^ Moseley, H.G.J. The high-frequency spectra of the elements. Philosophical Magazine. 6th series. 1913, 26: 1024–1034. 
  17. ^ Hudson Institute of Mineralogy. Mindat.org. www.mindat.org. 1993–2018 [14 January 2018]. （原始內容存檔於2011-04-22）. 
  18. ^ Ltd, Mark Winter, University of Sheffield and WebElements. WebElements Periodic Table » Periodicity » Abundance in the universe » periodicity. www.webelements.com. [27 March 2018]. （原始內容存檔於2017-09-29）. 
  19. ^ 19.0 19.1 C. R. Hammond. The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics 81st. CRC press. 2000. ISBN 0-8493-0481-4. 
  20. ^ James B. Hedrick. Rare-Earth Metals (PDF). USGS. [2009-06-06]. （原始內容存檔 (PDF)於2011-01-10）. 
  21. ^ R. W. Hoard; S. C. Mance; R. L. Leber; E. N. Dalder; M. R. Chaplin; K. Blair; et al. Field enhancement of a 12.5-T magnet using holmium poles. IEEE Transactions on Magnetics. 1985, 21 (2): 448–450 [2021-06-06]. Bibcode:1985ITM....21..448H. doi:10.1109/tmag.1985.1063692. （原始內容存檔於2021-06-06）. 
  22. ^ Wollin, T. A.; Denstedt, J. D. The holmium laser in urology. Journal of Clinical Laser Medicine & Surgery. Feb 1998, 16 (1): 13–20. PMID 9728125. doi:10.1089/clm.1998.16.13. 
  23. ^ Cubic zirconia. [2009-06-06]. （原始內容存檔於2009-04-24）. 
  24. ^ R. P. MacDonald. Uses for a Holmium Oxide Filter in Spectrophotometry (PDF). Clinical Chemistry. 1964, 10 (12): 1117–20 [2021-06-06]. PMID 14240747. （原始內容存檔 (PDF)於2011-12-05）. 
  25. ^ Holmium Glass Filter for Spectrophotometer Calibration. [2009-06-06]. （原始內容存檔於2010-03-14）. 
  26. ^ Ming-Chen Yuan; Jeng-Hung Lee & Wen-Song Hwang. The absolute counting of 166mHo, 58Co and 88Y. Applied Radiation and Isotopes. 2002, 56 (1–2): 429–434. PMID 11839051. doi:10.1016/S0969-8043(01)00226-3. 
  27. ^ Coldeway, Devin. Storing data in a single atom proved possible by IBM researchers. TechCrunch. March 9, 2017 [2017-03-10]. （原始內容存檔於2021-11-07）. 
  28. ^ Forrester, Patrick Robert; Patthey, François; Fernandes, Edgar; Sblendorio, Dante Phillipe; Brune, Harald; Natterer, Fabian Donat. Quantum state manipulation of single atom magnets using the hyperfine interaction. Physical Review B. 2019-11-19, 100 (18): 180405. Bibcode:2019PhRvB.100r0405F. ISSN 2469-9950. doi:10.1103/PhysRevB.100.180405   （英語）. 
  29. ^ "Holmium" （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） in Periodic Table v2.5. University of Coimbra, Portugal

外部連結

取自「https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=钬&oldid=84691833」