Оксид гольмия(III)
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Оксид гольмия(III) | |
| Другие имена Оксид гольмия, гольмия | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.031.820 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID | |
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| Ho2OHo2O3 | |
| Молярная масса | 377.858 g·mol −1 |
| Появление | Бледно-желтый, непрозрачный порошок. |
| Плотность | 8,41 г см −3 |
| Температура плавления | 2415 ° C (4379 ° F; 2688 К) |
| Точка кипения | 3900 ° C (7050 ° F; 4170 К) |
| Запрещенная зона | 5,3 эВ [1] |
| +88,100·10 −6 см 3 /моль | |
Показатель преломления ( n D ) | 1.8 [1] |
| Структура | |
| Кубический, cI80 | |
| Я-3, нет. 206 | |
| Термохимия | |
Теплоемкость ( С ) | 115,0 Дж моль −1 К −1 |
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 158,2 Дж моль −1 К −1 |
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | -1880,7 кДж моль −1 |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : | |
  | |
| Предупреждение | |
| Х319 , Х410 | |
| P264 , P273 , P280 , P305+P351+P338 , P337+P313 , P391 , P501 | |
| Паспорт безопасности (SDS) | Внешний паспорт безопасности материалов |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Хлорид гольмия(III) |
Другие катионы | Оксид диспрозия(III) Оксид эрбия(III) |
Родственные соединения | Оксид висмута(III) Оксид европия(III) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Оксид гольмия(III) , или оксид гольмия, представляет собой химическое соединение редкоземельного элемента гольмия и кислорода с формулой Ho 2 O 3 . Вместе с оксидом диспрозия(III) (Dy 2 O 3 ) оксид гольмия является одним из самых сильных известных парамагнитных веществ. Оксид, также называемый гольмием , встречается как компонент родственного минерала оксида эрбия, называемого эрбией . Обычно оксиды трехвалентных лантаноидов сосуществуют в природе, и разделение этих компонентов требует специальных методов. Оксид гольмия используется при изготовлении специальных цветных стекол . Стекло, содержащее оксид гольмия, и растворы оксида гольмия имеют ряд резких пиков оптического поглощения в видимой области спектра . Поэтому они традиционно используются в качестве удобного калибровочного стандарта для оптических спектрофотометров .
Характеристики
[ редактировать ]Появление
[ редактировать ]Оксид гольмия имеет довольно резкие изменения цвета в зависимости от условий освещения. При дневном свете имеет коричнево-желтый цвет. В трихроматическом свете он имеет огненно-оранжево-красный цвет, почти неотличимый от того, как выглядит оксид эрбия при таком же освещении. Это связано с резкими полосами излучения люминофоров. [2] Оксид гольмия имеет широкую запрещенную зону 5,3 эВ. [1] и поэтому должен казаться бесцветным. Желтый цвет возникает из-за большого количества дефектов решетки (например, кислородных вакансий) и связан с внутренними переходами на атоме Ho. 3+ ионы. [2]
Кристаллическая структура
[ редактировать ]
Оксид гольмия имеет кубическую , но довольно сложную структуру биксбиита , со многими атомами в элементарной ячейке и большой постоянной решетки 1,06 нм. Такая структура характерна для оксидов тяжелых редкоземельных элементов, таких как Tb 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Er 2 O 3 , Tm 2 O 3 , Yb 2 O 3 и Lu 2 O 3 . Коэффициент теплового расширения Ho 2 O 3 также относительно велик и составляет 7,4×10. −6 /°С. [3]
Химическая
[ редактировать ]Обработка оксида гольмия хлористым водородом или хлоридом аммония дает соответствующий хлорид гольмия : [4]
- Ho 2 O 3 + 6 NH 4 Cl → 2 HoCl 3 + 6 NH 3 + 3 H 2 O
Оксид гольмия (III) также может реагировать с сероводородом с образованием сульфида гольмия (III) при высоких температурах. [5]
История
[ редактировать ]Гольмий ( Holmia , латинское название Стокгольма ) был открыт Марком Делафонтеном и Жаком-Луи Соре в 1878 году, которые заметили аберрантные спектрографические полосы поглощения неизвестного тогда элемента (они назвали его «Элементом X»). [6] [7] Позже, в 1878 году, Пер Теодор Клев независимо открыл этот элемент, работая над эрбией ( оксидом эрбия ). [8] [9]
Используя метод, разработанный Карлом Густавом Мосандером , Клив впервые удалил из эрбии все известные загрязнения. Результатом этих усилий стали два новых материала: коричневый и зеленый. Он назвал коричневое вещество holmia (в честь латинского названия родного города Клива, Стокгольма), а зеленое — thulia. Позже было обнаружено, что гольмия представляет собой оксид гольмия, а тулия — оксид тулия . [10]
возникновение
[ редактировать ]
Гольмий легко окисляется на воздухе; поэтому присутствие гольмия в природе является синонимом гольмия. Оксид гольмия в следовых количествах встречается в минералах гадолините , монаците и других редкоземельных минералах .
Производство
[ редактировать ]Типичный процесс экстракции оксида гольмия можно упростить следующим образом: минеральные смеси измельчают и измельчают. Монацит благодаря своим магнитным свойствам может быть отделен многократной электромагнитной сепарацией. После разделения его обрабатывают горячей концентрированной серной кислотой с получением водорастворимых сульфатов нескольких редкоземельных элементов. Кислые фильтраты частично нейтрализуют гидроксидом натрия до рН 3-4. Торий выпадает в осадок из раствора в виде гидроксида и удаляется. После этого раствор обрабатывают оксалатом аммония для перевода редкоземельных элементов в нерастворимые оксалаты . Оксалаты превращаются в оксиды при отжиге. Оксиды растворяются в азотной кислоте , что исключает один из основных компонентов — церий , оксид которого нерастворим в HNO 3 .
