Holmium

Holmium ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Ho und der Ordnungszahl 67. Das Gruppe 3- und Periode-6-Element gehört zu den Lanthanoiden und wird den Metallen der Seltenen Erden zugeordnet.

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Geschichte

1878 entdeckten die schweizer Chemiker Marc Delafontaine und Jacques Louis Soret das Element spektroskopisch durch seine abweichenden Absorptionslinien. Das neue Element nannten sie ›X‹. 1879 entdeckte der schwedische Chemiker Per Teodor Cleve das neue Element unabhängig von den beiden Schweizern und isolierte es als gelbes Oxid aus unreinem Erbium (Erbiumoxid). Cleve wendete eine von Mosander entwickelte Methode an; er trennte zunächst alle bekannten Verunreinigungen ab, bevor er versuchte, den Rest zu trennen. Er erhielt einen braunen Rest, den er Holmia nannte, sowie einen grünen Rest, der den Namen Thulia erhielt.
Erst 1911 gelang dem schwedischen Chemiker Holmberg die Gewinnung von reinem Holmiumoxid. Ob er die Bezeichnung Holmium, vorgeschlagen von Cleve für die schwedische Landeshauptstadt Stockholm, übernahm oder als Ableitung seines eigenen Namens betrachtete, ist nicht bekannt.

Metallisch reines Holmium wurde erstmals 1940 hergestellt.

Vorkommen

Natürlich kommt Holmium nur in Verbindungen vor. Bekannte holmiumhaltige Minerale sind:

• Gadolinit (Vorkommen bei Ytterby sind erschöpft)
• Monazit (Ce,La,Th,Nd,Y)PO₄

Gewinnung und Darstellung

Nach einer aufwendigen Abtrennung der anderen Holmiumbegleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Holmiumfluorid umgesetzt. Anschließend wird mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum metallischen Holmium reduziert. Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgen in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.

Eigenschaften

Das silberweiß glänzende Metall der Seltenen Erden ist weich und schmiedbar.

Holmium weist besondere magnetische Eigenschaften auf. In seinen ferromagnetischen Eigenschaften ist es denen des Eisens weit überlegen. Mit 10,6 μB besitzt es das höchste magnetische Moment eines natürlich vorkommenden chemischen Elements. Mit Yttrium bildet es magnetische Verbindungen.

In trockner Luft ist Holmium relativ beständig, in feuchter oder warmer Luft läuft es unter Bildung einer gelblichen Oxidschicht schnell an. Bei Temperaturen oberhalb von 150 °C verbrennt es zum Sesquioxid Ho₂O₃. Mit Wasser reagiert es unter Wasserstoffentwicklung zum Hydroxid.
In Mineralsäuren löst es sich unter Bildung von Wasserstoff auf.

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

Verwendung

Wegen seiner hervorragenden magnetischen Eigenschaften verwendet man Polschuhe aus Holmium für Hochleistungsmagnete zur Erzeugung stärkster Magnetfelder.

Weitere Anwendungen:

• Magnetblasenspeicher unter Verwendung von Dünnschichtlegierungen aus Holmium-Eisen, Holmium-Nickel und Holmium-Cobalt.
• Steuerstäbe in Brutreaktoren.
• Dotierung von Yttrium-Eisen-Granat (YIG), Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) und Yttrium-Lanthan-Fluorid (YFL) für Feststofflaser und Microwellenbauteile in der Medizintechnik.
• Holmiumoxid zur Erzeugung von gelbem Glas.

Physiologisches

Holmium hat keine bekannte biologische Funktion.

Sicherheitshinweise

Holmium und Holmiumverbindungen sind als wenig toxisch zu betrachten. Metallstäube sind feuer- und explosionsgefährlich.

Verbindungen

• Holmiumoxid Ho₂O₃