होल्मियम: इतिहास, गुण, रासायनिक संरचना और उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

होल्मियम च ब्लॉक करने के लिए आवर्त सारणी, विशेष रूप से lanthanides का काल से संबंधित एक धातु तत्व है। इसलिए यह दुर्लभ पृथ्वी का एक सदस्य है, एरबियम, yttrium, dysprosium और ytterbium के साथ। ये सभी खनिज (एक्सनोटाइम या गैडोलीन) की एक श्रृंखला बनाते हैं जिन्हें पारंपरिक रासायनिक विधियों द्वारा अलग करना मुश्किल है।

इसका रासायनिक प्रतीक हो, 67 की परमाणु संख्या है, और अपने पड़ोसियों के डिस्प्रोसियम (₆₆ Dy) और एरबियम (₆₈ Er) की तुलना में कम प्रचुर मात्रा में है । तब कहा जाता है कि यह ओड्डो-हरकिंस शासन का पालन करता है। होल्मियम उन दुर्लभ धातुओं में से एक है जो लगभग कोई भी नहीं जानता है या इसके अस्तित्व का संदेह नहीं है; केमिस्टों के बीच भी, यह बहुत कम ही उल्लेख किया जाता है।

धातुई होल्मियम का अल्ट्रासाउंड नमूना। स्रोत: रासायनिक तत्वों की हाई-रेज छवियां

चिकित्सा के क्षेत्रों में, प्रोस्टेट रोगों से निपटने के लिए सर्जरी में लेजर का उपयोग करने के लिए होलमियम को जाना जाता है। यह अपने असामान्य चुंबकीय गुणों के कारण, इलेक्ट्रोमैग्नेट्स और क्वांटम कंप्यूटरों के निर्माण के लिए आशाजनक सामग्री का भी प्रतिनिधित्व करता है।

त्रिमुखी होल्मियम यौगिकों, हो ^{3+ में}, प्रकाश पर निर्भर एक रंग को प्रदर्शित करने की विशिष्टता है, जिसके साथ वे विकिरणित हैं। यदि यह फ्लोरोसेंट है, तो इन यौगिकों का रंग पीले से गुलाबी हो जाता है। उसी तरह, यह इसके समाधान के साथ होता है।

इतिहास

होल्मियम की खोज के लिए दो स्विस रसायनज्ञों, मार्क डेलाफोंटेन और जैक्स-लुईस सोरेट को जिम्मेदार ठहराया गया है, जिन्होंने 1878 में जिनेवा में दुर्लभ पृथ्वी खनिजों का विश्लेषण करते हुए स्पेक्ट्रोस्कोपिक रूप से इसका पता लगाया था। उन्होंने इसे तत्व एक्स कहा।

ठीक एक साल बाद, 1879 में, स्वीडिश रसायनज्ञ प्रति टेओडोर क्लेव एरोबिया, एर्बियम ऑक्साइड (एर ₂ ओ ₃) से शुरू होने वाले होल्मियम ऑक्साइड को अलग करने में कामयाब रहे । अन्य अशुद्धियों से दूषित इस ऑक्साइड ने एक भूरा रंग दिखाया, जिसे उन्होंने 'होल्मिया' नाम दिया, जिसका अर्थ है लैटिन में स्टॉकहोम।

इसके अलावा, क्लेव ने एक और हरी सामग्री प्राप्त की: 'थुलिया', जो थ्यूलियम ऑक्साइड है। इस खोज के साथ समस्या यह है कि तीनों में से कोई भी रसायनशास्त्री होल्मियम ऑक्साइड का पर्याप्त शुद्ध नमूना प्राप्त करने में सक्षम नहीं था, क्योंकि यह डिस्प्रोसियम के परमाणुओं, एक अन्य लैंथेनाइड धातु से दूषित था।

यह 1886 तक नहीं था कि मेहनती फ्रांसीसी रसायनज्ञ, पॉल लेकोक डी बोइसबुड्रान, आंशिक रूप से आंशिक रूप से अलग-अलग होल्मियम ऑक्साइड को आंशिक वर्षा द्वारा अलग कर देता है। इस ऑक्साइड को बाद में होल्मियम लवण के उत्पादन के लिए रासायनिक प्रतिक्रियाओं के अधीन किया गया था, जो 1911 में स्वीडिश रसायनज्ञ ओटो होल्म्बर्ग द्वारा कम किया गया था; और इस प्रकार, धातु होलमियम के पहले नमूने दिखाई दिए।

