67 Ho هولميوم 164.93
لانثانيد f-block Period 6

هولميوم

Ho · Element 67

The element with the strongest magnetic moment of any naturally occurring atom.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 164.93 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 4f¹¹ 6s²
66Dy All 118 68Er

البنية

ذرة هولميوم

ليست رسماً تخطيطياً لنقاط على حلقات — بل عينة مونت كارلو لكثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل مستوى فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير اللونان الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين للدالة الموجية، وهو ما يجعل الترابط ممكناً.

سحابة المدارات

القيم المقيسة

ورقة الخصائص

يوضح كل شريط موضع هولميوم بين العناصر الـ118 جميعها بالنسبة إلى تلك الخاصية.

فيزيائية

الكثافة 8.79 g/cm³ 55%
نقطة الانصهار 1734 K 72%
نقطة الغليان 2993 K 59%
الحرارة النوعية 0.165 J/g·K
التوصيل الحراري 16.2 W/m·K 40%

ذرية

نصف القطر الذري 176 pm 60%
نصف القطر التساهمي 192 pm
نصف قطر فان دير فالس 216 pm

إلكترونية

السالبية الكهربائية 1.23 24%
طاقة التأين 580.8 kJ/mol 26%
الألفة الإلكترونية —

الوفرة

الوفرة في القشرة 1.3 mg/kg 53%

الهوية

الرمزHo
العدد الذري67
الكتلة الذرية164.9303 u
الفئةلانثانيد
المستوى الفرعيf
البنية البلوريةسداسي محكم التراص
حالات الأكسدة+3
الاكتشاف1879
اكتشفهSoret & Delafontaine

المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.

الحجم، وفق مقياس

How big is a هولميوم atom?

Radius 176 pm — that is 0.176 nm, so about 2841 million of them side by side would span a millimetre.

النطاق الحراري

Solid, liquid, gas — and when

هولميوم is liquid over a 1259 K window, from 1734 K to 2993 K.

موضعه

موضعه في الجدول

هولميوم sits in the lanthanide series, printed below the main grid.

OTHER اللانثانيدات

57La 58Ce 59Pr 60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 68Er 69Tm 70Yb 71Lu
All اللانثانيدات

القصة

ما هو هولميوم، وكيف اكتشفناه

The element with the strongest magnetic moment of any naturally occurring atom.

The discovery of هولميوم

🔬 اكتشاف بالدقة السويسرية

اكتشفه: بير تيودور كليف في أوبسالا، السويد (1878)

اكتشفه بصورة مشتركة: مارك دلافونتين وجاك-لويس سوريه في جنيف، سويسرا (1878)

سُمّي نسبة إلى: هولميا، الاسم اللاتيني لمدينة ستوكهولم في السويد

🧪 إنجاز الاكتشاف المتوازي

يمثل اكتشاف الهولميوم حالة لافتة من الإنجاز العلمي المتزامن. ففي عام 1878، حدد فريقا بحث مستقلان على جانبين متقابلين من أوروبا العنصر الجديد نفسه، باستخدام منهجين تحليليين مختلفين، مما أظهر قابلية التكرار والصرامة في الكيمياء التحليلية خلال القرن 19.

كان بير تيودور كليف، الذي يعمل في جامعة أوبسالا في السويد، يدرس أكسيد الأرض النادرة "الإربيـا" عندما لاحظ شذوذات طيفية تشير إلى وجود عناصر مجهولة. وباستخدام تقنيات التبلور التجزيئي المنهجي، فصل كليف الإربيا إلى ثلاثة مكونات، وحدد الهولميوم والثوليوم خلال هذه العملية.

🇨🇭 الصلة السويسرية

في الوقت نفسه، كان مارك دلافونتين وجاك-لويس سوريه في جامعة جنيف يجرون دراسات طيفية مستقلة لمعادن الأرض النادرة. وكشفت معداتهما الطيفية الأكثر تقدمًا خطوط امتصاص مميزة لا تتطابق مع أي عناصر معروفة.

