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Holmium

Daten und Eigenschaften des chemischen Elements Holmium.



Holmium Chemie

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

SymbolOZKurzform1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f6s6p6d6f
Ho67[Xe] 4f11 6s2 226261026102262

 

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 eV2. IE: 11,80 eV3. IE: 22,84 eV4. IE: 42,5 eV5. IE: eV6. IE: eV

 

Elektronenbindungsenergie

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

KLILIILIII
1s2s2p1/22p3/2
55618939489188071

 

MIMIIMIIIMIVMV
3s3p1/23p3/23d3/23d5/2
21281923174113921351

 

NINIINIIINIVNVNVINVII
4s4p1/24p3/24d3/24d5/24f5/24f7/2
432,4343,5308,21601608,65,2

 

OIOIIOIIIOIVOV
5s5p1/25p3/25d3/25d5/2
49,330,824,1

 

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:ωK: 0,940; ωL1: 0,116; ωL2: 0,208; ωL3: 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:

Holmium-Spektrallinien

 

 

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)NoxName Ox.Ox.e-Red.Name Red.Nox
-2,8+ IIIHolmium(III)-KationHo3++1 e-Ho2+Holmium(II)-Kation+ II
-2,33+ IIIHolmium(III)-KationHo3++3 e-Ho (s)Holmium0
-2,1+ IIHolmium(II)-KationHo2++2 e-Ho (s)Holmium0

 

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 μB 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.



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