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氧化钬

一月 30, 2023

氧化钬，又称三氧化二钬，化学式Ho2O3，是稀土元素钬与氧元素组成的化合物，与氧化镝并为已知顺磁性最强的物质之一。氧化钬是氧化铒矿物的成分之一。天然状态下，氧化钬常与镧系元素的三价氧化物共存，需要专门方法才能将其分离。氧化钬可用于制备特殊颜色的玻璃。含有氧化钬的玻璃和溶液的可见吸收光谱有一系列尖锐的峰，因此传统上用作分光光谱仪校准用标准。

氧化钬
IUPAC名
Holmium(III) oxide
别名 Holmium oxide, Holmia
识别
CAS号 12055-62-8  
PubChem 4232365
ChemSpider 3441223
SMILES
InChI
InChIKey JYTUFVYWTIKZGR-VLHOCPAZAL
EINECS 235-015-3
性质
化学式 Ho2O3
摩尔质量 377.86 g·mol−1
精确质量 377.845382204 g mol-1
外观 浅黄色不透明的晶体
密度 8.41 g cm-3
熔点 2415 °C（2688 K）
沸点 3900 °C（4173 K）
能隙 5.3 eV [1] eV
折光度n
D 		1.8 [1]
结构
晶体结构 立方晶系, cI80
空间群 Ia-3, No. 206
热力学
ΔfHm⦵298K -1880.7 kJ mol-1
S⦵298K 158.2 J mol-1 K-1
热容 115.0 J mol-1 K-1
危险性
安全术语 S：S22, S24/25
MSDS External MSDS
相关物质
相关化学品 氧化钐
氧化铕
氧化镥
氧化钷
三氧化二铽
氧化铥
若非注明，所有数据均出自一般条件（25 ℃，100 kPa）下。

性质

 
粉红色的氧化钬(III)

外观

依光照条件，氧化钬有相当显著的颜色变化。日光照射下为浅黄色，三原色光源下，呈强橘红色，与同样光照下的氧化铒几乎无法区分，这与它的明锐的磷光发射带有关 [2]。氧化钬具有宽达5.3 eV的带隙[1]，因此，本应无色。氧化钬的黄色是大量的晶格缺陷（比如氧空位）和Ho3+的内转换造成的[2]。

晶体结构

 
Ho2O3在室温下沿立方轴的结构，红色原子为氧原子

氧化钬晶体属于立方晶系，但结构更为复杂，每个单胞有许多原子，晶格常数较大，为1.06 nm。这种结构是重稀土元素的氧化物的典型结构，比如 Tb2O3, Dy2O3, Er2O3, Tm2O3, Yb2O3和Lu2O3。氧化钬的热膨胀系数相对较大，达7.4 µm/°C[3]。

反应

氧化钬与盐酸或氯化铵反应，生成氯化钬：[4]

Ho2O3 + 6 NH4Cl → 2 HoCl3 + 6 NH3 + 3 H2O

历史

钬（Holmia，为斯德哥尔摩的拉丁名）是1878年由马克·德拉方丹和雅克-路易斯·索雷（英语：Jacques-Louis Soret）发现的，他们当时注意到一种未知元素的异常的吸收光谱带[5][6]。1878年末，佩尔·特奥多尔·克里夫（英语：Per Teodor Cleve）也在氧化铒研究中独立发现了这种元素[7][8]。

利用化学家卡尔·古斯塔夫·莫桑德（英语：Carl Gustaf Mosander）发展的方法，克里夫清理出了氧化铒中的杂质，杂质中有棕色和绿色两种杂质，他把棕色物质以其家乡斯德哥尔摩命名为“钬”（holmia），把绿色物质命名为“铥”（thulia）。后来发现，他分离出的其实分别是氧化钬和氧化铥。[9]

矿体赋存

 
硅铍钇矿

氧化钬以痕量存在于硅铍钇矿、磷铈镧矿和其他稀土矿中。钬金属在空气中会立即氧化，因此天然钬与钬是同意语。钬在地球上的丰度为1.4 mg/kg，各元素中排第56位[10]。钬矿主要分布中国、美国、巴西、印度、斯里兰卡和澳大利亚，总储量估算为400,000吨[10]。

工业生产

氧化钬典型的提取过程简述如下：矿物压碎研磨。反复使用电磁选矿法，从磷铈镧矿中把氧化钬分离出来。选矿之后，用热的浓硫酸处理，产生可溶于水的几种稀土元素的硫酸盐。酸性滤液用氢氧化钠部分中和至pH值在3-4之间。钍会以氢氧化物的形式沉淀出来。然后，溶液以草酸铵处理，把稀土盐转化为不溶的草酸盐。通过退火，草酸盐转化为氧化物，将氧化物溶于硝酸，主要成分铈的氧化物不溶于硝酸，这样就把铈分离了出来。