قدم التحليل الطيفي للفريق السويسري تأكيدًا حاسمًا لأعمال كليف في الفصل الكيميائي. وأقنعت الأدلة المشتركة المجتمع العلمي الدولي بأن الهولميوم كان بالفعل عنصرًا متميزًا.

⚗️ جدل التسمية

اقترح الفريقان في البداية اسمين مختلفين للعنصر المكتشف. فقد اقترح كليف اسم "هولميوم" نسبة إلى ستوكهولم (هولميا باللاتينية)، بينما فضل الفريق السويسري اسم "سبكتريوم" استنادًا إلى طريقة اكتشافه الطيفية. واعتمد المجتمع العلمي في النهاية تسمية كليف.

🔬 تحديات التنقية

لم تُحصل مركبات الهولميوم النقية حتى عام 1911، عندما فُصل أكسيد الهولميوم أخيرًا عن جميع شوائب الأرض النادرة الأخرى. ولم يُعزل الهولميوم الفلزي حتى عام 1934 باستخدام اختزال فلوريد الهولميوم بالكالسيوم.

🏆 الأثر العلمي

أسهم اكتشاف الهولميوم في تعزيز فهم كيمياء الأرض النادرة، وأظهر قوة الجمع بين الفصل الكيميائي والتحليل الطيفي. وأصبح هذا النهج التعاوني المنهجية القياسية لاكتشاف عناصر أرضية نادرة إضافية.

🔬 الاعتراف الحديث

أصبحت الخصائص المغناطيسية الفريدة للهولميوم، التي لم يكن مكتشفوه في القرن 19 يعرفونها، لا غنى عنها اليوم في الإجراءات الطبية المتقدمة والبحوث العلمية. فالعنصر الذي كان مجرد فضول علمي أصبح ينقذ الأرواح يوميًا من خلال الإجراءات الطبية باستخدام ليزر الهولميوم.

الاستخدامات

فيما يُستخدم هولميوم

الأعجوبة المغناطيسية

يمتلك الهولميوم أعلى عزم مغناطيسي بين أي عنصر موجود طبيعيًا، مما يجعله ضروريًا للغاية للتطبيقات التي تتطلب خصائص مغناطيسية فائقة. وقد وجد هذا العنصر الأرضي النادر اللافت أدوارًا مهمة في الإجراءات الطبية المتقدمة، والبحوث العلمية، والتقنيات المتطورة التي تعتمد على التحكم المغناطيسي الدقيق.

🏥 الليزرات الطبية الثورية

أحدثت ليزرات Holmium:YAG (عقيق الألومنيوم والإتريوم) تحولًا في الطب الحديث، ولا سيما في طب المسالك البولية، وجراحة العظام، والأمراض الجلدية. تُصدر هذه الليزرات المتخصصة ضوءًا بطول موجي يبلغ 2.1 ميكرومتر، وتمتصه المياه والأنسجة الرخوة بكفاءة تامة، مما يتيح القطع بدقة بالغة مع أقل قدر من الضرر الجانبي. ويمكن لليزرات الهولميوم تفتيت حصوات الكلى، وإزالة الأورام، وإجراء عمليات تنظير المفاصل الدقيقة بدقة غير مسبوقة.

⚛️ أنظمة التحكم في المفاعلات النووية

تجعل خصائص امتصاص الهولميوم الاستثنائية للنيوترونات منه ذا قيمة كبيرة في تطبيقات التحكم بالمفاعلات النووية. وتساعد قضبان التحكم المصنوعة من الهولميوم وأجهزة مراقبة تدفق النيوترونات على تنظيم التفاعلات النووية بدقة فائقة. وتمكّن الخصائص النووية الفريدة للعنصر من تشغيل المفاعلات بأمان والكشف الدقيق عن النيوترونات في مرافق البحوث وتوليد الطاقة.

