Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Холмий(III) оксиді немесе Холмий оксиді – Ho2O3 формуласымен бейнеленетін сирек кездесетін элемент – Холмий мен оттегінің химиялық қосылысы. Диспрозий(III) оксидімен (Dy2O3) бірге Холмий оксиді белгілі ең күшті парамагниттік заттардың бірі болып табылады. Бұл оксид, сондай-ақ хольмия деп аталады, және ол ербия деп аталатын ербий оксиді минералының құрамына кіреді. Көбінесе үш валентті лантаноидтардың оксидтері табиғатта бірге кездеседі, ал осы компоненттерді бөлу үшін арнайы әдістер қажет. Холмий оксиді арнайы түсті шыны жасау үшін қолданылады. Холмий оксидін қамтитын шыны мен Холмий оксидінің ерітінділері көрінетін спектрлік диапазонда өткір оптикалық сіңіру максимумдарына ие. Сондықтан олар дәстүрлі түрде оптикалық спектрофотометрлерді калибрлеу стандарты ретінде пайдаланылады.
Holmium(III) oxide, or holmium oxide is a chemical compound of the rare earth element holmium and oxygen with the formula Ho2O3. Together with dysprosium(III) oxide (Dy2O3), holmium oxide is one of the most powerfully paramagnetic substances known. The oxide, also called holmia, occurs as a component of the related erbium oxide mineral called erbia. Typically, the oxides of the trivalent lanthanides coexist in nature, and separation of these components requires specialized methods. Holmium oxide is used in making specialty colored glasses. Glass containing holmium oxide and holmium oxide solutions have a series of sharp optical absorption peaks in the visible spectral range. They are therefore traditionally used as a convenient calibration standard for optical spectrophotometers.
Сыртқы келбеті
Холмий оксиді жарық жағдайына қарай айқын түс өзгерістеріне ие. Күндізгі жарықта ол қоңырқалды сары түсті болады. Трихроматикалық жарықта ол отты қызыл түске айналады, бұл түс ербий оксидінің дәл осы жарық астындағы түсінен ажырату қиын. Бұл фосфорлардың өткір эмиссиялық спектрлерімен байланысты.
Holmium oxide has some fairly dramatic color changes depending on the lighting conditions. In daylight, it is a tannish yellow color. Under trichromatic light, it is a fiery orange red, almost indistinguishable from the way erbium oxide looks under this same lighting. This is related to the sharp emission bands of the phosphors.
Кристалдық құрылым
Холмий оксиді кубикалық, бірақ өте күрделі биксбайт құрылымына ие, бірлік жасушасында көптеген атомдар бар және 1,06 нм үлкен тор тұрақтысымен сипатталады. Бұл құрылым Tb2O3, Dy2O3, Er2O3, Tm2O3, Yb2O3 және Lu2O3 сияқты ауыр сирек жер элементтерінің оксидтеріне тән. Ho2O3 термиялық кеңею коэффициенті де 7,4 × 10−6/°C шамасында салыстырмалы түрде жоғары.
Holmium oxide has a cubic, yet rather complex bixbyite structure, with many atoms per unit cell and a large lattice constant of 1.06 nm. This structure is characteristic of oxides of heavy rare earth elements, such as Tb2O3, Dy2O3, Er2O3, Tm2O3, Yb2O3 and Lu2O3. The thermal expansion coefficient of Ho2O3 is also relatively large at 7.4 ×10−6/°C.
Тарих
Холмий (Holmia, Стокгольмнің латынша атауы) 1878 жылы Марк Делафонтен мен Жак Луи Сорет ашқан. Олар сол кездегі белгісіз элементтің (олар оны "Элемент Х" деп атады) қалыптан тыс спектрографиялық сіңіру жолақтарын байқаған. Содан кейін, 1878 жылы Пер Теодор Клив ербия топырағы (эрбий оксиді) үстінде жұмыс істеп жүргенде, бұл элементті тәуелсіз түрде ашты. Карл Густав Мосандер әзірлеген әдісті пайдалана отырып, Клив ербиядан барлық белгілі қоспаларды алдымен жойды. Осы жұмыстың нәтижесінде екі жаңа материал пайда болды: біреуі қоңыр, екіншісі жасыл. Ол қоңыр затты холмия (Кливтің туған қаласы Стокгольмнің латынша атауымен) және жасыл затты тюлия деп атады. Кейін холмия – холмий оксиді, ал тюлия – тулий оксиді екені анықталды.
Holmium (Holmia, Latin name for Stockholm) was discovered by Marc Delafontaine and Jacques Louis Soret in 1878 who noticed the aberrant spectrographic absorption bands of the then unknown element (they called it "Element X"). Later in 1878, Per Teodor Cleve independently discovered the element while he was working on erbia earth (erbium oxide). Using the method developed by Carl Gustaf Mosander, Cleve first removed all of the known contaminants from erbia. The result of that effort was two new materials, one brown and one green. He named the brown substance holmia (after the Latin name for Cleve's home town, Stockholm) and the green one thulia. Holmia was later found to be the holmium oxide and thulia was thulium oxide.
Пайда болуы
Холмий ауада оңай тотығады; демек, табиғаттағы холмийдің кездесуі гольмияның кездесуімен бірдей. Холмий оксиді гадолинит, моназит және басқа да сирек кездесетін минералдарда аз мөлшерде кездеседі.
