67 Ho Гольмий 164.93
Лантаноид f-block Period 6

Гольмий

Ho · Element 67

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

СОСТОЯНИЕ ПРИ 20°C твёрдое
АТОМНАЯ МАССА 164.93 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 4f¹¹ 6s²
66Dy All 118 68Er

Строение

Атом гольмий

Это не схема из точек на кольцах, а выборка методом Монте-Карло из фактической плотности вероятности |ψ|² для каждой занятой подоболочки. Перетаскивайте, чтобы вращать. Синий и фиолетовый цвета обозначают противоположные знаки волновой функции, благодаря чему возможно образование связей.

Облако орбиталей

Измеренные значения

Таблица свойств

Каждая полоса показывает, какое место гольмий занимает среди всех 118 элементов по этому свойству.

Физические

Плотность 8.79 g/cm³ 55%
Температура Плавления 1734 K 72%
Температура Кипения 2993 K 59%
Удельная теплоёмкость 0.165 J/g·K
Теплопроводность 16.2 W/m·K 40%

Атомные

Атомный Радиус 176 pm 60%
Ковалентный радиус 192 pm
Радиус Ван-дер-Ваальса 216 pm

Электронные

Электроотрицательность 1.23 24%
Энергия ионизации 580.8 kJ/mol 26%
Сродство к Электрону —

Распространённость

Распространённость в земной коре 1.3 mg/kg 53%

Идентификационные

СимволHo
Атомный номер67
Атомная масса164.9303 u
КатегорияЛантаноид
Блокf
Кристаллическая структурагексагональная плотноупакованная
Степени окисления+3
Открытие1879
ПервооткрывательSoret & Delafontaine

Источники: стандартные атомные массы IUPAC 2021 года · Справочник химии и физики CRC · NIST. Значения, отмеченные ~, являются расчётными, а не измеренными.

Размер в масштабе

How big is a гольмий atom?

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

Тепловой диапазон

Solid, liquid, gas — and when

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

Положение

Положение в таблице

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

OTHER ЛАНТАНОИДЫ

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

История

Что такое гольмий и как его обнаружили

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

The discovery of гольмий

🔬 Открытие с швейцарской точностью

Открыл: Per Teodor Cleve в Уппсале, Швеция (1878)

Сооткрыватели: Marc Delafontaine и Jacques-Louis Soret в Женеве, Швейцария (1878)

Назван в честь: Holmia, латинское название Стокгольма, Швеция

🧪 Достижение параллельного открытия

Открытие гольмия представляет собой замечательный случай одновременного научного достижения. В 1878 году две независимые исследовательские группы по разные стороны Европы обнаружили один и тот же новый элемент, используя разные аналитические подходы, что продемонстрировало воспроизводимость и строгость аналитической химии XIX века.

Per Teodor Cleve, работавший в Уппсальском университете в Швеции, исследовал оксид редкоземельного элемента «эрбия», когда заметил спектроскопические аномалии, указывавшие на присутствие неизвестных элементов. Используя систематическую методику дробной кристаллизации, Cleve разделил эрбию на три компонента, обнаружив в процессе гольмий и тулий.

🇨🇭 Швейцарская связь

Одновременно Marc Delafontaine и Jacques-Louis Soret в Женевском университете независимо проводили спектроскопические исследования редкоземельных минералов. Их более совершенное спектроскопическое оборудование выявило характерные линии поглощения, не соответствовавшие ни одному известному элементу.

Спектроскопический анализ швейцарской команды стал важным подтверждением работы Cleve по химическому разделению. Совокупность полученных данных убедила международное научное сообщество в том, что гольмий действительно является самостоятельным элементом.

⚗️ Споры о названии

Сначала обе команды предложили разные названия для открытого элемента. Cleve предложил название «holmium» в честь Стокгольма (Holmia на латыни), тогда как швейцарская команда предпочитала «spectrium», основываясь на использованном ими методе спектроскопического открытия. В конечном итоге научное сообщество приняло номенклатуру Cleve.

🔬 Сложности очистки

Чистые соединения гольмия получили лишь в 1911 году, когда оксид гольмия наконец отделили от всех примесей других редкоземельных элементов. Металлический гольмий изолировали только в 1934 году с помощью восстановления фторида гольмия кальцием.

🏆 Научное значение

Открытие гольмия расширило понимание химии редкоземельных элементов и продемонстрировало эффективность сочетания химического разделения со спектроскопическим анализом. Этот совместный подход стал стандартной методикой открытия новых редкоземельных элементов.

🔬 Современное признание

Сегодня уникальные магнитные свойства гольмия, неизвестные его первооткрывателям XIX века, сделали его незаменимым в передовых медицинских процедурах и научных исследованиях. Элемент, который когда-то был лишь научной диковинкой, теперь ежедневно спасает жизни благодаря медицинским процедурам с использованием гольмиевых лазеров.

