হোলমিয়াম



বৈশিষ্ট্যসমূহ  

হলমিয়াম ল্যান্থানাইড সিরিজের একাদশতম সদস্য মৌল। পর্যায় সারণীতে এটি ষষ্ঠ পর্যায়ে অবস্থিত। এর বাম দিকে  ডিসপ্রোসিয়াম এবং ডানদিকে এর্বিয়াম এবং নিচে  আইনস্টাইনিয়াম।

ভৌত বৈশিষ্ট্য 

 হলো এর স্ফুটনাঙ্ক । হলমিয়াম হল ইটারবিয়াম, ইউরোপিয়াম, সামারিয়াম, থুলিয়াম এবং ডিসপ্রোসিয়ামের পরে ষষ্ঠ সবচেয়ে উদ্বায়ী ল্যান্থানাইড। প্রামাণ্য তাপমাত্রা এবং চাপে, হলমিয়াম, দ্বিতীয়ার্ধের অনেক ল্যান্থানাইডের মতোই একটি ষড়ভুজাকার ক্লোজ-প্যাকড (এইচসিপি) কাঠামো নেয়।  এর ৬৭ টি ইলেকট্রন [Xe] ৪f ১১ ৬s ২ কনফিগারেশনে সাজানো , যাতে এতে ৪f এবং ৬s সাবশেল পূরণ করে তেরোটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন থাকে। 

হলমিয়াম সমস্ত ল্যান্থানাইডের মতোই প্রামাণ্য তাপমাত্রা এবং চাপে প্যারাম্যাগনেটিক ।  তবে  এর নিচের তাপমাত্রায় হলমিয়াম  ফেরোম্যাগনেটিক ।  যেকোন প্রাকৃতিক মৌলের চেয়ে এর বেশি  চৌম্বক ভ্রামক রয়েছে (  বোর ম্যাগনেটন)। ইট্রিয়ামের সাথে যুক্ত হলে এটি অত্যন্ত শক্তিশালী চৌম্বকীয় যৌগ গঠন করে।

রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য 

হলমিয়াম ধাতু বাতাসের দ্বারা ধীরে ধীরে দূষিত হয়ে একটি হলুদ অক্সাইড স্তর তৈরি করে যা অনেকটা লোহার মরিচার মতো। এটি সহজেই পুড়ে হলমিয়াম (III) অক্সাইড তৈরি করে: 

 ৪Ho + ৩O২→ ২Ho২O৩

এটি একটি অপেক্ষাকৃত নরম এবং নমনীয় উপাদান যা প্রামাণ্য তাপমাত্রা এবং চাপে শুষ্ক বাতাসে মোটামুটি জারণ -প্রতিরোধী এবং রাসায়নিকভাবে স্থিতিশীল। আর্দ্র বাতাসে এবং উচ্চ তাপমাত্রায় এটি দ্রুত জারিত হয়ে, একটি হলুদ অক্সাইড তৈরি করে।  বিশুদ্ধ হলমিয়ামের একটি ধাতব, উজ্জ্বল রূপালী দীপ্তি আছে।

হলমিয়াম ইলেক্ট্রোপজিটিভ; পলিং ইলেক্ট্রোনেগেটিভিটি স্কেলে, এর ইলেক্ট্রোনেগেটিভিটি ১.২৩।  এটা সাধারণত trivalent. এটি ঠান্ডা জলের সাথে ধীরে ধীরে এবং গরম জলের সাথে দ্রুত বিক্রিয়া করে হলমিয়াম(III) হাইড্রক্সাইড তৈরি করে: 

 ২ Ho(s) + ৬ H ২ O (l) → ২ Ho(OH) ৩ (aq) + ৩ H ২ (g)

হলমিয়াম ধাতু সমস্ত স্থিতিশীল হ্যালোজেনের সাথে বিক্রিয়া করে: 

 ২ Ho(s) + ৩ F ২ (g) → ২ HoF ৩ (s) [গোলাপী]

 ২ Ho(s) + ৩ Cl ২ (g) → ২ HoCl ৩ (s) [হলুদ]

 ২ Ho(s) + ৩ Br ২ (g) → ২ HoBr ৩ (s) [হলুদ]

 ২ Ho(s) + ৩ I ২ (g) → ২ HoI ৩ (s) [হলুদ]

হলমিয়াম পাতলা সালফিউরিক অ্যাসিডে সহজেই দ্রবীভূত হয়ে হলুদ Ho(III) আয়ন সমন্বিত দ্রবণ তৈরি করে, যা [Ho(OH ২ ) ৯ ] ৩+ কমপ্লেক্স হিসাবে বিদ্যমান: 

