1. Holmiumin löytäminen alkuaineista
Mosanderin erottuaerbiumjaterbiumalkaenyttriumvuonna 1842 monet kemistit käyttivät spektrianalyysiä niiden tunnistamiseen ja totesivat, etteivät ne olleet puhtaita alkuaineen oksideja, mikä rohkaisi kemistejä jatkamaan niiden erottamista. Erottamisen jälkeenytterbiumoksidijaskandiumoksidiCliff erotti ytterbiumoksidista kaksi uutta alkuaineiden oksidia vuonna 1879. Toinen niistä nimettiin holmiumiksi Cliffin syntymäpaikan, Ruotsin pääkaupungin Tukholman muinaisen latinankielisen nimen Holmian ja alkuaineen symbolin Ho muistoksi. Myöhemmin, vuonna 1886, Boisbodran erotti holmiumista toisen alkuaineen, mutta nimi holmium säilytettiin. Holmiumin ja joidenkin muiden harvinaisten maametallien löytämisen myötä harvinaisten maametallien löytämisen kolmannen vaiheen toinen puolisko saatiin päätökseen.
2. Holmiumin fysikaaliset ominaisuudet
Holmium on hopeanvalkoinen, pehmeä ja sitkeä metalli; sulamispiste 1474 °C, kiehumispiste 2695 °C, tiheys 8,7947 g/cm³. Holmium on stabiili kuivassa ilmassa ja hapettuu nopeasti korkeissa lämpötiloissa;holmiumoksidion vahvin tunnettu paramagneettinen aine. Holmiumyhdisteitä voidaan käyttää lisäaineina uusille ferromagneettisille materiaaleille;holmiumjodidiSitä käytetään metallihalogenidilamppujen – holmiumlamppujen – valmistukseen. Se on stabiili kuivassa ilmassa huoneenlämmössä ja hapettuu helposti kosteassa ilmassa ja korkeissa lämpötiloissa. Vältä kosketusta ilman, oksidien, happojen, halogeenien ja kostean veden kanssa. Se vapauttaa syttyviä kaasuja joutuessaan kosketuksiin veden kanssa; se liukenee epäorgaanisiin happoihin. Se on stabiili kuivassa ilmassa huoneenlämmössä, mutta hapettuu nopeasti kosteassa ilmassa ja huoneenlämmön yläpuolella. Sillä on aktiivisia kemiallisia ominaisuuksia. Se hajottaa vettä hitaasti. Se voi yhdistyä lähes kaikkien ei-metallisten alkuaineiden kanssa. Sitä esiintyy yttriumsilikaatissa, monatsiitissa ja muissa harvinaisten maametallien mineraaleissa. Sitä käytetään magneettisten metalliseosten valmistukseen.
3. Holmiumin kemialliset ominaisuudet
Se on stabiili kuivassa ilmassa huoneenlämmössä ja hapettuu helposti kosteassa ilmassa ja korkeissa lämpötiloissa. Vältä kosketusta ilman, oksidien, happojen, halogeenien ja kostean veden kanssa. Se vapauttaa syttyviä kaasuja joutuessaan kosketuksiin veden kanssa; se liukenee epäorgaanisiin happoihin. Se on stabiili kuivassa ilmassa huoneenlämmössä, mutta hapettuu nopeasti kosteassa ilmassa ja huoneenlämmön yläpuolella. Sillä on aktiivisia kemiallisia ominaisuuksia. Se hajottaa vettä hitaasti. Se voidaan yhdistää lähes kaikkien ei-metallisten alkuaineiden kanssa. Sitä esiintyy yttriumsilikaatissa, monatsiitissa ja muissa harvinaisissa maametalleissa. Sitä käytetään magneettisten metalliseosten valmistukseen. Kuten dysprosium, se on metalli, joka voi absorboida ydinfissiossa syntyviä neutroneja. Ydinreaktorissa se palaa jatkuvasti ja toisaalta säätelee ketjureaktion nopeutta. Alkuaineen kuvaus: Sillä on metallinen kiilto. Se voi reagoida hitaasti veden kanssa ja liueta laimeaan happoon. Suola on keltainen. Oksidi Ho2O2 on vaaleanvihreä. Se liukenee mineraalihappoon muodostaen kolmiarvoisen ionin keltaista suolaa. Alkuaineen lähde: Se valmistetaan pelkistämälläholmiumfluoridiHoF3·2H2O kalsiumilla.
Yhdisteet
(1)Holmiumoksidion valkoinen ja sillä on kaksi rakennetta: kappalekeskeinen kuutiollinen ja monokliininen. Ho2O3 on ainoa stabiili oksidi. Sen kemialliset ominaisuudet ja valmistusmenetelmät ovat samat kuin lantaanioksidilla. Sitä voidaan käyttää holmiumlamppujen valmistukseen.