Применение

Для чего используется гольмий

Магнитное чудо

Гольмий обладает самым высоким магнитным моментом среди всех встречающихся в природе элементов, что делает его абсолютно незаменимым в сферах, требующих экстремальных магнитных свойств. Этот замечательный редкоземельный элемент играет важную роль в передовых медицинских процедурах, научных исследованиях и новейших технологиях, зависящих от точного управления магнитным полем.

🏥 Революционные медицинские лазеры

Лазеры на основе гольмия:YAG (иттриево-алюминиевого граната) преобразили современную медицину, особенно урологию, ортопедию и дерматологию. Эти специализированные лазеры излучают на длине волны 2.1 микрометра, которая идеально поглощается водой и мягкими тканями, обеспечивая чрезвычайно точный разрез с минимальным повреждением окружающих тканей. Гольмиевые лазеры позволяют дробить камни в почках, удалять опухоли и выполнять тонкие артроскопические процедуры с беспрецедентной точностью.

⚛️ Системы управления ядерными реакторами

Исключительные свойства поглощения нейтронов делают гольмий незаменимым в системах управления ядерными реакторами. Гольмиевые управляющие стержни и мониторы нейтронного потока помогают с чрезвычайной точностью регулировать ядерные реакции. Уникальные ядерные свойства элемента обеспечивают безопасную работу реакторов и точное обнаружение нейтронов на исследовательских и энергетических объектах.

🧲 Магниты со сверхвысоким магнитным полем

Научно-исследовательские лаборатории используют гольмий в специализированных постоянных магнитах и электромагнитах, когда требуются максимально сильные магнитные поля. Магнитные материалы на основе гольмия обеспечивают прорывные исследования в физике конденсированного состояния, материаловедении и экспериментах по фундаментальной физике частиц.

📡 Передовые технологии волноводов

Волоконно-оптические системы, легированные гольмием, играют важную роль в телекоммуникациях и лазерных технологиях. Эти специализированные волокна могут генерировать лазерный свет на определённых длинах волн, необходимых для дальней оптической связи и прецизионной спектроскопии.

🔬 Научные калибровочные стандарты

Стекло с оксидом гольмия служит стандартом калибровки длины волны для УФ-видимых спектрофотометров по всему миру. Характерные пики поглощения обеспечивают точные реперные точки для аналитических приборов, гарантируя точность контроля качества фармацевтических препаратов, экологического анализа и испытаний материалов.

🎯 Прецизионное производство

Магнитные свойства гольмия обеспечивают работу сверхточных систем позиционирования и магнитных подшипников в специализированном производственном оборудовании. Эти применения требуют исключительной магнитной стабильности, которую может обеспечить только гольмий.

🌟 Специализированное применение

  • 🏥 Медицинские процедуры: гольмиевые лазеры для удаления камней в почках, абляции опухолей и артроскопических операций
  • 🔬 Лабораторные стандарты: калибровка спектрофотометров и эталоны аналитической химии
  • ⚛️ Ядерные технологии: управляющие стержни и системы обнаружения нейтронов
  • 🧲 Исследовательские магниты: специализированные магниты для физических исследований и систем МРТ
  • 📊 Аналитические приборы: стандарты длины волны для УФ-видимой спектроскопии
  • 🌐 Телекоммуникации: волоконно-оптические усилители и лазерные системы

💎 Лидер нишевого рынка

Хотя применение гольмия носит узкоспециализированный характер, оно обеспечивает критически важные функции в отраслях с оборотом в миллиарды долларов. Только мировой рынок медицинских лазерных систем оценивается в $4 миллиарда, а гольмиевые лазеры продаются по премиальным ценам благодаря превосходным эксплуатационным характеристикам.

📈 Секторы растущего спроса

Спрос на гольмий обусловлен старением населения, которому требуется больше медицинских процедур, расширением ядерной энергетики и развитием передовой телекоммуникационной инфраструктуры. В ключевых областях применения рынок растёт в среднем на 8–12% в год.

🔬 Передовые направления исследований

К новым применениям относятся компоненты для квантовых вычислений, системы магнитного охлаждения и контрастные вещества для передовой медицинской визуализации. Уникальные магнитные свойства гольмия продолжают открывать новые технологические возможности.

Откуда он берётся

Встречаемость в природе

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

🌍 Редкое, но широко распространённое распределение

Средняя концентрация гольмия в земной коре составляет 1.3 части на миллион, поэтому он встречается чаще серебра, но всё же является чрезвычайно редким. Несмотря на относительную малочисленность, следовые количества гольмия обнаруживаются в большинстве месторождений редкоземельных минералов по всему миру.

🏔️ Основные источники минералов

  • Монацит: торий-фосфатный минерал в прибрежных песчаных отложениях (0.05% Ho₂O₃)
  • Бастнезит: карбонат редкоземельных элементов в карбонатитовых комплексах
  • Ксенотим: фосфат иттрия, богатый тяжёлыми редкоземельными элементами
  • Ионно-адсорбционные глины: месторождения на юге Китая с повышенным содержанием Ho

🌏 Источники мирового производства

Китай (85% производства): рудник Bayan Obo во Внутренней Монголии и месторождения ионно-адсорбционных глин на юге Китая обеспечивают основную часть промышленного гольмия. Китайские производители разработали специализированные методы разделения, оптимизированные для извлечения тяжёлых редкоземельных элементов.