 ২ Ho (s) + ৩ H ২ SO ৪(aq) → ২ Ho ৩+ (aq) + ৩  (aq) + ৩ H ২ (g)

জারণ অবস্থা 
অন্য অনেক ল্যান্থানাইডের মতোই হলমিয়াম সাধারণত +৩ অক্সিডেশন অবস্থায় পাওয়া যায়, যা হলমিয়াম(III) ফ্লোরাইড (HoF ৩ ) এবং হলমিয়াম (III) ক্লোরাইড (HoCl ৩) এর মতো যৌগ গঠন করে। দ্রবণে হলমিয়াম থাকে জলের নয়টি অণু দ্বারা বেষ্টিত Ho ৩+ আকারে । হলমিয়াম অ্যাসিডে দ্রবীভূত হয়।  হলমিয়ামকে +২, +১ এবং ০ জারণ অবস্থায়ও পাওয়া যায়।

আইসোটোপ 
হলমিয়ামের আইসোটোপ ১৪০ Ho থেকে ১৭৫ Ho পর্যন্ত। সর্বাধিক প্রচুর সুস্থিত আইসোটোপ 165 Ho এর আগে প্রাথমিক ক্ষয়ের মোড হলো পজিট্রন নির্গমন, এবং পরের প্রাথমিক মোড হলো বিটা ক্ষয় । ১৬৫ Ho এর পূর্বে প্রাথমিক ক্ষয় দ্রব্য হল টার্বিয়াম এবং ডিসপ্রোসিয়াম আইসোটোপ এবং এর পরের প্রাথমিক দ্রব্য হল আরবিয়াম আইসোটোপ। 

প্রাকৃতিক হলমিয়াম একটি আদি আইসোটোপ নিয়ে গঠিত, হলমিয়াম-১৬৫;  এটি হলমিয়ামের একমাত্র আইসোটোপ যাকে স্থিতিশীল বলে মনে করা হয়, যদিও এটি একটি দীর্ঘ অর্ধজীবনের সাথে টার্বিয়াম-১৬৫ এ আলফা ক্ষয় হয়ে পরিণত হবে বলে মনে করা হয়।  ৩৫ টি সিন্থেটিক তেজস্ক্রিয় আইসোটোপের মধ্যে সবচেয়ে স্থিতিশীল হল হলমিয়াম-১৬৩ যার অর্ধ-জীবন ৪৫৭০ বছর।  অন্যান্য সমস্ত রেডিওআইসোটোপের গ্রাউন্ড স্টেটের অর্ধ-জীবন ১.১১৭ দিনের বেশি নয়, দীর্ঘতম, হলমিয়াম-১৬৬ এর অর্ধ-জীবন ২৬.৮৩ ঘন্টা,  এবং বেশিরভাগের অর্ধ-জীবন ৩ ঘন্টারও কম।

১৬৬m১ Ho এর প্রায় ১২০০ বছর অর্ধ-জীবন রয়েছে।  উচ্চ উত্তেজনা শক্তি, যার ফলে ক্ষয়যোগ্য গামা রশ্মির বিশেষভাবে সমৃদ্ধ বর্ণালী উৎপন্ন হয় যখন মেটাস্টেবল স্টেট ডি-এক্সাইট করে, এই আইসোটোপটিকে গামা রশ্মি স্পেকট্রোমিটারের ক্রমাঙ্কন করার মাধ্যম হিসাবে উপযোগী করে তোলে।

যৌগসমূহ

অক্সাইড এবং চ্যালকোজেনাইড 

হলমিয়াম(III) অক্সাইড হল হলমিয়ামের একমাত্র অক্সাইড। এটি আলোর অবস্থার উপর নির্ভর করে রঙ পরিবর্তন করে। দিনের আলোতে এটি হলুদ রঙ ধারণ করে। ট্রাইক্রোম্যাটিক আলোর অধীনে এটি কমলা লাল দেখায়, এই আলোর অবস্থার অধীনে আরবিয়াম অক্সাইডের থেকে এই যৌগকে প্রায় আলাদা করা যায় না।  রঙ পরিবর্তনের কারণ ত্রিভ্যালেন্ট হলমিয়াম আয়নের তীক্ষ্ণ নির্গমন লাইনের লাল ফসফর হিসাবে কাজ করা।  হলমিয়াম(III) অক্সাইড কোল্ড-ক্যাথোড ফ্লুরোসেন্ট আলোর নীচে গোলাপী দেখায়।