हालांकि, आज होलीम आयन, हो ³⁺, पारंपरिक प्रतिक्रियाओं का सहारा लेने के बजाय आयन एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी द्वारा निकाले जाते हैं।

होलमियम के गुण

भौतिक उपस्थिति

चांदी, नरम, नमनीय और निंदनीय धातु।

परमाणु क्रमांक

67 (₆₇ हो)

अणु भार

164.93 ग्राम / मोल

गलनांक

1461 º सी

क्वथनांक

2600 º सी

घनत्व

कमरे के तापमान पर: 8.79 ग्राम / सेमी ³

बस जब यह पिघला या पिघला देता है: 8.34 ग्राम / सेमी ³

फ्यूजन की गर्मी

17 केजे / मोल

वाष्पीकरण का ताप

251 केजे / मोल

मोलर ताप क्षमता

27.15 J / (मोल K)

वैद्युतीयऋणात्मकता

1.23 पॉलिंग पैमाने पर

आयनीकरण ऊर्जा

पहला: 581.0 kJ / mol (हो ⁺ गैसीय)

दूसरा: 1140 kJ / mol (हो ²⁺ गैसीय)

तीसरा: 2204 kJ / मोल (हो ³⁺ गैसीय)

ऊष्मीय चालकता

16.2 डब्ल्यू / (एम के)

विधुतीय प्रतिरोधकर्ता

814 Ω मी

ऑक्सीकरण संख्या

होल्मियम अपने यौगिकों में निम्न संख्याओं या ऑक्सीकरण अवस्थाओं के साथ हो सकता है: 0, +1 (हो ⁺), +2 (हो ²⁺) और +3 (हो ³⁺)। उन सभी में से, +3 अब तक सबसे आम और स्थिर है। इसलिए, होल्मियम एक ट्रिटेंट धातु है, जिससे यौगिक (आयनिक या आंशिक रूप से आयनिक) बनता है, जहां यह हो ^3% आयन के रूप में भाग लेता है ।

उदाहरण के लिए, निम्नलिखित यौगिकों में, होल्मियम में ऑक्सीकरण संख्या +3: हो ₂ O ₃ (हो ₂ ³⁺ O ₃ ^2-), हो (OH) ₃, HoI ₃ (हो ³⁺ I ₃ ^-) है और हो ₂ (एसओ ₄) ₃ ।

हो ³⁺ और इसके इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण इस धातु के यौगिकों के लिए भूरे-पीले रंग दिखाई देते हैं। हालांकि, जब इन्हें फ्लोरोसेंट रोशनी से विकिरणित किया जाता है, तो वे गुलाबी हो जाते हैं। वही उनके समाधान के लिए जाता है।

आइसोटोप

होल्मियम प्रकृति में एकल स्थिर आइसोटोप के रूप में होता है: ¹⁶⁵ हो (100% बहुतायत)। हालांकि, लंबे आधे जीवन के साथ मानव निर्मित रेडियोसोटोप हैं। उनके बीच हम हैं:

- ¹⁶³ हो (टी _1/2 = 4570 वर्ष)

- ¹⁶⁴ हो (टी _{1/2 /} 29 मिनट)

- ¹⁶⁶ हो (t _1/2 = 26,763 घंटे)

- ¹⁶⁷ हो (टी _1/2 = 3.1 घंटे)

चुंबकीय क्रम और क्षण

होलमियम एक पैरामैग्नेटिक मेटल है, लेकिन यह 19 K के तापमान पर फेरोमैग्नेटिक बन सकता है, जो बहुत मजबूत चुंबकीय गुणों को प्रदर्शित करता है। यह सभी रासायनिक तत्वों के साथ-साथ एक असामान्य चुंबकीय पारगम्यता के बीच सबसे बड़ा चुंबकीय क्षण (10.6 μ _B) होने की भी विशेषता है ।

