Holmium (Ho)
lanthanideSolid
Nguyên tử khối chuẩn
164,93033 uCấu hình electron
[Xe] 6s2 4f11Nhiệt độ nóng chảy
1473,85 °CNhiệt độ sôi
2699,85 °CKhối lượng riêng
8800 kg/m³Trạng thái oxi hóa
0, +1, +2, +3Độ âm điện (Pauling)
1,23Năng lượng ion hóa (lần 1)
6,0215 eVNăm phát hiện
1878Bán kính nguyên tử
175 pmChi tiết
Holmium is a lanthanide metal and one of the heavy rare earth elements. In compounds it is almost always trivalent, forming Ho³⁺ salts with the pink, yellow, or pale colors typical of f-electron transitions. Natural holmium is monoisotopic, consisting essentially of stable ¹⁶⁵Ho. Its large magnetic moment gives the element and some of its compounds unusual magnetic behavior at low temperature.
Pure holmium has a metallic to bright silver luster. It is relatively soft and malleable and is stable in dry air at room temperature but rapidly oxidizes in moist air and at elevated temperatures. The metal has unusual magnetic properties. Few uses have yet been found for the element. The element, as with other rare earths, seems to have a low acute toxic rating.
The name derives from the Latin holmia for Stockholm. It was discovered in erbia earth by the Swiss chemist J. L. Soret in 1878, who referred to it as element X. It was later independently discovered by the Swedish chemist Per Theodor Cleve in 1879. It was first isolated in 1911 by Homberg, who proposed the name holmium either to recognize the discoverer Per Cleve, who was from Stockholm, or perhaps to establish his own name in history.
Holmium was discovered by Per Theodor Cleve, a Swedish chemist, in 1879. Cleve used the same method Carl Gustaf Mosander used to discover lanthanum, erbium and terbium, he looked for impurities in the oxides of other rare earth elements. He started with erbia, the oxide of erbium (Er2O3), and removed all of the known contaminants. After further processing, he obtained two new materials, one brown and the other green. Cleve named the brown material holmia and the green material thulia. Holmia is the oxide of the element holmium and thulia is the oxide of the element thulium. Holmium's absorption spectrum was observed earlier that year by J. L. Soret and M. Delafontaine, Swiss chemists. Today, holmium is primarily obtained through an ion exchange process from monazite sand ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4), a material rich in rare earth elements that can contain as much as 0.05% holmium. Holmium has no commercial applications, although it has unusual magnetic properties that could be exploited in the future.
Holmium forms no commercially important compounds. Some of holmium's compounds include: holmium oxide (Ho2O3), holmium fluoride (HoF3) and holmium iodide (HoI3).
From the Latin word Holmia meaning Stockholm. The special absorption bands of holmium were noticed in 1878 by the Swiss chemists Delafontaine and Soret, who announced the existence of an "Element X." Cleve, of Sweden, later independently discovered the element while working on erbia earth. The element is named after Cleve's native city. Holmia, the yellow oxide, was prepared by Homberg in 1911. Holmium occurs in gadolinite, monazite, and in other rare-earth minerals. It is commercially obtained from monazite, occurring in that mineral to the extent of about 0.05%. It has been isolated by the reduction of its anhydrous chloride or fluoride with calcium metal.
Pure holmium is a soft, silvery, metallic solid that can be cut and worked when freshly prepared. It tarnishes slowly in air and is more reactive as filings or powder. Like other lanthanides, it has a high melting point and a close-packed metallic structure under ordinary conditions.
Holmium has specialized uses rather than large-volume applications. Holmium-doped yttrium aluminium garnet, Y₃Al₅O₁₂, is used in solid-state lasers emitting near 2.1 micrometres, including surgical and materials-processing systems. Holmium oxide, Ho₂O₃, is used as a colorant for glass and cubic zirconia and as a wavelength calibration material in optical spectrophotometry. Metallic holmium and holmium-containing alloys are also used in magnetic research and in some high-field magnet pole pieces.
It has very few practical applications; however, it has some unusual magnetic properties that offer some hope for future applications.