Наиболее эффективной процедурой отделения оксида гольмия от редкоземельных элементов является ионный обмен . В этом процессе ионы редкоземельных элементов адсорбируются на подходящей ионообменной смоле путем обмена с ионами водорода, аммония или меди, присутствующими в смоле. Ионы редкоземельных элементов затем избирательно вымываются подходящим комплексообразователем, таким как цитрат аммония или нитрилотриацетат. [4]
Приложения
[ редактировать ]
Оксид гольмия — один из красителей, используемых для фианита и стекла , придающий желтую или красную окраску. [11] Стекла, содержащие оксид гольмия, и растворы оксида гольмия (обычно в хлорной кислоте ) имеют резкие пики оптического поглощения в спектральном диапазоне 200-900 нм. Поэтому они используются в качестве калибровочного стандарта для оптических спектрофотометров. [12] [13] и доступны коммерчески. [14] Как и большинство других оксидов редкоземельных элементов, оксид гольмия используется в качестве специального катализатора , люминофора и материала для лазеров . Гольмиевый лазер работает на длине волны около 2,08 микрометра в импульсном или непрерывном режиме. Этот лазер безопасен для глаз и используется в медицине, лидарах , измерениях скорости ветра и мониторинге атмосферы. [15]
Влияние на здоровье
[ редактировать ]
Оксид гольмия(III) по сравнению со многими другими соединениями не очень опасен, хотя повторное чрезмерное воздействие может вызвать гранулему и гемоглобинемию . Он имеет низкую оральную, кожную и ингаляционную токсичность и не вызывает раздражения. при пероральном приеме Средняя летальная доза (LD 50 ) превышает 1 г на килограмм массы тела. [16]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Викторчик, Т (2002). «Получение и оптические свойства тонких пленок оксида гольмия». Тонкие твердые пленки . 405 (1–2): 238–242. Бибкод : 2002TSF...405..238W . дои : 10.1016/S0040-6090(01)01760-6 .
- ^ Jump up to: а б Су, Иго; Ли, Гуанше; Чен, Сяобо; Лю, Цзюньцзе; Ли, Липин (2008). «Гидротермальный синтез наностержней GdVO4:Ho3+ с новым излучением белого света». Химические письма . 37 (7): 762. doi : 10.1246/cl.2008.762 .
- ^ Адачи, Гин-я; Иманака, Нобухито (1998). «Двойные оксиды редкоземельных элементов». Химические обзоры . 98 (4): 1479–1514. дои : 10.1021/cr940055h . ПМИД 11848940 .
- ^ Jump up to: а б Патнаик, Прадьот (2003). Справочник неорганических химических соединений . МакГроу-Хилл. стр. 340, 445. ISBN. 0-07-049439-8 . Проверено 6 июня 2009 г.
- ^ Г. Мейер; Лестер Р. Морсс, ред. (1991). Синтез соединений лантаноидов и актинидов . Академическое издательство Клувер. стр. 329–335. ISBN 0792310187 . Проверено 18 августа 2022 г.
- ^ Жак-Луи Соре (1878). «О спектрах ультрафиолетового поглощения гадолинитовых земель» . Известия Академии наук . 87 :1062.
- ^ Жак-Луи Соре (1879). «О спектре земель, принадлежащих к иттриевой группе» . Известия Академии наук . 89 :521.
- ^ Теодор Клев (1879). «О двух новых элементах в эрбине» . Известия Академии наук . 89 :478.
- ^ Теодор Клев (1879). «На эрбине» . Известия Академии наук . 89 :708.
- ^ Джон Эмсли (2001). Строительные блоки природы: путеводитель по элементам от Аризоны . США: Издательство Оксфордского университета. стр. 180–181. ISBN 0-19-850341-5 .
- ^ «Кубический цирконий» . Архивировано из оригинала 24 апреля 2009 г. Проверено 6 июня 2009 г.
- ^ Р.П. Макдональд (1964). «Использование фильтра из оксида гольмия в спектрофотометрии» (PDF) . Клиническая химия . 10 (12): 1117–20. дои : 10.1093/клинчем/10.12.1117 . ПМИД 14240747 .
- ^ Трэвис, Джон К.; Цвинкельс, Дж. К.; Меркадер, Ф; Руис, А; Рано, Э.А.; Смит, М.В.; Ноэль, М; Мали, М; и др. (2002). «Международная оценка эталонных материалов растворов оксида гольмия для калибровки длины волны в молекулярной абсорбционной спектрофотометрии». Аналитическая химия . 74 (14): 3408–15. дои : 10.1021/ac0255680 . ПМИД 12139047 .
- ^ «Фильтр из гольмиевого стекла для калибровки спектрофотометров» . Архивировано из оригинала 14 марта 2010 г. Проверено 6 июня 2009 г.
- ^ Иегошуа Ю. Калиски (2006). Физика и техника твердотельных лазеров . СПАЙ Пресс. п. 125. ИСБН 0-8194-6094-Х .
- ^ «Внешний паспорт безопасности» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 9 марта 2008 г. Проверено 6 июня 2009 г.