Австралия: редкоземельный проект Mount Weld производит гольмий как побочный продукт переработки смешанного редкоземельного концентрата.

США: рудник Mountain Pass в Калифорнии содержит бастнезит с гольмием, хотя текущие операции сосредоточены на извлечении лёгких редкоземельных элементов.

⚒️ Процесс извлечения

Разделение гольмия требует сложных многостадийных процессов из-за его химического сходства с другими лантаноидами. Ионообменная хроматография с использованием специальных хелатирующих агентов позволяет отделять гольмий от соседних элементов эрбия и диспрозия. Для достижения чистоты 99.9%, необходимой в медицинских и научных целях, может потребоваться 50–100 стадий разделения.

🌊 Морские месторождения

Глубоководные конкреции и донные отложения содержат значительные концентрации гольмия, особенно в месторождениях Тихого океана. Эти нетрадиционные источники могут стать важными по мере истощения наземных запасов.

♻️ Извлечение и переработка

Переработка гольмия из медицинского оборудования и лабораторных приборов, выведенных из эксплуатации, приобретает всё большее значение. Специализированные процессы позволяют извлекать высокочистый гольмий из лазерных компонентов и оптических устройств, хотя текущие показатели переработки остаются минимальными.

🔬 Аналитические сложности

Для точного анализа гольмия требуются передовые методы, такие как ICP-MS (масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой), из-за спектральных интерференций со стороны других лантаноидов. Точное количественное определение необходимо для контроля качества в областях применения с высокой стоимостью.

Обращение

Безопасность

⚠️ Безопасность в лаборатории и медицине

🟡 Профиль опасности: от низкого до умеренного

Гольмий и его соединения представляют относительно низкий риск токсичности, но требуют соблюдения соответствующих мер лабораторной безопасности. Материалы медицинского качества на основе гольмия требуют высочайших стандартов чистоты и обращения.

🥽 Стандартные защитные меры

  • Защита глаз: защитные очки обязательны при любых операциях по обращению с веществом
  • Защита органов дыхания: противопылевая маска при работе с порошкообразными соединениями
  • Защита рук: химически стойкие перчатки при непосредственном обращении
  • Защита одежды: лабораторный халат и закрытая обувь

⚗️ Особые опасности

Лазерная безопасность: лазеры на основе гольмия:YAG испускают невидимое излучение с длиной волны 2.1 μm, требующее специальной защиты глаз и процедур контроля доступа. Протоколы безопасности для лазеров класса 4 обязательны.

Контроль пыли: порошок оксида гольмия может вызвать лёгкое раздражение органов дыхания. Обеспечивайте хорошую вентиляцию и не допускайте образования взвешенной в воздухе пыли.

🏥 Безопасность медицинского применения

Соединения гольмия медицинского качества должны соответствовать стандартам USP (Фармакопеи США) по чистоте и стерильности. Обращение с ними требует процедур чистого помещения фармацевтического класса и контроля загрязнений.

🚨 Аварийные процедуры

  • Попадание в глаза: промывать чистой водой в течение 15 минут, обратиться за медицинской оценкой
  • Попадание на кожу: тщательно промыть водой с мылом
  • Вдыхание: выйти на свежий воздух, наблюдать за симптомами со стороны органов дыхания
  • Воздействие лазера: при подозрении на воздействие на глаза немедленно обратиться за медицинской помощью

🗄️ Правила хранения

Храните соединения гольмия в плотно закрытых контейнерах вдали от влаги и несовместимых материалов. Материалы медицинского качества требуют контролируемых температуры и влажности для сохранения стерильности.

♻️ Обращение с отходами

Собирайте содержащие гольмий отходы отдельно для возможной переработки из-за высокой стоимости и специализированного применения элемента. Медицинские отходы требуют процедур утилизации биологически опасных материалов независимо от содержания гольмия.

📊 Контроль воздействия

Предельные уровни воздействия на рабочем месте: 5 mg/m³ в качестве средневзвешенной по времени концентрации за 8-часовой рабочий день для соединений гольмия. На производственных объектах рекомендуется регулярно контролировать состав воздуха.

Краткие ответы

Гольмий: часто задаваемые вопросы

What is Гольмий?

Гольмий (symbol Ho) is element 67 on the periodic table, a лантаноид 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 Гольмий?

Гольмий'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 Гольмий?

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

What is the atomic mass of Гольмий?

The standard atomic weight of Гольмий 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 Гольмий?

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

What is the electronegativity of Гольмий?

Гольмий 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 Гольмий, and when?

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

How common is Гольмий on Earth?

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

← Предыдущий Dy Dysprosium Element 66 · Lanthanide Далее → Er Erbium Element 68 · Lanthanide