🧲 مغناطيسات فائقة المجال

تستخدم مختبرات الأبحاث الهولميوم في المغناطيسات الدائمة والمغناطيسات الكهربائية المتخصصة حيث تكون هناك حاجة إلى أعلى مجالات مغناطيسية ممكنة. وتتيح المواد المغناطيسية القائمة على الهولميوم إجراء بحوث رائدة في فيزياء المادة المكثفة، وعلم المواد، وتجارب فيزياء الجسيمات الأساسية.

📡 تقنيات الموجّهات المتقدمة

تؤدي أنظمة الألياف البصرية المطعّمة بالهولميوم أدوارًا مهمة في الاتصالات وتقنيات الليزر. ويمكن لهذه الألياف المتخصصة توليد ضوء ليزري بأطوال موجية محددة، وهو أمر أساسي للاتصالات البصرية بعيدة المدى وتطبيقات التحليل الطيفي الدقيق.

🔬 معايير المعايرة العلمية

يُستخدم زجاج أكسيد الهولميوم معيارًا لمعايرة الطول الموجي في أجهزة المطيافية الضوئية فوق البنفسجية والمرئية في جميع أنحاء العالم. وتوفر قمم امتصاصه المميزة نقاطًا مرجعية دقيقة للأجهزة التحليلية، مما يضمن الدقة في مراقبة جودة المستحضرات الصيدلانية، والتحليل البيئي، واختبار المواد.

🎯 التصنيع الدقيق

تمكّن الخصائص المغناطيسية للهولميوم من إنشاء أنظمة تحديد موضع فائقة الدقة ومحامل مغناطيسية في معدات التصنيع المتخصصة. وتتطلب هذه التطبيقات الاستقرار المغناطيسي الفائق الذي لا يستطيع توفيره إلا الهولميوم.

🌟 التطبيقات المتخصصة

  • 🏥 الإجراءات الطبية: ليزرات الهولميوم لإزالة حصوات الكلى واستئصال الأورام وجراحة تنظير المفاصل
  • 🔬 معايير المختبر: معايرة أجهزة المطيافية الضوئية والمراجع في الكيمياء التحليلية
  • ⚛️ التقنية النووية: قضبان التحكم وأنظمة الكشف عن النيوترونات
  • 🧲 مغناطيسات الأبحاث: مغناطيسات متخصصة لبحوث الفيزياء وأنظمة التصوير بالرنين المغناطيسي
  • 📊 الأجهزة التحليلية: معايير الطول الموجي للتحليل الطيفي فوق البنفسجي والمرئي
  • 🌐 الاتصالات: مكبرات الألياف البصرية وأنظمة الليزر

💎 رائد الأسواق المتخصصة

على الرغم من أن تطبيقات الهولميوم متخصصة للغاية، فإنها تؤدي وظائف مهمة في صناعات تبلغ قيمتها مليارات الدولارات. ويمثل سوق أنظمة الليزر الطبية وحده سوقًا عالميًا بقيمة $4 مليارات، مع بيع ليزرات الهولميوم بأسعار مرتفعة بسبب خصائص أدائها المتفوقة.

📈 قطاعات الطلب المتزايد

يتزايد الطلب على الهولميوم بسبب شيخوخة السكان الذين يحتاجون إلى مزيد من الإجراءات الطبية، وتوسع برامج الطاقة النووية، وتقدم البنية التحتية للاتصالات. ويبلغ متوسط نمو السوق 8-12% سنويًا في مجالات الاستخدام الرئيسية.

🔬 آفاق البحث

تشمل التطبيقات الناشئة مكونات الحوسبة الكمومية، وأنظمة التبريد المغناطيسي، وعوامل التباين المتقدمة للتصوير الطبي. وتواصل الخصائص المغناطيسية الفريدة للهولميوم فتح إمكانات تقنية جديدة.