অন্যান্য চ্যালকোজেনাইড হলমিয়ামের জন্য পরিচিত। হলমিয়াম(III) সালফাইডের মনোক্লিনিক ক্রিস্টাল সিস্টেমে কমলা-হলুদ স্ফটিক থাকে  স্পেস গ্রুপ P ২ ১ / m (১১ নং) সহ।  উচ্চ চাপে হলমিয়াম(III) সালফাইড কিউবিক এবং অর্থরম্বিক ক্রিস্টাল সিস্টেম গঠন করতে পারে।  এটি হলমিয়াম (III) অক্সাইড এবং হাইড্রোজেন সালফাইডের  এ বিক্রিয়া দ্বারা পাওয়া যায় ।  হলমিয়াম (III) সেলেনাইড  6K এর নিচে অ্যান্টিফেরোম্যাগনেটিক

হ্যালাইডস 

হলমিয়ামের চারটি ট্রাইহালাইডই পরিচিত। Holmium(III) ফ্লোরাইড হল হলুদাভ পাউডার ।এটি হলমিয়াম(III) অক্সাইড এবং অ্যামোনিয়াম ফ্লোরাইড বিক্রিয়া করে, তারপর দ্রবণে গঠিত অ্যামোনিয়াম লবণ থেকে স্ফটিক করে তৈরি করা যায়।  অ্যামোনিয়াম ফ্লোরাইডের পরিবর্তে অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইড দিয়ে হলমিয়াম(III) ক্লোরাইড একইভাবে প্রস্তুত করা যেতে পারে।  এটির কঠিন অবস্থায় ইট্রিয়াম (III) ক্লোরাইড স্তরের কাঠামো থাকে।  এই যৌগগুলি, সেইসাথে হলমিয়াম (III) ব্রোমাইড এবং হলমিয়াম (III) আয়োডাইড, উপাদানগুলির সরাসরি প্রতিক্রিয়া দ্বারা পাওয়া যায় : 

 ২ Ho + ৩ X ২ → ২ HoX ৩

উপরন্তু হলমিয়াম (III) আয়োডাইড হলমিয়াম এবং পারদ (II) আয়োডাইডের সরাসরি বিক্রিয়া দ্বারা পাওয়া যায় , তারপর পাতনের মাধ্যমে পারদ অপসারণ করতে হয়।

অর্গানহলমিয়াম যৌগ 

অর্গানহোলমিয়াম যৌগগুলির সাথে অন্যান্য ল্যান্থানাইডগুলির একাধিক মিল আছে কারণ সবকটিই π ব্যাকবন্ডিং সহ্য করতে অক্ষম। এইকারণে এগুলি বেশিরভাগ আয়নিক সাইক্লোপেন্টাডিয়ানাইডস (ল্যান্থানামের সাথে আইসোস্ট্রাকচারাল ) এবং σ-বন্ধনযুক্ত সরল অ্যালকাইল এবং অ্যারিলসের মধ্যে সীমাবদ্ধ, যার মধ্যে কিছু আবার পলিমারিক হতে পারে।

ইতিহাস 

১৮৭৮ সালে সুইস রসায়নবিদ জ্যাক-লুই সোরেট এবং মার্ক ডেলাফন্টেইন হলমিয়াম আবিষ্কার করেছিলেন । তারা তৎকালীন অজানা উপাদানটির বিভ্রান্তিকর বর্ণালী নির্গমন লক্ষ্য করেন এবং একে "এলিমেন্ট X" নাম দেন।  

সুইডিশ রসায়নবিদ পার টিওডোর ক্লিভও আলাদা ভাবে মৌলটি আবিষ্কার করেছিলেন আরবিয়াম অক্সাইড নিয়ে কাজ করতে করতে। তিনিই প্রথম নতুন উপাদানটিকে বিচ্ছিন্ন করতে সক্ষম হন।    সুইডিশ রসায়নবিদ কার্ল গুস্তাফ মোসান্ডারের দ্বারা উদ্ভাবিত পদ্ধতি ব্যবহার করে ক্লিভ প্রথমে এরবিয়া থেকে পরিচিত সমস্ত দূষক অপসারণ করেছিলেন। সেই প্রচেষ্টার ফল ছিল দুটি নতুন উপাদান, একটি বাদামী এবং একটি সবুজ। তিনি বাদামী পদার্থের নাম দেন হলমিয়া (স্টকহোমের ল্যাটিন নাম অনুসারে) এবং সবুজ রঙের পদার্থের নাম দেন থুলিয়া । হলমিয়াকে পরবর্তীতে হলমিয়াম অক্সাইড এবং থুলিয়াকে  থুলিয়াম অক্সাইড  বলে জানা যায়। 