Holmium readily oxidizes in air; therefore presence of holmium in nature is synonymous with that of holmia. Holmium oxide occurs in trace amounts in the minerals gadolinite, monazite, and in other rare earth minerals.
Өндіріс
Холмий оксидінің әдеттегі өндіру процесін былай қарапайымдастыруға болады: минералды қоспалар ұсатылып, таңдап алынады. Моназиттің магниттік қасиеттеріне байланысты, оны қайталама электромагниттік бөліну арқылы бөліп алуға болады. Бөлінгеннен кейін, ол бірнеше сирек элементтердің суда еритін сульфаттарын алу үшін ыстық, шоғырланған күкірт қышқылымен өңделеді. Қышқыл сүзгілер натрий гидроксидімен pH 3-4 дейін жартылай бейтараптандырылады. Торий ерітіндіден гидроксид түрінде тұнбаланып, алынып тасталады. Содан кейін, ерітінді амоний оксалатымен өңделеді, нәтижесінде сирек кездесетін элементтер ерімейтін оксалаттарына айналады. Оксалаттар қыздыру арқылы оксидтерге айналдырылады. Оксидтер азот қышқылында ерітіледі, бірақ церийдің оксиді азот қышқылында ерімейді, сондықтан ол процестен шығарылады. Холмий оксидін сирек кездесетін элементтерден бөлудің ең тиімді тәсілі – ион алмасу. Бұл процесте сирек кездесетін элементтердің иондары ион алмастырғыш смолаға сутек, аммоний немесе мыс иондарымен алмасу арқылы сіңіріледі. Содан кейін, сирек кездесетін элементтердің иондары аммоний цитраты немесе нитрилотриацетат сияқты тиісті комплекстеуші заттармен таңдап жуылады.
A typical extraction process of holmium oxide can be simplified as follows: the mineral mixtures are crushed and ground. Monazite, because of its magnetic properties can be separated by repeated electromagnetic separation. After separation, it is treated with hot concentrated sulfuric acid to produce water soluble sulfates of several rare earth elements. The acidic filtrates are partially neutralized with sodium hydroxide to pH 3 4. Thorium precipitates out of solution as hydroxide and is removed. After that, the solution is treated with ammonium oxalate to convert rare earths in to their insoluble oxalates. The oxalates are converted to oxides by annealing. The oxides are dissolved in nitric acid that excludes one of the main components, cerium, whose oxide is insoluble in HNO3. The most efficient separation routine for holmium oxide from the rare earths is ion exchange. In this process, rare earth ions are adsorbed onto suitable ion exchange resin by exchange with hydrogen, ammonium or cupric ions present in the resin. The rare earth ions are then selectively washed out by suitable complexing agent, such as ammonium citrate or nitrilotriacetate.
Қолданбалар
Холмий оксиді - кубикалық цирконий және шыныға сары немесе қызыл түс беру үшін қолданылатын бояғыштардың бірі. Холмий оксиді және холмий оксидінің ерітінділері (әдетте перхлор қышқылында) 200-900 нм спектрлік диапазонда анық оптикалық сіңіру максимумдарына ие. Сондықтан олар оптикалық спектрофотометрлерді калибрлеу стандарты ретінде қолданылады және саудада қолжетімді. Сирек кездесетін жер элементтерінің көптеген басқа оксидтері сияқты, холмий оксиді арнайы катализатор, люминофор және лазерлік материал ретінде қолданылады. Холмий лазері шамамен 2,08 микрометр толқын ұзындығында, импульстік немесе үздіксіз режимде жұмыс істейді. Бұл лазер көзге зиян келтірмейді және медицинада, лидарларда, жел жылдамдығын өлшеуде және атмосфераны мониторингтеуде қолданылады.
Holmium oxide is one of the colorants used for cubic zirconia and glass, providing yellow or red coloring. Glass containing holmium oxide and holmium oxide solutions (usually in perchloric acid) have sharp optical absorption peaks in the spectral range 200 900 nm. They are therefore used as a calibration standard for optical spectrophotometers and are available commercially. As most other oxides of rare earth elements, holmium oxide is used as a specialty catalyst, phosphor and a laser material. Holmium laser operates at wavelength of about 2.08 micrometres, either in pulsed or continuous regime. This laser is eye safe and is used in medicine, lidars, wind velocity measurements and atmosphere monitoring.
Денсаулыққа әсері
Холмий(III) оксиді көптеген басқа қосылыстармен салыстырғанда аса қауіпті емес, бірақ қайталап әсер ету гранулома және гемоглобинемияға алып келуі мүмкін. Оның ауыз арқылы, тері арқылы және тыныс арқылы сіңірілудегі уыттылығы төмен, тітіркендірмейді. Желдетілген ортадағы орташа өлімдік дозасы (LD50) дене салмағының 1 килограмына 1 грамнан жоғары.
Holmium(III) oxide is, compared to many other compounds, not very dangerous, although repeated overexposure can cause granuloma and hemoglobinemia. It has low oral, dermal and inhalation toxicities and is non irritating. The acute oral median lethal dose (LD50) is greater than 1 g per kilogram of body weight.