O hólmio é um elemento metálico pertencente ao bloco F da tabela periódica, especificamente para o período de lantanídeos. É, portanto, um membro das terras raras, junto com érbio, ítrio, disprósio e itérbio. Todos eles formam uma série de minerais (xenotima ou gadolinita) difíceis de separar pelos métodos químicos convencionais..
Seu símbolo químico é Ho, tendo um número atômico de 67, e sendo menos abundante do que seus vizinhos disprósio (66Dy) e érbio (68Er). Diz-se então que obedece à regra de Oddo-Harkins. O hólmio é um daqueles metais raros que quase ninguém sabe ou suspeita de sua existência; mesmo entre os químicos, não é mencionado com muita frequência.
No campo da medicina, o hólmio é conhecido pelo uso de seu laser em cirurgias para combater doenças da próstata. Também representa o material promissor para a fabricação de eletroímãs e computadores quânticos, devido às suas propriedades magnéticas incomuns..
Os compostos trivalentes de hólmio, Ho3+, Têm a particularidade de apresentarem uma cor dependente da luz com que são irradiados. Se for fluorescente, a cor desses compostos muda de amarelo para rosa. Da mesma forma, acontece com suas soluções.
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A descoberta do hólmio é atribuída a dois químicos suíços, Marc Delafontaine e Jacques-Louis Soret, que em 1878 o detectaram espectroscopicamente enquanto analisavam minerais de terras raras em Genebra. Eles o chamaram de elemento X.
Apenas um ano depois, em 1879, o químico sueco Per Teodor Cleve conseguiu separar o óxido de hólmio a partir de érbia, óxido de érbio (ErdoisOU3) Esse óxido, contaminado por outras impurezas, apresentava uma cor marrom, que ele chamou de 'holmia', que significa Estocolmo em latim.
Da mesma forma, Cleve obteve outro material de cor verde: 'thulia', que vem a ser óxido de túlio. O problema dessa descoberta é que nenhum dos três químicos conseguiu obter uma amostra suficientemente pura de óxido de hólmio, já que estava contaminado por átomos de disprósio, outro metal lantanídeo..
Somente em 1886 o industrioso químico francês Paul Lecoq de Boisbaudran isolou o óxido de hólmio por precipitação fracionada. Este óxido mais tarde passou por reações químicas para produzir sais de hólmio, que foram reduzidos em 1911 pelo químico sueco Otto Holmberg; e assim, as primeiras amostras de hólmio metálico apareceram.
No entanto, atualmente os íons de hólmio, Ho3+, são extraídos por cromatografia de troca iônica, em vez de recorrer a reações convencionais.
Metal prateado, macio, dúctil e maleável.
67 (67Ho)
164,93 g / mol
1461 ºC
2600 ºC
À temperatura ambiente: 8,79 g / cm3
Apenas quando derrete ou derrete: 8,34 g / cm3
17 kJ / mol
251 kJ / mol
27,15 J / (mol K)
1,23 na escala de Pauling
Primeiro: 581,0 kJ / mol (Ho+ gasoso)
Segundo: 1140 kJ / mol (Hodois+ gasoso)
Terceiro: 2204 kJ / mol (Ho3+ gasoso)
16,2 W / (m K)
814 nΩ m
O hólmio pode ocorrer em seus compostos com os seguintes números ou estados de oxidação: 0, +1 (Ho+), +2 (Hodois+) e +3 (Ho3+) De todos eles, o +3 é de longe o mais comum e estável. Portanto, o hólmio é um metal trivalente, formando compostos (iônicos ou parcialmente iônicos) onde participa como íon Ho.3+.
Por exemplo, nos seguintes compostos, o hólmio tem um número de oxidação de +3: HodoisOU3 (Hodois3+OU3dois-), Ho (OH)3, HoI3 (Ho3+eu3-) e Hodois(SW4)3.
The Ho3+ e suas transições eletrônicas são responsáveis por que os compostos desse metal apareçam nas cores marrom-amarelo. No entanto, quando são irradiados com luz fluorescente, eles ficam rosa. O mesmo vale para suas soluções.
O hólmio ocorre na natureza como um único isótopo estável: 165Ho (abundância de 100%). No entanto, existem radioisótopos artificiais com meias-vidas longas. Entre eles temos:
-163Ho (t1/2 = 4.570 anos)
-164Ho (t1/2 = 29 minutos)
-166Ho (t1/2 = 26.763 horas)
-167Ho (t1/2 = 3,1 horas)
O hólmio é um metal paramagnético, mas pode se tornar ferromagnético a uma temperatura de 19 K, exibindo propriedades magnéticas muito fortes. É caracterizada por ter também o momento magnético (10,6 μB) maior entre todos os elementos químicos, bem como permeabilidade magnética incomum.
O hólmio é um metal que não enferruja muito rapidamente em condições normais, por isso leva tempo para perder o brilho. Porém, quando aquecido com isqueiro fica amarelado, devido à formação de uma camada de óxido:
4 Ho + 3 Odois → 2 HodoisOU3
Reage com ácidos diluídos ou concentrados para produzir seus respectivos sais (nitratos, sulfatos, etc.). No entanto, e surpreendentemente, não reage com o ácido fluorídrico, uma vez que uma camada de HoF3 protege da degradação.
Holmium também reage com todos os halogênios para produzir seus respectivos haletos (HoF3, HoCl3, HoBr3 e HoI3).
O hólmio se cristaliza em uma estrutura hexagonal compacta, hcp (hexagonal fechado). Em tese, os átomos de Ho permanecem coesos graças à ligação metálica formada pelos elétrons de seus orbitais 4f, de acordo com sua configuração eletrônica:
[Xe] 4fonze 6sdois
Essas interações, bem como o arranjo energético de seus elétrons, definem as propriedades físicas do hólmio. Nenhum outro alótropo ou polimorfo é conhecido para este metal, nem mesmo sob alta pressão.
O átomo de hólmio é um bom absorvedor de nêutrons, por isso ajuda a controlar o desenvolvimento de reações nucleares.
Soluções de óxido de hólmio são usadas para calibrar espectrofotômetros, porque seu espectro de absorção permanece constante quase sempre, independentemente das impurezas que contenha. Ele também mostra bandas agudas muito características associadas com o átomo de hólmio, e não com seus compostos..
Os átomos de hólmio são capazes de fornecer coloração avermelhada ao vidro e às gemas cúbicas de zircônia artificiais.
Em temperaturas extremamente baixas (30 K ou menos), o hólmio exibe propriedades magnéticas interessantes, que são usadas para fazer eletroímãs poderosos, onde ajuda a concentrar o campo magnético resultante..
Esses materiais magnéticos são destinados à ressonância magnética nuclear; para o desenvolvimento de discos rígidos, com memórias que oscilam na ordem dos petabytes ou terabytes; e possivelmente para a fabricação de computadores quânticos.
Um cristal de granada de ítrio-alumínio (YAG) pode ser dopado com átomos de hólmio para emitir radiação cujo comprimento de onda é 2 µm; ou seja, temos um laser de hólmio. Graças a ela, o tecido tumoral pode ser cortado com precisão sem causar sangramento, já que a energia fornecida cauteriza as feridas imediatamente.
Este laser tem sido usado repetidamente em cirurgias de próstata e dentais, bem como para eliminar células cancerosas e pedras nos rins.
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