Holmi

L'holmi és un element químic el símbol del qual és Ho i el seu nombre atòmic és 67. És un metall que forma part del 6è període de la taula periòdica, de la sèrie dels lantanoides i, juntament amb ells, del conjunt de les terres rares.

Història 
L'holmi (Holmia, nom llatí per designar la ciutat Estocolm) fou descobert per Marc Delafontaine i Jacques-Louis Soret quan l'any 1878 observaren les inusuals bandes d'absorció espectrogràfiques de l'element fins llavors desconegut el qual l'anomenaren amb el nom d'element X. Al llarg del mateix any 1878, Per Teodor Cleve descobrí també el mateix element de forma independent mentre treballava amb òxid d'erbi.

Estat natural 

És molt poc abundant, ocupa la posició 56 en quant a abundància dels elements a l'escorça terrestre, amb una concentració mitjana de sols 1,4 ppm. És el lantanoide més rar de les terres rares. Tanmateix és 20 vegades més abundant que l'argent. Només dos minerals en contenen més d'un 1 %, són la decrespignyita-(Y) amb un 2,28 % i la hingganita-(Y) amb un 1,14 %. Es troba principalment en les argiles impregnades de lantanoides pesants de la Xina, i en els minerals gadolinita i monazita. D'aquest darrer mineral se'l obté industrialment. La monazita conté prop del 0,05 % d'holmi.

L'holmi pot ser aïllat a partir del seu clorur o fluorur per reducció amb calci. Actualment se'n produeixen unes 10 tones l'any a nivell mundial.

Propietats

Propietats físiques 
L'holmi és un metall de densitat 8,795 g/cm³, un punt de fusió de 1 472 °C i un punt d'ebullició de 2 700 °C. És relativament tou i mal·leable que és força resistent a la corrosió i estable a l'aire sec a temperatura i pressió atmosfèrica. A l'aire humit i a temperatures més altes, però, s'oxida ràpidament, formant un òxid groguenc. En forma pura, l'holmi posseeix un brillantor metàl·lica i brillant.

L'holmi té el moment magnètic molt alt (10,6 µB), major que el de qualsevol altre element natural i posseeix altres propietats magnètiques inusuals. Quan es combina amb l'itri, forma compostos altament magnètics. És paramagnètic en condicions normals, però és ferromagnètic a temperatures inferiors a 19 K.

Propietats químiques 

L'holmi s'oxida lentament exposat a l'aire i es crema fàcilment per formar òxid d'holmi:

4 Ho + 3 O2 -> 2 Ho2O3

És força electropositiu i generalment és trivalent. Reacciona lentament amb aigua freda i força ràpidament amb aigua calenta per formar hidròxid d'holmi:

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

Reacciona amb tots els halògens donant els corresponents halogenurs d'holmi(3+) que són acolorits:

2 Ho (s) + 3 F2 (g) -> 2 HoF3 (s) [rosa]2 Ho (s) + 3 Cl2 (g) -> 2 HoCl3 (s) [groc]2 Ho (s) + 3 Br2 (g) -> 2 HoBr3 (s) [groc]2 Ho (s) + 3 I2 (g) - 2 HoI3 (s) [groc]

Es dissol fàcilment en àcid sulfúric diluït per formar solucions que contenen els ions holmi(3+) grocs, que existeixen com a complexos [Ho(OH2)9]^3+.

A més dels composts indicats també s'han obtingut l'acetat d'holmi Ho(C2H3O2)3, el nitrat d'holmi—aigua(1/5) Ho(NO3)3*5H2O, el nitrur d'holmi HoN, l'oxalat d'holmi—aigua(1/10) Ho2(C2O4)3*10H2O, el silicur d'holmi HoSi2 i el sulfur d'holmi Ho2S3

Isòtops 

L'olmi natural conté un isòtop estable, holmi 165. Es coneixen 49 isòtops radioactius sintètics; el més estable és l'holmi 163, amb una semivida de 4 570 anys. La resta de radioisòtops tenen una semivida de l'estat fonamental no superior a 1 117 dies, i la majoria inferiors a les 3 hores. No obstant això, el radioisòtop metaestable 166m1Ho té una semivida d'uns 1 200 anys a causa del seu gran spin. Aquest fet, combinat amb una energia d'excitació elevada que resulta en un espectre particularment ric de raigs gamma de descomposició produïts quan l'estat metaestable s'excita, fa que aquest isòtop sigui útil en experiments de física nuclear com a mitjà per calibrar les respostes d'energia i les eficiències intrínseques dels espectròmetres de rajos gamma.

Aplicacions

Indústria del vidre i la ceràmica 

L'òxid d'holmi és un excel·lent colorant per als vidres grocs i vermells i també dona color a la zircònia cúbica utilitzada en joieria, a la qual confereix un color préssec o groc segons el tipus de llum incident. Els vidres que contenen aquest òxid o les dissolucions d'òxid d'holmi en àcid perclòric presenten absorció òptica entre 200 i 900 nm amb pics molt marcats, la qual cosa s'empra per calibrar espectrofotòmetres òptics.

Fabricació d'imants 
L'holmi s'empra per a crear forts camps magnètics col·locat entre intensos imants com a «concentrador del flux magnètic».

Medicina 
L'holmi s'utilitza en la fabricació de làsers d'estat sòlid, com el Ho-YAG (holmi-itri-alumini-granat), que emet llum de longitud d'ona 2 097 nm. El làser d'holmi és de gran utilitat en intervencions quirúrgiques sense hospitalització de pròstata, pedres a la bufeta o al ronyó, intervencions oculars, dentals, de pell, de genoll, etc., per la seva alta seguretat, eficiència, poca penetració i pel fet de ser molt absorbit per l'aigua dels teixits, la qual cosa en provoca la vaporització i la posterior cauterització dels vasos sanguinis.

Generació d'energia 
L'holmi té una gran capacitat d'absorció de neutrons, raó per la qual s'utilitza en la fabricació de les barres de control dels reactors nuclears, que tenen com a missió regular la reacció nuclear en cadena que produeix calor.

Aplicacions futures 
El 2017 l'empresa IBM anuncià que havia desenvolupat una tècnica per emmagatzemar un bit d'informació en un sol àtom d'holmi col·locat en una làmina d'òxid de magnesi. En aquesta disposició l'àtom d'holmi presenta biestabilitat magnètica, això és, té dos estat magnètics estables amb espíns diferents. Amb aquesta tècnica es podrien fabricar matrius d'imants d'un sol àtom per obtenir memòries molt reduïdes de dispositius electròniques.

Referències

Enllaços externs 

 Los Alamos National Laboratory - Holmi  
 It's Elemental - Holmi 
 webelements.com - Holmi 
 environmentalchemistry.com - Holmi 

Lantànids