Isotopes in Medicine
Radiosynovectomy with 166Ho-radiopharmaceutical agents can be used for treatment of arthritis. The half-life of 166Ho is 1.1 days. 166Ho ferric hydroxide macroaggregate ([ 166Ho] FHMA) radiosynovectomy is being used because FHMA minimizes extra-articular (outside a joint) leakage of the radioisotope [472] S. Zeisler, K. Weber. J. Radioanal. Nucl. Chem.227, 105 (1998)., [473] O. T. Mäkelä, M. J. Lammi, H. Uusitalo, M. M. Hyttinen, E. Vuorio, H. J. Helminen, R. M. Tulamo. Ann. Rheum. Dis.62, 43 (2003).. 166Ho has been used for radioimmunotherapy (RIT) with labeled antibodies [474] H. Mohsin, F. Jia, G. Sivaguru, M. J. Hudson, T. D. Shelton, T. J. Hoffman, C. S. Cutler, A. R. Ketring, P. S. Athey, J. Simon, R. K. Frank, S. S. Jurisson, M. R. Lewis. Bioconjugate Chem.17, 485 (2006).. The 166Ho-chitosan complex (a linear polysaccharide, which is a long-chain molecule like cellulose that is used by the body for energy storage) is being used for hepatic (liver) cancer therapy [475] M. L. Smits, J. F. Nijsen, M. A. van den Bosch, M. G. Lam, M. A. Vente, J. E. Huijbregts, A. D. van het Schip, M. Elschot, W. Bult, H. W. de Jong, P. C. Meulenhoff, B. A. Zonnenberg. J. Exp. Clin. Cancer Res.29, 70 (2010).. 166Ho-labeled radiopharmaceuticals have been used for alleviating pain from bone metastases [443] International Atomic Energy Agency. Optimization of Production and Quality Control of Therapeutic Radionuclides and Radiopharmaceuticals, IAEA-TECDOC-1114, IAEA VIENNA (1999)., [473] O. T. Mäkelä, M. J. Lammi, H. Uusitalo, M. M. Hyttinen, E. Vuorio, H. J. Helminen, R. M. Tulamo. Ann. Rheum. Dis.62, 43 (2003)., [476] F. Melichar, M. Kropacek, M. Mirzajevova. J. Label. Compd. Radiopharm.46 (S1), S303 (2003). https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jlcr.772..
166Ho microspheres have been used for intra-arterial radioembolization (treatment where radioactive particles are delivered to a tumor through the bloodstream) of liver metastases (Fig. IUPAC.67.1) [475] M. L. Smits, J. F. Nijsen, M. A. van den Bosch, M. G. Lam, M. A. Vente, J. E. Huijbregts, A. D. van het Schip, M. Elschot, W. Bult, H. W. de Jong, P. C. Meulenhoff, B. A. Zonnenberg. J. Exp. Clin. Cancer Res.29, 70 (2010).. 166Ho is paramagnetic and emits both beta and gamma radiation, which makes it ideal for radioembolization. These properties also enable the distribution of 166Ho microspheres to be visualized with magnetic resonance imaging and single-photon emission computed tomography (SPECT) [475] M. L. Smits, J. F. Nijsen, M. A. van den Bosch, M. G. Lam, M. A. Vente, J. E. Huijbregts, A. D. van het Schip, M. Elschot, W. Bult, H. W. de Jong, P. C. Meulenhoff, B. A. Zonnenberg. J. Exp. Clin. Cancer Res.29, 70 (2010)..
The 166Ho-Patch is a specially designed radioactive skin patch that is used for external radiation of superficial skin cancers and Bowen’s disease in areas that are sensitive and difficult to treat by methods that are more destructive and have poor cosmetic results (i.e. areas of the face) [477] J. D. Lee, K. K. Park, M. G. Lee, E. H. Kim, K. J. Rhim, J. T. Lee, H. S. Yoo, Y. M. Kim, K. B. Park, J. R. Kim. J. Nucl. Med.38, 697 (1997)., [478] Y. L. Chung, J. D. Lee, D. Bang, J. B. Lee, K. B. Park, M. G. Lee. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging27, 842 (2000)..
Holmium chemistry is dominated by the +3 oxidation state. Holmium(III) oxide, Ho₂O₃, is the common oxide and is a starting material for many other salts. Holmium(III) chloride, HoCl₃, and holmium(III) nitrate, Ho(NO₃)₃, form hydrated salts that dissolve in water to give Ho³⁺ aquo complexes. The metal reacts with halogens to form trihalides and with acids to produce salts while evolving H₂. Lower oxidation states are not important in ordinary aqueous or solid-state chemistry.
See more information at the Holmium compound page.