जेट

होलमियम एक ऐसी धातु है जो सामान्य परिस्थितियों में बहुत जल्दी जंग नहीं करती है, इसलिए इसकी चमक खोने में समय लगता है। हालांकि, जब एक लाइटर के साथ गरम किया जाता है, तो यह पीले रंग में बदल जाता है, ऑक्साइड परत के गठन के कारण:

4 हो + 3 ओ ₂ → 2 हो ₂ ओ ₃

अपने संबंधित लवण (नाइट्रेट्स, सल्फेट्स, आदि) के उत्पादन के लिए पतला या केंद्रित एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है। हालांकि और आश्चर्यजनक रूप से, यह हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, क्योंकि HoF ₃ की एक परत इसके क्षरण से बचाती है।

होलमियम भी सभी हलोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है ताकि उनके संबंधित हल (होफ ₃, HoCl ₃, HoBr ₃ और HoI ₃) का उत्पादन किया जा सके।

रासायनिक संरचना

होल्मियम एक कॉम्पैक्ट हेक्सागोनल संरचना, एचसीपी (हेक्सागोनल क्लोज-पैक) में क्रिस्टलीकृत होता है। सिद्धांत रूप में, हो परमाणुओं को उनके इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के अनुसार, उनके 4f ऑर्बिटल्स के इलेक्ट्रॉनों द्वारा बनाए गए धातु बंधन के लिए एकजुट रहना धन्यवाद होता है:

4 फं ¹¹ 6 स ²

इस तरह की बातचीत, साथ ही साथ इसके इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा व्यवस्था, होलमियम के भौतिक गुणों को परिभाषित करती है। कोई अन्य अलॉट्रोप या पॉलीमॉर्फ इस धातु के लिए नहीं जाना जाता है, उच्च दबाव में भी नहीं।

अनुप्रयोग

परमाणु प्रतिक्रियाएँ

होलमियम परमाणु एक अच्छा न्यूट्रॉन अवशोषक है, यही वजह है कि यह परमाणु प्रतिक्रियाओं के विकास को नियंत्रित करने में मदद करता है।

स्पेक्ट्रोस्कोपी

होल्मियम ऑक्साइड समाधान स्पेक्ट्रोफोटोमीटर को जांचने के लिए उपयोग किया जाता है, क्योंकि उनका अवशोषण स्पेक्ट्रम लगभग हमेशा बना रहता है, भले ही इसमें मौजूद अशुद्धियां हों। यह होल्मियम परमाणु से जुड़े बहुत ही विशिष्ट तेज बैंड को दिखाता है, न कि इसके यौगिकों के साथ।

रंजक

होल्मियम परमाणु कांच और कृत्रिम घन जिक्रोनिया रत्नों को लाल रंग प्रदान करने में सक्षम हैं।

मैग्नेट

बेहद कम तापमान (30K या उससे कम) पर, होलमियम दिलचस्प चुंबकीय गुणों को प्रदर्शित करता है, जो शक्तिशाली विद्युत चुंबक बनाने के लिए उपयोग किया जाता है, जहां यह परिणामी चुंबकीय क्षेत्र को केंद्रित करने में मदद करता है।

ऐसी चुंबकीय सामग्री परमाणु चुंबकीय अनुनाद के लिए अभिप्रेत है; हार्ड ड्राइव के विकास के लिए, यादों के साथ जो पेटाबाइट्स या टेराबाइट्स के क्रम में दोलन करता है; और संभवतः क्वांटम कंप्यूटर के निर्माण के लिए।

होल्मियम लेजर

एक yutrium- एल्यूमीनियम गार्नेट (YAG) क्रिस्टल को 2 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण का उत्सर्जन करने के लिए होल्मियम परमाणुओं के साथ डोप किया जा सकता है; यह है, हम एक होल्मियम लेजर है। इसके लिए धन्यवाद, ट्यूमर के ऊतकों को रक्तस्राव के बिना ठीक से काटा जा सकता है, क्योंकि आपूर्ति की गई ऊर्जा घावों को तुरंत cauterizes।

प्रोस्टेट और डेंटल सर्जरी में, साथ ही कैंसर कोशिकाओं और गुर्दे की पथरी को खत्म करने के लिए इस लेजर का बार-बार उपयोग किया गया है।

संदर्भ

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