将氧化钬从稀土元素里分离出来的最高效的方法是离子交换法。稀土离子被吸附到合适的离子交换树脂上，然后用合适的络合剂，如柠檬酸铵或氨三乙酸，把稀土离子选择性冲洗出来[4]。

应用

 
4%的氧化钬溶于10%的高氯酸，永久融合入石英比色皿，可作为光学校准用标准

氧化钬可用作苏联钻和玻璃的黄、红着色剂[11]。含有氧化钬的玻璃和氧化钬溶液（常为高氯酸溶液）在 200-900 nm范围内的光谱有明锐的吸收峰，因此可用作光谱仪校准用标准[12][13]，并且已经商业化[14]。如其他稀土元素一样，氧化钬也用作特种催化剂、磷光体和激光材料。钬激光波长约为2.08 μm，可以是脉冲也可以是连续光。这种激光对眼无害，可用于医学、光学雷达、风速测量和大气监测。[15]

对健康的影响

氧化钬不是太危险，但反复过量接触会引起肉芽肿瘤（英语：granuloma）和血红蛋白血症（英语：hemoglobinemia）。氧化钬具有低口服毒性、皮肤毒性和吸入毒性，无刺激性。口服半数致死量大于1g每千克体重。[16]

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Wiktorczyk, T. Preparation and optical properties of holmium oxide thin films. Thin Solid Films. 2002, 405: 238. doi:10.1016/S0040-6090(01)01760-6. 
  2. ^ 2.0 2.1 Su, Yiguo; Li, Guangshe; Chen, Xiaobo; Liu, Junjie; Li, Liping. Hydrothermal Synthesis of GdVO4:Ho3+ Nanorods with a Novel White-light Emission. Chemistry Letters. 2008, 37 (7): 762. doi:10.1246/cl.2008.762. 
  3. ^ Singh, H; Dayal, B. Precise determination of the lattice parameters of holmium and erbium sesquioxides at elevated temperatures. Journal of the Less Common Metals. 1969, 18 (2): 172. doi:10.1016/0022-5088(69)90137-4. 
  4. ^ 4.0 4.1 Patnaik, Pradyot. Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill. 2003: 340;445 [2009-06-06]. ISBN 0-07-049439-8. 
  5. ^ Jacques-Louis Soret. Sur les spectres d'absorption ultra-violets des terres de la gadolinite. Comptes rendus de l'Académie des sciences. 1878, 87: 1062 [2015-01-19]. （原始内容于2014-08-24）. 
  6. ^ Jacques-Louis Soret. Sur le spectre des terres faisant partie du groupe de l'yttria. Comptes rendus de l'Académie des sciences. 1879, 89: 521 [2015-01-19]. （原始内容于2014-08-24）. 
  7. ^ Per Teodor Cleve. Sur deux nouveaux éléments dans l'erbine. Comptes rendus de l'Académie des sciences. 1879, 89: 478 [2015-01-19]. （原始内容于2014-08-24）. 
  8. ^ Per Teodor Cleve. Sur l'erbine. Comptes rendus de l'Académie des sciences. 1879, 89: 708 [2015-01-19]. （原始内容于2014-08-24）. 
  9. ^ John Emsley. Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements. US: Oxford University Press. 2001: 180–181. ISBN 0-19-850341-5. 
  10. ^ 10.0 10.1 John Emsley. Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements. US: Oxford University Press. 2001: 181–182. ISBN 0-19-850341-5. 
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  15. ^ Yehoshua Y. Kalisky. The physics and engineering of solid state lasers. SPIE Press. 2006: 125. ISBN 0-8194-6094-X. 
  16. ^ (PDF). [2009-06-06]. （原始内容 (PDF)存档于2008-03-09）. 