Bulk holmium metal has low acute toxicity compared with many industrial metals, but powders and turnings are flammable and can irritate skin, eyes, and lungs. Soluble holmium salts should be handled as toxicologically insufficiently characterized rare-earth compounds. Natural holmium is stable and not a radiological hazard, although neutron activation can produce radioactive isotopes for research or medical studies.
Holmium occurs dispersed in rare-earth minerals such as monazite and xenotime, not as native metal. In weathering environments it behaves like other trivalent lanthanides, tending to bind to phosphates, carbonates, oxides, and clay surfaces rather than remaining highly mobile as a free ion. It has no known essential biological role, and environmental concentrations are normally very low except near rare-earth mining, processing, or waste streams.
Holmium is obtained as a minor by-product of rare-earth extraction, especially from heavy-rare-earth concentrates derived from ion-adsorption clays, xenotime, and some monazite sources. Separation depends on solvent extraction or ion-exchange methods because adjacent lanthanides have very similar chemistry. Demand is small and specialized, so supply is tied to broader rare-earth processing capacity rather than to dedicated holmium mining. Recycling is limited because most uses contain small dispersed amounts.
Occurs in gadolinite. Most often from monazite which is often 50% rare earth and typically 0.05% holmium.
Holmium is a rare cosmic element. Its stable isotope is produced mainly by slow and rapid neutron-capture processes in evolved stars and explosive stellar events, followed by radioactive decay chains that end at stable nuclei. In the Solar System it is concentrated with other refractory lithophile rare earths in rocky material and is depleted in volatile-rich reservoirs only by dilution, not by volatility.
- Holmium has one of the largest magnetic moments of any naturally occurring element.
- Its name comes from Holmia, the Latin name for Stockholm.
- Natural holmium is essentially all ¹⁶⁵Ho.
- Holmium oxide solutions and glasses give sharp optical absorption bands useful for calibration.
- The element was identified spectroscopically before it was isolated in relatively pure form.
Hình ảnh
Tính chất
Vật lý
- Bán kính nguyên tử (thực nghiệm)
- 175 pm So sánh Bán kính nguyên tử (thực nghiệm) của tất cả nguyên tố →
- Bán kính cộng hóa trị
- 192 pm So sánh Bán kính cộng hóa trị của tất cả nguyên tố →
- Bán kính van der Waals
- 216 pm So sánh Bán kính van der Waals của tất cả nguyên tố →
- Khối lượng riêng
- 8800 kg/m³ So sánh Khối lượng riêng của tất cả nguyên tố →
- Thể tích mol
- 0,0187 L/mol
- Pha ở STP
- Rắn So sánh Pha ở STP của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt độ nóng chảy
- 1473,85 °C So sánh Nhiệt độ nóng chảy của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt độ sôi
- 2699,85 °C So sánh Nhiệt độ sôi của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt dung riêng
- 0,165 J/(g·K) So sánh Nhiệt dung riêng của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt dung mol
- 27,15 J/(mol·K) So sánh Nhiệt dung mol của tất cả nguyên tố →
- Cấu trúc tinh thể
- Lục phương xếp chặt So sánh Cấu trúc tinh thể của tất cả nguyên tố →
Hóa học