ইংরেজ পদার্থবিদ হেনরি মোসলের পারমাণবিক সংখ্যার ক্লাসিক পেপারে হলমিয়ামের মান ৬৬ নির্ধারণ করা হয়েছিল। তাকে অধ্যয়ন করার জন্য যে হলমিয়াম নমুনা দেওয়া হয়েছিল তা ছিল অশুদ্ধ, এবং তাতে (সেই সময়ে অনাবিষ্কৃত) ডিসপ্রোসিয়ামের আধিপত্য ছিল। তিনি উভয় উপাদানের জন্য এক্স-রে নির্গমন রেখা দেখতে পেতেন, কিন্তু অনুমান করেছিলেন যে প্রভাবশালীগুলি ছিল হলমিয়ামের, যা আসলে ছিল ডিসপ্রোসিয়াম অশুদ্ধির।

উৎপাদন 

অন্যান্য সমস্ত বিরল মৃত্তিকা মৌলের মতো, হলমিয়াম প্রকৃতিতে মুক্ত উপাদান হিসাবে পাওয়া যায় না। এটি গ্যাডোলিনাইট, মোনাজাইট এবং অন্যান্য বিরল-মৃত্তিকা খনিজগুলির অন্যান্য উপাদানগুলির সাথে মিলিত ভাবে থাকে। হলমিয়াম-প্রধান কোনো খনিজ পাওয়া যায় না। চীন, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, ব্রাজিল, ভারত, শ্রীলঙ্কা এবং অস্ট্রেলিয়ায় যৌথভাবে হলমিয়ামের আনুমানিক মজুদ ৪,০০,০০০ টন ।  হলমিয়াম ধাতুর বার্ষিক উৎপাদন বছর প্রতি প্রায় ১০ টন। 

পৃথিবীর ভূত্বকের মোট ভরের প্রতি মিলিয়নে ১.৩ অংশ হলো হলমিয়াম।   মহাবিশ্বের মোট ভরের প্রতি ট্রিলিয়নে ৫০০ অংশ হলমিয়াম। 

হোলমিয়াম বাণিজ্যিকভাবে মোনাজাইট বালি (০.০৫% হলমিয়াম) থেকে আয়ন বিনিময়ের মাধ্যমে নিষ্কাশিত হয়, তবে অন্যান্য বিরল-মৃত্তিকা থেকে আলাদা করা এখনও কঠিন। ধাতব ক্যালসিয়ামের সাথে এর অ্যানহাইড্রাস ক্লোরাইড বা ফ্লোরাইড হ্রাস করার মাধ্যমে উপাদানটিকে বিচ্ছিন্ন করা হয়।  হোলমিয়াম ওডো-হার্কিনস নিয়ম মেনে চলে: একটি বিজোড়-সংখ্যার উপাদান হিসাবে, এটি ডিসপ্রোসিয়াম এবং এরবিয়াম উভয়ের চেয়ে কম প্রাপ্য। তবে এটি বিজোড়-সংখ্যার ভারী ল্যান্থানাইডগুলির মধ্যে সর্বাধিক প্রাপ্ত। ল্যান্থানাইডগুলির মধ্যে, শুধুমাত্র প্রমিথিয়াম, থুলিয়াম, লুটেটিয়াম এবং টার্বিয়াম পৃথিবীতে কম পাওয়া যায়। প্রধান উৎস হল দক্ষিণ চীনের কিছু আয়ন-শোষণ কাদামাটি। এর মধ্যে কয়েকটিতে জেনোটাইম বা গ্যাডোলিনাইটের মতো বিরল-মৃত্তিকা গঠন রয়েছে। Yttrium ভর দ্বারা মোট প্রায় দুই-তৃতীয়াংশ অধিকার করে; হলমিয়াম প্রায় ১.৫%।  হলমিয়াম একটি বিরল-আর্থ ধাতুর জন্য তুলনামূলকভাবে সস্তা , এর দাম প্রায় ১০০০ মার্কিন ডলার /কেজি।