مصدره

وجوده الطبيعي

1.3 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 53% of elements

🌍 توزيع نادر لكنه واسع الانتشار

يوجد الهولميوم في القشرة الأرضية بتركيز متوسط يبلغ 1.3 جزء في المليون، مما يجعله أكثر وفرة من الفضة، لكنه يظل نادرًا للغاية. وعلى الرغم من ندرته النسبية، يمكن العثور على كميات ضئيلة من الهولميوم في معظم رواسب معادن الأرض النادرة حول العالم.

🏔️ المصادر المعدنية الرئيسية

  • المونازيت: معدن فوسفات الثوريوم في رواسب الرمال الشاطئية (0.05% Ho₂O₃)
  • الباستناسايت: كربونات الأرض النادرة في معقدات الكربوناتيت
  • الزينوتيم: معدن فوسفات الإتريوم الغني بالعناصر الأرضية النادرة الثقيلة
  • الطينات الممتزة للأيونات: رواسب جنوب الصين ذات المحتوى المرتفع من Ho

🌏 مصادر الإنتاج العالمية

الصين (85% من الإنتاج): يوفر منجم بيان أوبو في منغوليا الداخلية ورواسب الطينات الممتزة للأيونات في جنوب الصين معظم الهولميوم التجاري. وقد طور المنتجون الصينيون تقنيات فصل متخصصة محسّنة لاستخلاص العناصر الأرضية النادرة الثقيلة.

أستراليا: ينتج مشروع ماونت ويلد للأرض النادرة الهولميوم بوصفه ناتجًا ثانويًا عن معالجة مركزات الأرض النادرة المختلطة.

الولايات المتحدة: يحتوي منجم ماونتن باس في كاليفورنيا على باستناسايت حاوٍ للهولميوم، رغم أن العمليات الحالية تركز على استخلاص العناصر الأرضية النادرة الخفيفة.

⚒️ عملية الاستخلاص

يتطلب فصل الهولميوم عمليات متقدمة متعددة المراحل بسبب تشابهه الكيميائي مع اللانثانيدات الأخرى. ويمكن لكروماتوغرافيا التبادل الأيوني، باستخدام عوامل خالبة محددة، فصل الهولميوم عن العنصرين المجاورين له الإربيوم والديسبروسيوم. وقد يتطلب التنقية الكاملة 50-100 مرحلة فصل للوصول إلى النقاوة البالغة 99.9% اللازمة للتطبيقات الطبية والعلمية.

🌊 الرواسب البحرية

تحتوي العقيدات في أعماق البحار ورواسب قاع البحر على تركيزات مهمة من الهولميوم، ولا سيما في رواسب المحيط الهادئ. وقد تصبح هذه المصادر غير التقليدية مهمة مع تعرض الاحتياطيات البرية للاستنفاد.

♻️ الاسترداد وإعادة التدوير

تتزايد أهمية إعادة تدوير الهولميوم من المعدات الطبية وأجهزة المختبرات التي انتهى عمرها التشغيلي. ويمكن لعمليات الاسترداد المتخصصة استرجاع هولميوم عالي النقاوة من مكونات الليزر والأجهزة البصرية، رغم أن معدلات إعادة التدوير الحالية لا تزال ضئيلة.

🔬 التحديات التحليلية

يتطلب التحليل الدقيق للهولميوم تقنيات متقدمة مثل ICP-MS (مطيافية كتلة البلازما المقترنة حثيًا) بسبب التداخلات الطيفية من اللانثانيدات الأخرى. ويُعد التحديد الكمي الدقيق ضروريًا لمراقبة الجودة في التطبيقات مرتفعة القيمة.

التعامل

السلامة

⚠️ السلامة في المختبر والطب

🟡 مستوى خطر منخفض إلى متوسط

يمثل الهولميوم ومركباته مخاطر سمية منخفضة نسبيًا، لكنه يتطلب تدابير سلامة مختبرية مناسبة. وتتطلب مواد الهولميوم الطبية أعلى معايير النقاوة والمناولة.

