Holmium

Holmium - chemisches Zeichen Ho, Ordnungszahl 67 - ist ein silberweißes, duktiles, form- und schmiedbares, hexagonal kristallisierendes, metallisches, chemisches Element aus der Gruppe der Lanthanoide bzw. der Seltenen Erden.

Übersicht: Allgemeine Daten zum Holmium

Bezeichnung:Holmium Symbol:Ho Ordnungszahl:67 Atommasse:164,930328(7) u Periodensystem-Stellung:Lanthanoide, 6. Periode, f-Elemente Gruppen-Zugehörigkeit:Seltene Erden Entdeckung:1878 - Marc Delafontaine, Jacques-Louis Soret. Bedeutung des Namens:Holmia, der lateinische Name Stockholms. Englischer Name:Holmium CAS-Nummer:7440-60-0 InChI-Key:KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N

Das Holmium-Atom

Identifikations-Merkmal für das Ho-Atom - und somit für das Element Holmium - ist die Anzahl der Protonen im Atomkern (Kernladungszahl oder Protonenzahl) und - im ungeladenen Zustand - die gleiche Anzahl an Elektronen in der Atomhülle; diese beträgt jeweils 67 und bestimmt die Atomzahl, Atomnummer bzw. die Ordnungszahl des Holmiums.

Für Unterschiede bei den Holmium-Atomkernen bei gleichbleibender Kernladungszahl sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Holmium-Isotope bzw. Holmium-Nuklide zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die irdischen Homium-Vorkommen bestehen aus nur einem Isotop; die relative Atommasse wird mit 164,930328(7) u angegeben.

Elektronenkonfiguration

Symbol

Kurzform

[Xe] 4f¹¹ 6s²

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE des Holmiums auf, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Ho-Atom zu trennen.

1. IE:

6,0215 eV

2. IE:

11,80 eV

3. IE:

22,84 eV

4. IE:

42,5 eV

5. IE:

6. IE:

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Holmium-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p_1/2	2p_3/2
55618	9394	8918	8071

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p_1/2	3p_3/2	3d_3/2	3d_5/2
2128	1923	1741	1392	1351

NI	NII	NIII	NIV	NV	NVI	NVII
4s	4p_1/2	4p_3/2	4d_3/2	4d_5/2	4f_5/2	4f_7/2
432,4	343,5	308,2	160	160	8,6	5,2

OI	OII	OIII	OIV	OV
5s	5p_1/2	5p_3/2	5d_3/2	5d_5/2
49,3	30,8	24,1

Weitere Daten

Atomradius:175 pm (empirisch, nach Slater) Kovalente Radien:192(7) pm (nach Cordero et al.)
166 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
133 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.) Van-der-Waals-Radius:196 pm Molvolumen:18,74 cm³ mol^-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ω_K: 0,940; ω_L1: 0,116; ω_L2: 0,208; ω_L3: 0,193 Coster-Kronig-Übergänge:F₁₂: 0,166; F₁₃: 0,296; F₂₃: 0,144

Spektrallinien des Holmiums

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Holmiums mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

Chemie des Holmiums

Holmium ist ein relativ weiches und formbares Element, das ziemlich korrosionsbeständig und an trockener Luft bei Standardtemperatur und -druck stabil ist. In feuchter Luft und bei höheren Temperaturen oxidiert es jedoch schnell und bildet ein gelbliches Oxid. Bei Temperaturen oberhalb von 150 °C verbrennt es zum Holmiumsesquioxid Ho₂O₃.

In seinen Verbindungen liegt das Element in der Oxidationszahl +3 vor, die Ho³⁺-Kationen bilden in Wasser gelbe Lösungen. Unter besonderen reduktiven Bedingungen kann mit den Chloriden auch die Oxidationszahl +2 realisiert werden, z. B. im Holmium(II,III)chlorid Ho₅Cl₁₁; das reine Holmium(II)chlorid existiert allerdings nicht.

Chemische Daten

Elektronegativität:1,23 nach PaulingElektronaffinität:0,338 eV bzw. 32,61 kJ mol^-1Oxidationsstufen:+3

Standardpotentiale

Normalpotential des Holmiums:

E⁰ (V)	N_ox	Name Ox.	Ox.	e^-	⇔	Red.	Name Red.	N_ox
-2,8	+ III	Holmium(III)-Kation	Ho³⁺	+1 e^-	⇔	Ho²⁺	Holmium(II)-Kation	+ II
-2,33	+ III	Holmium(III)-Kation	Ho³⁺	+3 e^-	⇔	Ho (s)	Holmium	0
-2,1	+ II	Holmium(II)-Kation	Ho²⁺	+2 e^-	⇔	Ho (s)	Holmium	0

Material- und physikalische Eigenschaften des Holmiums

Die nachfolgende Übersicht führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen, elementaren Holmiums auf.