- Độ âm điện (Pauling)
- 1,23 So sánh Độ âm điện (Pauling) của tất cả nguyên tố →
- Ái lực electron
- 0,338 eV
- Năng lượng ion hóa (lần 1)
- 6,0215 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 1) của tất cả nguyên tố →
- Năng lượng ion hóa (lần 2)
- 11,781041 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 2) của tất cả nguyên tố →
- Năng lượng ion hóa (lần 3)
- 22,790078 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 3) của tất cả nguyên tố →
- Năng lượng ion hóa (lần 4)
- 42,520146 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 4) của tất cả nguyên tố →
- Năng lượng ion hóa (lần 5)
- 63,90022 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 5) của tất cả nguyên tố →
- Trạng thái oxi hóa
- 0, +1, +2, +3 So sánh Trạng thái oxi hóa của tất cả nguyên tố →
- Electron hóa trị
- 3 So sánh Electron hóa trị của tất cả nguyên tố →
- Cấu hình electron
- [Xe] 6s2 4f11
Nhiệt động lực học
- Nhiệt nóng chảy
- 0,11608022 eV So sánh Nhiệt nóng chảy của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt hóa hơi
- 2,591076 eV So sánh Nhiệt hóa hơi của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt thăng hoa
- 3,119656 eV
- Nhiệt nguyên tử hóa
- 3,119656 eV
- Enthalpy nguyên tử hóa
- 3,11551 eV
Hạt nhân
- Proton
- 67 So sánh Proton của tất cả nguyên tố →
- Neutron
- 98 So sánh Neutron của tất cả nguyên tố →
- Các đồng vị đã biết
- 39 So sánh Các đồng vị đã biết của tất cả nguyên tố →
- Đồng vị bền
- 1 So sánh Đồng vị bền của tất cả nguyên tố →
- Đồng vị bền nhất
- Ho-165
- Năm phát hiện
- 1878
Độ phổ biến
- Độ phổ biến (vỏ Trái Đất)
- 1,3 mg/kg So sánh Độ phổ biến (vỏ Trái Đất) của tất cả nguyên tố →
- Độ phổ biến (đại dương)
- 2,2 × 10−7 mg/L So sánh Độ phổ biến (đại dương) của tất cả nguyên tố →
Cấu trúc tinh thể
- Hằng số mạng a
- 358 pm
Cấu trúc electron
- Số electron trong mỗi lớp
- 2, 8, 18, 29, 8, 2 So sánh Số electron trong mỗi lớp của tất cả nguyên tố →
Mã định danh
- Số CAS
- 7440-60-0 So sánh Số CAS của tất cả nguyên tố →
- Ký hiệu số hạng
- 4I°15/2
- InChI
- InChI=1S/Ho
- Khóa InChI
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N
Cấu hình electron Đo đạc
Ho: 4f¹¹ 6s²[Xe] 4f¹¹ 6s²1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹¹ 6s²Mô hình nguyên tử
Các đồng vị khác nhau về số neutron, khối lượng và độ bền — không khác nhau về cấu hình electron của nguyên tử trung hòa.
Mô hình nguyên tử minh họa, không theo tỷ lệ.
Dấu vân tay nguyên tử
Phổ phát xạ / hấp thụ
Phân bố đồng vị
| Số khối | Khối lượng nguyên tử (u) | Độ phổ biến tự nhiên | Chu kỳ bán rã |
|---|---|---|---|
| 165 Bền | 164,9303288 ± 0,0000021 | 100,0000% | Bền |
Pha / Trạng thái
Lý do: thấp hơn nhiệt độ nóng chảy (1473,85 °C) một lượng 1448,8 °C
Sơ đồ minh họa, không theo tỷ lệ
Điểm chuyển pha
Năng lượng chuyển pha
Năng lượng cần để làm nóng chảy 1 mol tại nhiệt độ nóng chảy
Năng lượng cần để hóa hơi 1 mol tại nhiệt độ sôi
Năng lượng cần để làm thăng hoa 1 mol tại nhiệt độ thăng hoa
Khối lượng riêng
Ở điều kiện chuẩn
Ở điều kiện chuẩn
Phổ nguyên tử
Đang hiển thị 10 trên 67. Sắp xếp theo điện tích ion (tăng dần).
Dữ liệu vạch phổ ?
| Ion | Điện tích | Tổng số vạch | Xác suất chuyển mức | Ký hiệu mức năng lượng |
|---|---|---|---|---|
| Ho I | 0 | 282 | 13 | 13 |
| Ho II | +1 | 284 | 4 | 12 |
Dữ liệu mức năng lượng ?