🥽 تدابير الحماية القياسية

  • حماية العينين: تُ required نظارات السلامة عند إجراء جميع عمليات المناولة
  • الحماية التنفسية: قناع غبار عند العمل مع المركبات المسحوقة
  • حماية اليدين: قفازات مقاومة للمواد الكيميائية عند المناولة المباشرة
  • حماية الملابس: معطف مختبر وأحذية مغلقة المقدمة

⚗️ المخاطر المحددة

سلامة الليزر: تصدر ليزرات Holmium:YAG إشعاعًا غير مرئي بطول موجي 2.1 μm، مما يتطلب حماية متخصصة للعينين وإجراءات وصول مقيدة. وتُعد بروتوكولات سلامة ليزر الفئة 4 إلزامية.

التحكم في الغبار: قد يسبب مسحوق أكسيد الهولميوم تهيجًا تنفسيًا خفيفًا. حافظ على تهوية جيدة وتجنب توليد الغبار المحمول جوًا.

🏥 السلامة في التطبيقات الطبية

يجب أن تستوفي مركبات الهولميوم الطبية معايير USP (دستور الأدوية الأمريكي) الخاصة بالنقاوة والتعقيم. وتتطلب المناولة إجراءات غرف نظيفة بمستوى صيدلاني وضبطًا للتلوث.

🚨 إجراءات الطوارئ

  • ملامسة العينين: اغسل بالماء النظيف لمدة 15 دقيقة واطلب تقييمًا طبيًا
  • ملامسة الجلد: اغسل جيدًا بالماء والصابون
  • الاستنشاق: انتقل إلى هواء نقي وراقب أعراض الجهاز التنفسي
  • التعرض لليزر: اطلب عناية طبية فورية عند الاشتباه في تعرض العينين

🗄️ بروتوكولات التخزين

خزّن مركبات الهولميوم في حاويات محكمة الإغلاق بعيدًا عن الرطوبة والمواد غير المتوافقة. وتتطلب المواد الطبية ظروفًا مضبوطة لدرجة الحرارة والرطوبة للحفاظ على التعقيم.

♻️ معالجة النفايات

اجمع النفايات المحتوية على الهولميوم منفصلة لإتاحة إعادة تدويرها، نظرًا إلى قيمتها العالية وتطبيقاتها المتخصصة. وتتطلب النفايات الطبية إجراءات التخلص من المخاطر البيولوجية بغض النظر عن محتوى الهولميوم.

📊 مراقبة التعرض

حدود التعرض في مكان العمل: 5 mg/m³ كمتوسط مرجح زمنيًا لمدة 8 ساعات لمركبات الهولميوم. ويوصى بالمراقبة المنتظمة للهواء في مرافق الإنتاج.

إجابات سريعة

هولميوم: أسئلة شائعة

What is هولميوم?

هولميوم (symbol Ho) is element 67 on the periodic table, a لانثانيد in period 6. The element with the strongest magnetic moment of any naturally occurring atom. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of هولميوم?

هولميوم's ground-state electron configuration is [Xe] 4f¹¹ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 29, 8, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of هولميوم?

هولميوم melts at 1734 K (1460.9 °C) and boils at 2993 K (2719.9 °C).

What is the atomic mass of هولميوم?

The standard atomic weight of هولميوم is 164.93 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is هولميوم?

هولميوم has a density of 8.79 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of هولميوم is about 8.8× heavier.

What is the electronegativity of هولميوم?

هولميوم has a Pauling electronegativity of 1.23. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.

Who discovered هولميوم, and when?

هولميوم was discovered in 1879 by Soret & Delafontaine. It is named after latin Holmia, Stockholm.

How common is هولميوم on Earth?

هولميوم makes up about 1.3 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.

→ السابق Dy Dysprosium Element 66 · Lanthanide التالي ← Er Erbium Element 68 · Lanthanide