Schmelzpunkt:1472 °C Schmelzenthalpie (molar):17,0 kJ mol^-1 Siedepunkt:2700 °C Verdampfungsenthalpie:251 kJ mol^-1 Wärmekapazität:27,15 J mol^-1 K^-1 (molar)
0,165 J g^-1 K^-1 (spezifisch) Debye-Temperatur:190 K Thermische Leitfähigkeit:16,2 W m^-1 K^-1 Wärmeausdehnung:11,24 μm m^-1 K^-1 bei 20 °C Elektrische Leitfähigkeit:1,23 × 10⁶ A V^-1 m^-1 Elektrischer Widerstand:814 nOmega; × m bei 20 °C Dichte:8,79 g cm^-3
8,34 g cm^-3 (flüssig, am Schmelzpunkt) Elastizitätsmodul:64,8 GPa (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):39,7 GPa 300 K Kompressibilität (isotherm):0,0252 GPa^-1 300 K Poisson-Zahl:0,231 (Querdehnzahl, dimensionslos) Kristallstruktur:hexagonal - hcp Härte:nach Vickers: 0,481 GPa
nach Brinell: 0,746 GPa Magnetismus:paramagnetisch Curie-Temperatur:-253 °C Schallgeschwindigkeit:2760 m s^-1 bei 20 °C Standard-Bildungsenthalpie:0,0 kJ mol^-1 (Feststoff, Kristall)
300,8 kJ mol^-1 (gasförmig) Gibbs Freie Enthalpie:264,8 kJ mol^-1 (gasförmig) Molare Standard-Entropie:75,3 J mol^-1 K^-1 (Feststoff, Kristall)
195,6 J mol^-1 K^-1 (gasförmig)

Holmium hat mit einem magnetischen Moment von 10,6 μ_B die höchste magnetische Stärke aller Elemente und wird daher verwendet, die stärksten künstlich erzeugten Magnetfelder zu erzeugen, insbesondere auch in Kombination mit Yttrium. Unterhalb einer Temperatur von 20 K ist das Metall ferromagnetisch.

Geochemie, Vorkommen, Verteilung

Holmium macht in etwa 1,4 Massenteile pro Million der Erdkruste aus; damit steht es in der Häugikeit der chemischen Elemente an 56. Stelle und ist insgesamt - auch unter den Seltenen Erden - sehr selten. Wie die anderen Lanthanoide tritt auch das Holmium nur in Form von Verbindungen auf; freies Holmium ist in der Natur unbekannt, ebenso wie holmiumreiche Minerale, in denen das Metall den größten Anteil stellt.

Verwertbare Vorkommen sind mit Gadolinit, Monazit und anderen Seltenerd-Mineralien kombinierte Ho-Minerale, die hauptsächlich in China, den USA, Brasilien, Indien, Sri Lanka und Australien abgebaut werden.

Erdkruste:1,3 mg kg^-1 (ppmw, bezogen auf die Masse) Erdmantel:159 ppb Meerwasser:0,00000022 mg L^-1 (ppmw, bezogen auf die Masse) Sonnensystem:0,000000089 (bezogen auf Silicium, Si=1)

Externe Informationsangebote

Gruppenelemente - Informationen

Lanthanoid Trennung 1
Gewinnung und Trennung von Lanthanoiden. FH Münster - Format: PDF

Lanthanoid Trennung 2
Gewinnung und Trennung von Lanthanoiden. FH Münster - Format: PDF

Lanthanoide
Allgemeines, Trennung, Gewinnung, Eigenschaften, 4f-Orbitale etc.. Universität Bielefeld

Lanthanoide
Vorlesungsmaterialien: Chemie der Metalle. Universität Freiburg

Lanthanoide
Entdeckung der Lanthanoide; Besonderheiten der Lanthanoide; Elektronenkonfigurationen; Ionenaustauscherverfahren; Lanthanoidenkontraktion; Oxidationsstufen; Verwendung. Universität Bayreuth

Einzelne Verbindungen

Holmium und Holmiumverbindungen
Chemikalien-Datenbank: physikalische und chemische Eigenschaften, Sicherheitsdatenblätter, kommerziell verfügbaren Stoffen und Verbindungen; verschiedene Suchkriterien einschließlich Struktursuche

Geochemie und Biogeochemie

Geochemie der Seltenen Erden
Umfassendes Vorlesungsskript

Holmiumhaltige Minerale
Informationen zum Holmium und den Holmiummineralien. Mineralien Atlas

Dissertationen

Spezifische Wärme von Holmium
Spezifische Wärme von Holmium und Yni₂B₂C: Kritisches Verhalten und supraleitende Eigenschaften. Dissertation, 2010. TU Dresden

Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 06.02.2020.

Permalink: https://www.internetchemie.info/chemische-elemente/holmium.php