| Ion | Điện tích | Mức năng lượng |
|---|---|---|
| Ho I | 0 | 234 |
| Ho II | +1 | 55 |
| Ho III | +2 | 126 |
| Ho IV | +3 | 21 |
| Ho V | +4 | 2 |
| Ho VI | +5 | 2 |
| Ho VII | +6 | 2 |
| Ho VIII | +7 | 2 |
| Ho IX | +8 | 2 |
| Ho X | +9 | 2 |
Bán kính ion
| Điện tích | Phối trí | Spin | Bán kính |
|---|---|---|---|
| +3 | 6 | Không có | 90.10000000000001 pm |
| +3 | 8 | Không có | 101.49999999999999 pm |
| +3 | 9 | Không có | 107.2 pm |
| +3 | 10 | Không có | 112.00000000000001 pm |
Hợp chất
Đồng vị (1)
| Số khối | Khối lượng nguyên tử (u) | Độ phổ biến tự nhiên | Chu kỳ bán rã | Kiểu phân rã | |
|---|---|---|---|---|---|
| 165 Bền | 164,9303288 ± 0,0000021 | 100,0000% | Bền | stable |
Tính chất mở rộng
Bán kính cộng hóa trị (mở rộng)
- Bán kính cộng hóa trị (Pyykkö)
- 166 pm
- Bán kính cộng hóa trị (Pyykkö, liên kết đôi)
- 133 pm
Bán kính van der Waals
- Alvarez
- 281 pm
- UFF
- 340,9 pm
- MM3
- 267 pm
Bán kính nguyên tử và kim loại
- Bán kính nguyên tử (Rahm)
- 273 pm
Các thang đánh số
- Mendeleev
- 33
- Pettifor
- 24
- Glawe
- 23
Các thang độ âm điện
- Ghosh
- 0
- Miedema
- 3
- Gunnarsson–Lundqvist
- 5
- Robles–Bartolotti
- 4
Độ phân cực hóa và tán sắc
- Độ phân cực hóa lưỡng cực
- 156 a.u.
- Độ phân cực hóa lưỡng cực (độ không đảm bảo)
- 10 a.u.
- C₆ (Gould–Bučko)
- 2280 Ha·Bohr6
Thông số Miedema
- Thể tích mol Miedema
- 18,76 cm3/mol
- Mật độ electron Miedema
- 2
Rủi ro nguồn cung và kinh tế
- Mức độ tập trung sản xuất
- 97
- Rủi ro nguồn cung tương đối
- 10
- Phân bố trữ lượng
- 50
- Ổn định chính trị (quốc gia sản xuất lớn nhất)
- 24
- Ổn định chính trị (quốc gia có trữ lượng lớn nhất)
- 24
Chuyển pha và các dạng thù hình
| Nhiệt độ nóng chảy | 1745,15 K |
| Nhiệt độ sôi | 2973,15 K |
Phân loại trạng thái oxi hóa
Dữ liệu tham khảo chuyên sâu
Hằng số chắn (13)
| n | Orbital | σ |
|---|---|---|
| 1 | s | 1,3088 |
| 2 | p | 4,3332 |
| 2 | s | 17,5444 |
| 3 | d | 13,6531 |
| 3 | p | 20,2546 |
| 3 | s | 20,7649 |
| 4 | d | 35,3284 |
| 4 | f | 39,5304 |
| 4 | p | 32,4372 |
| 4 | s | 31,688 |
Chi tiết bán kính tinh thể (4)
| Điện tích | CN | Spin | rcrystal (pm) | Nguồn gốc |
|---|---|---|---|---|
| 3 | VI | 104,1 | from r^3 vs V plots, | |
| 3 | VIII | 115,5 | from r^3 vs V plots, | |
| 3 | IX | 121,2 | from r^3 vs V plots, | |
| 3 | X | 126 |
Các kiểu phân rã đồng vị (57)
| Đồng vị | Chế độ | Cường độ |
|---|---|---|
| 140 | p | — |
| 140 | B+ | — |
| 140 | B+p | — |
| 141 | p | 100% |
| 141 | B+ | — |
| 141 | B+p | — |
| 142 | B+ | 100% |
| 142 | B+p | — |
| 142 | p | 0% |
| 143 | B+ | — |
Hệ số tán xạ tia X (514)
| Năng lượng (eV) | f₁ | f₂ |
|---|---|---|
| 10 | — | 0,16762 |
| 10,1617 | — | 0,17164 |
| 10,3261 | — | 0,17576 |
| 10,4931 | — | 0,17997 |
| 10,6628 | — | 0,18429 |
| 10,8353 | — | 0,1887 |
| 11,0106 | — | 0,19366 |
| 11,1886 | — | 0,20086 |
| 11,3696 | — | 0,20833 |
| 11,5535 | — | 0,21608 |
Dữ liệu bổ sung
Estimated Crustal Abundance
The estimated element abundance in the earth's crust.
1.3 milligrams per kilogram
Tài liệu tham khảo (1)
Estimated Oceanic Abundance
The estimated element abundance in the earth's oceans.
2.2×10-7 milligrams per liter
Tài liệu tham khảo (1)
Tài liệu tham khảo
(9)
Data deposited in or computed by PubChem
The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.
Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.
The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.
Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/
The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.
The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database
This section provides all form of data related to element Holmium.
The element property data was retrieved from publications.