প্রয়োগসমূহ  

হলমিয়াম অক্সাইড এবং হলমিয়াম অক্সাইড দ্রবণ (সাধারণত পারক্লোরিক অ্যাসিডে ) ধারণকারী কাচের বর্ণালী পরিসরে ২০০nm থেকে ৯০০nm এর মধ্যে তীক্ষ্ণ অপটিক্যাল শোষণের শিখর থাকে।  তাই এইরকম কাচ অপটিক্যাল স্পেকট্রোফটোমিটারের জন্য ক্রমাঙ্কন মান হিসাবে ব্যবহৃত হয়।    তেজস্ক্রিয় কিন্তু দীর্ঘ অর্ধায়ু যুক্ত ১৬৬m১ Ho গামা-রে স্পেকট্রোমিটারের ক্রমাঙ্কনে ব্যবহৃত হয়। 

হলমিয়াম উচ্চ-শক্তির চুম্বকের মধ্যে চৌম্বক মেরু অংশ হিসাবে স্থাপন করা হলে সবচেয়ে শক্তিশালী কৃত্রিম চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়।  কিছু স্থায়ী চুম্বক তৈরিতেও হলমিয়াম ব্যবহার করা হয়।

হলমিয়াম-ডোপড ইট্রিয়াম আয়রন গার্নেট (YIG) এবং ইট্রিয়াম লিথিয়াম ফ্লোরাইড এর সলিড-স্টেট লেজারে ব্যবহার রয়েছে। Ho-YIG-এর অপটিক্যাল আইসোলেটর এবং মাইক্রোওয়েভ সরঞ্জামে ব্যবহার রয়েছে। হলমিয়াম লেজার ২.১ মাইক্রোমিটারে নির্গত হয়।  এগুলি মেডিকেল, ডেন্টাল এবং ফাইবার-অপটিক্যাল ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়।  এটিকে প্রোস্টেটের এনকিউলিয়েশনে ব্যবহারের জন্যও বিবেচনা করা হচ্ছে। 

যেহেতু হলমিয়াম পারমাণবিক বিভাজন থেকে তৈরি নিউট্রনকে শোষণ করতে পারে, তাই এটি পারমাণবিক চুল্লি নিয়ন্ত্রণ করতে দহনযোগ্য বিষ হিসাবে ব্যবহৃত হয়।  এটি রঙ্গক হিসাবেও ব্যবহৃত হয়। কিউবিক জিরকোনিয়ার জন্য   গোলাপী রঙ প্রদান করে  এবং কাচের জন্য হলুদ-কমলা রঙ প্রদান করে।  ২০১৭ সালে IBM ঘোষণা করেছিল যে তারা ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইডের উপর সেট করা একক হলমিয়াম পরমাণুর উপর এক বিট ডেটা সংরক্ষণ করার একটি কৌশল তৈরি করেছে।  ভবিষ্যতে হলমিয়াম কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরির জন্য একটি ভাল উপাদান হতে পারে।

জীবদেহে ভূমিকা  

হলমিয়াম মানুষের মধ্যে কোন জৈবিক ভূমিকা পালন করে না, তবে এর লবণ বিপাককে উদ্দীপিত করতে সক্ষম।  মানুষ সাধারণত বছরে প্রায় এক মিলিগ্রাম হলমিয়াম গ্রহণ করে। গাছপালা সাধারনত মাটি থেকে হলমিয়াম গ্রহণ করে না। কিছু সবজিতে হলমিয়ামের পরিমাণ পরিমাপ করা হয়েছে এবং ফলাফল পাওয়া গেছে প্রতি ট্রিলিয়নে মাত্র ১০০ অংশ।  হলমিয়াম এবং এর কোনো দ্রবণীয় লবণ খাওয়া হলে সামান্য বিষাক্ত। অদ্রবণীয় হলমিয়াম লবণ বিষাক্ত নয়। ধূলাকৃতির ধাতব হলমিয়াম আগুন এবং বিস্ফোরণের ঝুঁকি তৈরি করে।    প্রচুর পরিমাণে হলমিয়াম লবণ যদি শ্বাস নেওয়া, মুখে খাওয়া বা ইনজেকশন দেওয়া হয় তবে মারাত্মক ক্ষতির কারণ হতে পারে । দীর্ঘ সময় ধরে হলমিয়ামের জৈবিক প্রভাব জানা নেই। হলমিয়ামের নিম্ন স্তরের তীব্র বিষাক্ততা রয়েছে।

তথ্যসূত্র

মৌলিক পদার্থ
ল্যান্থানাইড
ফেরোচৌম্বক পদার্থ
বিজারক