Holmium(III)oxide

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Holmium(III)oxide
Structuurformule en molecuulmodel
Holmium(III)oxide onder kunstlicht (links) en onder UV-licht (rechts)
Holmium(III)oxide onder kunstlicht (links) en onder UV-licht (rechts)
Algemeen
Molecuulformule
     (uitleg)
Ho2O3
IUPAC-naam holmium(III)oxide
Andere namen holmia
Molmassa 377,85884 g/mol
SMILES
O=[Ho]O[Ho]=O
InChI
1S/2Ho.3O
CAS-nummer 12055-62-8
PubChem 4232365
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand vast
Kleur geel
Dichtheid 8,41 g/cm³
Smeltpunt 2415 °C
Kookpunt 3900 °C
Onoplosbaar in water
Brekingsindex 1,8 (589 nm, 20 °C)
Geometrie en kristalstructuur
Kristalstructuur kubisch
Thermodynamische eigenschappen
ΔfHos -1880,7 kJ/mol
Sos 158,2 J/mol·K
Cop,m 115,0 J/mol·K
Waar mogelijk zijn SI-eenheden gebruikt. Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde
Een oplossing van 4% holmium(III)oxide in 10% waterstofperchloraat in een kwartscuvet als optische standaard voor spectrofotometrie.

Holmium(III)oxide is een anorganische verbinding van holmium, met als brutoformule Ho2O3. De stof komt voor als gele kristallen, die onoplosbaar zijn in water. Samen met dysprosium(III)oxide is het één van de sterkst paramagnetische vaste stoffen die bekend zijn.

Natuurlijk voorkomen[bewerken]

Holmium(III)oxide komt in de natuur sporadisch voor in de mineralen gadoliniet, monaziet en andere zeldzame aardemineralen. Metallisch holmium oxideert snel en spontaan aan de lucht, zodat zuiver holmium enkel onder de vorm van het oxide voorkomt. Het komt vaak voor samen met het gelijkaardige erbium(III)oxide.

Synthese[bewerken]

Holmium(III)oxide kan worden bereid door oxidatie van metallisch holmium met zuurstofgas:

\mathrm{2\ Ho\ +\ 3\ O_2\ \longrightarrow\ 2\ Ho_2O_3}

Deze methode wordt echter zelden toegepast wordt, omdat holmium(III)oxide als zodanig in de natuur voorkomt en onttrokken kan worden aan mineralen. Deze mineralen worden vermalen tot een poeder. Monaziet kan - wegens diens magnetische eigenschappen - makkelijk uit dit poeder verwijderd worden door herhaalde elektromagnetische scheidingen. Het overblijvende poeder wordt behandeld met warm geconcentreerd zwavelzuur om van de aanwezig zeldzame aarden wateroplosbare sulfaten te vormen. Het zure filtraat wordt gedeeltelijk geneutraliseerd met natriumhydroxide tot pH 3-4. Hierbij slaat thorium onder de vorm van thorium(IV)hydroxide neer en dit kan worden afgefiltreerd. Vervolgens wordt de oplossing behandeld met ammoniumoxalaat, zodat de sulfaten worden omgezet in onoplosbare oxalaten. Deze oxalaten worden omgezet in de overeenkomstige oxiden door verhitting (waarbij koolstofdioxide ontstaat). Dit mengsel van oxiden wordt hierna opgelost in salpeterzuur. Enkel het oxide van cerium, één van de hoofdcomponenten van dit oxidenmengsel, slaat neer en kan worden afgefiltreerd.

Kristalstructuur en eigenschappen[bewerken]

Holmium(III)oxide bezit een kubische kristalstructuur, vergelijkbaar met die van bismut(III)oxide, thulium(III)oxide, ytterbium(III)oxide en lutetium(III)oxide. Het behoort tot ruimtegroep Ia-3. Holmium(III)oxide bezit een brede band gap van 5,3 eV.[1] Dientengevolge zouden de kristallen kleurloos moeten zijn. Echter, wegens defecten in het kristalrooster en interne elektronische transities van het Ho3+-ion, verkrijgt het in daglicht een opvallende lichtgele kleur.[2]

Holmium(III)oxide vertoont de opmerkelijke eigenschap van kleur te veranderen onder invloed van licht: in natuurlijk licht hebben de kristallen een lichtgele kleur, terwijl zij onder een fluorescentielamp een rood-roze kleur verkrijgen.

Toepassingen[bewerken]

Holmium(III)oxide wordt gebruikt als kleurstof bij het kleuren van glas en van zirkonia, zodat een gele tot rood-paarse kleur wordt verkregen.[3]

Glas dat holium(III)oxide bevat of oplossingen van holium(III)oxide (in waterstofperchloraat) bezitten zeer scherpe absorptiepieken in het spectrale gebied van 200 tot 900 nanometer, met een onzekerheid van 0,2 nanometer. Derhalve wordt een dergelijke oplossing in een kwartscuvet gebruikt als optische standaard door spectrofotometers.[4][5]

Verder wordt holmium(III)oxide ingezet als lasermateriaal en specifieke katalysator. Holmiumlasers werken bij een golflengte van ongeveer 2,08 micrometer en worden aangewend in de geneeskunde, omdat ze niet schadelijk zijn voor de ogen.[6]

Externe links[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties
  1. (en) T. Wiktorczyk (2002) - Preparation and optical properties of holmium oxide thin films, Thin Solid Films, 405 (1), pp. 238-242
  2. (en) Y. Su, G. Li, X. Chen, J. Liu & L. Li (2008) - Hydrothermal Synthesis of GdVO4:Ho3+ Nanorods with a Novel White-light Emission, Chemistry Letters, 37 (7), p. 762
  3. (en) Cubic Zirconia, Geology Rocks (2007)
  4. (en) R.P. MacDonald (1964) - Uses for a Holmium Oxide Filter in Spectrophotometry, Clinical Chemistry, 10 (12), pp. 1117–1120
  5. (en) J.C. Travis, J.C. Zwinkels, F. Mercader, A. Ruíz, E.A. Early, M.V. Smith, M. Noël, M. Maley, G.W. Kramer, K.L. Eckerle & D.L. Duewer (2002) - An International Evaluation of Holmium Oxide Solution Reference Materials for Wavelength Calibration in Molecular Absorption Spectrophotometry, Analytical Chemistry, 74 (14), pp. 3408-3415
  6. (en) Y.Y. Kalisky (2006) - The physics and engineering of solid state lasers, SPIE Press, p. 125 - ISBN 081946094X