(2)HolmiumnitraattiMolekyylikaava: Ho(NO3)3·5H2O; Molekyylimassa: 441,02; Yleensä hieman haitallista vesistöille. Älä anna laimentamattoman tai suurten määrien tuotteen joutua kosketuksiin pohjaveden, vesistöjen tai viemärijärjestelmien kanssa. Älä päästä ainetta ympäröivään ympäristöön ilman viranomaisten lupaa.
4. Holmiumin synteesimenetelmä
1. Holmium-metallivoidaan saada pelkistämällä vedetöntäholmiumtrikloridi or holmiumtrifluoridimetallisen kalsiumin kanssa
2. Kun holmium on erotettu muista harvinaisista maametalleista ioninvaihto- tai liuotinuuttotekniikalla, metalliholmiumia voidaan valmistaa metallin lämpöpelkistyksen avulla. Harvinaisten maametallien kloridin litium-lämpöpelkistys eroaa harvinaisten maametallien kloridin kalsium-lämpöpelkistyksestä. Ensin mainitun pelkistysprosessi suoritetaan kaasufaasissa. Litiumin lämpöpelkistysreaktori on jaettu kahteen lämmitysvyöhykkeeseen, ja pelkistys- ja tislausprosessit suoritetaan samassa laitteessa. Vedetönholmiumkloridiasetetaan ylempään titaanireaktoriupokkaaseen (myös HoCl3-tislauskammio) ja pelkistävä aine metallinen litium asetetaan alempaan upokkaaseen. Sitten ruostumattomasta teräksestä valmistettu reaktiosäiliö tyhjennetään 7 Pa:n paineeseen ja lämmitetään. Kun lämpötila saavuttaa 1000 ℃, sitä pidetään yllä tietyn ajan, jottaHoCl3höyryn ja litiumhöyryn on reagoitava täysin, ja pelkistyneen metallisen holmiumin kiinteät hiukkaset putoavat alempaan upokkaaseen. Kun pelkistysreaktio on päättynyt, vain alempaa upokasta kuumennetaan LiCl:n tislaamiseksi ylempään upokkaaseen. Pelkistysreaktioprosessi kestää yleensä noin 10 tuntia. Puhtaamman metallisen holmiumin tuottamiseksi pelkistävän aineen metallisen litiumin tulisi olla 99,97-prosenttisesti erittäin puhdasta litiumia ja tulisi käyttää kahdesti tislattua vedetöntä HoCl3:a.
Holmiumlaser Holmiumlaserin käyttö on nostanut virtsakivien hoidon uudelle tasolle. Holmiumlaserin aallonpituus on 2,1 μm ja se on pulssilaser. Se on uusin monista kirurgisissa toimenpiteissä käytetyistä lasereista. Tuotettu energia voi höyrystää veden optisen kuidun pään ja kiven välillä muodostaen pieniä kavitaatiokuplia ja siirtää energiaa kiveen murskaten kiven jauheeksi. Vesi absorboi paljon energiaa, mikä vähentää ympäröivien kudosten vaurioita. Samalla holmiumlaserin tunkeutumissyvyys ihmiskudokseen on hyvin pieni, vain 0,38 mm. Siksi kiviä murskatessa ympäröivien kudosten vauriot voidaan minimoida ja turvallisuus on erittäin korkea.
Holmiumlaser-litotripsiatekniikka: lääketieteellinen holmiumlaser-litotripsia, joka soveltuu kovien munuaiskivien, virtsanjohdinkivien ja virtsarakkokivien hoitoon, joita ei voida rikkoa kehonulkoisella paineaalto-litotripsialla. Lääketieteellisessä holmiumlaser-litotripsiassa lääketieteellisen holmiumlaserin ohut optinen kuitu kulkee virtsaputken ja virtsanjohtimen läpi kystoskoopin ja joustavan ureteroskoopin avulla saavuttaakseen virtsarakkokivet, virtsanjohdinkivet ja munuaiskivet, minkä jälkeen urologi käyttää holmiumlaseria kivien rikkomiseksi. Tämän hoitomenetelmän etuna on, että sillä voidaan poistaa virtsanjohdinkivet, virtsarakkokivet ja useimmat munuaiskivet. Haittapuolena on, että joillekin munuaisten ylä- ja alaosan verisuonten kiville jää pieni määrä kiviä, koska virtsanjohtimesta tuleva holmiumlaserkuitu ei pääse kiven kohdalle.
Holmiumlaser on uudentyyppinen laser, joka tuotetaan pulssitoimisella kiinteäainelaserlaitteella, joka on valmistettu laserkiteestä (Cr:Tm:Ho:YAG), jonka aktivointiväliaineena on yttriumalumiinigranaatti (YAG) ja johon on seostettu herkistäviä kromi-ioneja (Cr), energiansiirtoioneja tulium (Tm) ja aktivointiioneja holmium (Ho). Sitä voidaan käyttää leikkauksissa esimerkiksi urologian, korva-, nenä- ja kurkkutautien, ihotautien ja gynekologian osastoilla. Tämä laserleikkaus on ei-invasiivinen tai minimaalisesti invasiivinen, ja potilas kokee hoidon aikana hyvin vähän kipua.
Julkaisun aika: 14.11.2024