Holmium

Holmium on alkuaine, jonka kemiallinen merkki on Ho () ja järjestysluku 67. Holmium on lantanoidien sarjaan kuuluva suhteellisen kova ja taipuisa hopeanvalkoinen metallinen harvinainen maametalli, joka on vakaa kuivassa ilmassa huoneenlämpötilassa. Tiheys on 8,795 g/cm3. Sulamispiste on 1 474 °C ja kiehumispiste 2 700 °C. Puhtaana holmium heijastaa valoa lähes yhtä hyvin kuin hopea, mutta se tummenee ilmassa nopeasti keltaiseksi holmium(III)oksidiksi Ho2O3.

Holmiumilla on suurin magneettinen permeabiliteetti kaikista luonnollisista alkuaineista ja sillä on myös muita epätavallisia magneettisia ominaisuuksia. Holmium on voimakkaasti paramagneettista yli −140 °C lämpötilassa. Tässä lämpötilassa metalli järjestyy antiferromagneettisesti ja edelleen lämpötilan laskiessa −254 °C:ssa sen magneettiset momentit kääntyvät niin että se saavuttaa ferrimagneettisen rakenteen.

Historia 
Holmiumin, joka on saanut nimensä Tukholman latinankielisen nimen () mukaan, löysivät Marc Delafontaine ja Jacques-Louis Soret vuonna 1878 spektristä. Hieman myöhemmin vuonna 1879 ruotsalainen kemisti Per Teodor Cleve riippumattomasti löysi alkuaineen oksidimuodossa ja nimesi sen kotikaupunkinsa mukaan. Ensimmäisenä puhdasta metallista holmiumia valmisti Otto Holmberg vuonna 1911.

Esiintyminen 
Holmiumia ei esiinny vapaana, vaan yhdistyneenä muihin alkuaineisiin gadoliniitissa ja monatsiitissa sekä muissa harvinaisissa maametallimineraaleissa. Metallista holmiumia voidaan valmistaa kuumentamalla holmiumkloridia tai holmiumfluoridia kalsiumin kanssa. Holmium on hyvin harvinaista maankuoressa, tyypillisesti monatsiittihiekka sisältää vain 0,05 % holmiumia. Se on eräs harvinaisimmista harvinaisista maametalleista luonnossa ja yleisyydeltään maankuoressa samaa luokkaa talliumin kanssa.

Isotoopit 
Kaiken luonnossa esiintyvän holmiumin muodostaa sen ainoa vakaa isotooppi holmium-165, mutta sille tunnetaan 35 radioisotooppia aina holmium-140:stä holmium-175:n saakka. Radioaktiivisista isotoopeista pysyvin on 163Ho, jonka puoliintumisaika on 4 570 vuotta. Seuraavaksi pysyvimmät ovat 166Ho puoliintumisajalla 26,8 tuntia ja 167Ho puoliintumisajalla 3,1 tuntia. Useimpien isotooppien puoliintumisajat ovat huomattavasti alle yhden minuutin. Holmiumin ydinisomeeri 166m1Ho on poikkeuksellinen: sen puoliintumisaika on peräti 1 133 vuotta. Holmiumilla on useita muitakin ydinisomeerejä. Isotoopeilla joiden massaluku on pienempi kuin pysyvällä 165Ho:llä, pääasiallinen hajoamistapa on elektronisieppaus kun taas raskaammilla se on beetahajoaminen.

Käyttö 
Holmiumilla on suurin magneettinen permeabiliteetti kaikista luonnollisista alkuaineista ja sillä on myös muita epätavallisia magneettisia ominaisuuksia. Yttriumin kanssa seostettuna se muodostaa hyvin magneettisia seoksia. Magneettisten ominaisuuksiensa takia holmiumia on käytetty voimakkaimpien kestomagneettien materiaalina, tosin alkuainemuodossa olevan holmiumin poikkeavat magneettiset ominaisuudet tulevat esiin vain hyvin matalissa lämpötiloissa. 

Holmiumilla on vain vähän käyttökohteita tutkimuksen ulkopuolella. Sitä on käytetty ydinreaktoreiden säätösauvoissa, lasereissa (ns. Ho:YAG) ja eräitä sen yhdisteitä keltaisena värjäysaineena lasituotteissa. Holmiumoksidia on käytetty kuumuutta kestävänä materiaalina joissain erityissovelluksissa.

Ho3+-ionia on käytetty katalyyttinä muuttamaan vedyn orto-muotoa para-muodoksi.

Käyttöturvallisuus ja myrkyllisyys 

Suuret määrät holmiumsuoloja voivat olla elimistölle vaarallisia. Kuitenkin muiden harvinaisten maametallien tavoin holmiumin akuutti myrkyllisyys näyttäisi olevan suhteellisen vähäinen. Holmiumilla ei ole mitään tunnettua biologista roolia.

Lähteet

Aiheesta muualla 

Periodictable: Technical data for Holmium 

WebElements: Holmium reactions of elements 
American Elements: Holmium 
Webmineral: Mineral Species containing Holmium (Ho) 
Mindat: The Mineralogy of Holmium 

Alkuaineet