一月 30, 2023
氧化钬, 又称三氧化二钬, 化学式ho2o3, 是稀土元素钬与氧元素组成的化合物, 与氧化镝并为已知顺磁性最强的物质之一, 是氧化铒矿物的成分之一, 天然状态下, 常与镧系元素的三价氧化物共存, 需要专门方法才能将其分离, 可用于制备特殊颜色的玻璃, 含有的玻璃和溶液的可见吸收光谱有一系列尖锐的峰, 因此传统上用作分光光谱仪校准用标准, iupac名holmium, oxide别名, holmium, oxide, holmia识别cas号, 12055, pubchem, 4232365chemspider, 3. 氧化钬 又称三氧化二钬 化学式Ho2O3 是稀土元素钬与氧元素组成的化合物 与氧化镝并为已知顺磁性最强的物质之一 氧化钬是氧化铒矿物的成分之一 天然状态下 氧化钬常与镧系元素的三价氧化物共存 需要专门方法才能将其分离 氧化钬可用于制备特殊颜色的玻璃 含有氧化钬的玻璃和溶液的可见吸收光谱有一系列尖锐的峰 因此传统上用作分光光谱仪校准用标准 氧化钬IUPAC名Holmium III oxide别名 Holmium oxide Holmia识别CAS号 12055 62 8 PubChem 4232365ChemSpider 3441223SMILES O Ho O Ho O InChI 1 2Ho 3O rHo2O3 c3 1 5 2 4InChIKey JYTUFVYWTIKZGR VLHOCPAZALEINECS 235 015 3性质化学式 Ho2O3摩尔质量 377 86 g mol 1精确质量 377 845382204 g mol 1外观 浅黄色不透明的晶体密度 8 41 g cm 3熔点 2415 C 2688 K 沸点 3900 C 4173 K 能隙 5 3 eV 1 eV折光度nD 1 8 1 结构晶体结构 立方晶系 cI80空间群 Ia 3 No 206热力学DfHm 298K 1880 7 kJ mol 1S 298K 158 2 J mol 1 K 1热容 115 0 J mol 1 K 1危险性安全术语 S S22 S24 25MSDS External MSDS相关物质相关化学品 氧化钐氧化铕氧化镥氧化钷三氧化二铽氧化铥若非注明 所有数据均出自一般条件 25 100 kPa 下 目录 1 性质 1 1 外观 1 2 晶体结构 1 3 反应 2 历史 3 矿体赋存 4 工业生产 5 应用 6 对健康的影响 7 参考资料性质 编辑 粉红色的氧化钬 III 外观 编辑 依光照条件 氧化钬有相当显著的颜色变化 日光照射下为浅黄色 三原色光源下 呈强橘红色 与同样光照下的氧化铒几乎无法区分 这与它的明锐的磷光发射带有关 2 氧化钬具有宽达5 3 eV的带隙 1 因此 本应无色 氧化钬的黄色是大量的晶格缺陷 比如氧空位 和Ho3 的内转换造成的 2 晶体结构 编辑 Ho2O3在室温下沿立方轴的结构 红色原子为氧原子 氧化钬晶体属于立方晶系 但结构更为复杂 每个单胞有许多原子 晶格常数较大 为1 06 nm 这种结构是重稀土元素的氧化物的典型结构 比如 Tb2O3 Dy2O3 Er2O3 Tm2O3 Yb2O3和Lu2O3 氧化钬的热膨胀系数相对较大 达7 4 µm C 3 反应 编辑 氧化钬与盐酸或氯化铵反应 生成氯化钬 4 Ho2O3 6 NH4Cl 2 HoCl3 6 NH3 3 H2O历史 编辑钬 Holmia 为斯德哥尔摩的拉丁名 是1878年由马克 德拉方丹和雅克 路易斯 索雷 英语 Jacques Louis Soret 发现的 他们当时注意到一种未知元素的异常的吸收光谱带 5 6 1878年末 佩尔 特奥多尔 克里夫 英语 Per Teodor Cleve 也在氧化铒研究中独立发现了这种元素 7 8 利用化学家卡尔 古斯塔夫 莫桑德 英语 Carl Gustaf Mosander 发展的方法 克里夫清理出了氧化铒中的杂质 杂质中有棕色和绿色两种杂质 他把棕色物质以其家乡斯德哥尔摩命名为 钬 holmia 把绿色物质命名为 铥 thulia 后来发现 他分离出的其实分别是氧化钬和氧化铥 9 矿体赋存 编辑 硅铍钇矿 氧化钬以痕量存在于硅铍钇矿 磷铈镧矿和其他稀土矿中 钬金属在空气中会立即氧化 因此天然钬与钬是同意语 钬在地球上的丰度为1 4 mg kg 各元素中排第56位 10 钬矿主要分布中国 美国 巴西 印度 斯里兰卡和澳大利亚 总储量估算为400 000吨 10 工业生产 编辑氧化钬典型的提取过程简述如下 矿物压碎研磨 反复使用电磁选矿法 从磷铈镧矿中把氧化钬分离出来 选矿之后 用热的浓硫酸处理 产生可溶于水的几种稀土元素的硫酸盐 酸性滤液用氢氧化钠部分中和至pH值在3 4之间 钍会以氢氧化物的形式沉淀出来 然后 溶液以草酸铵处理 把稀土盐转化为不溶的草酸盐 通过退火 草酸盐转化为氧化物 将氧化物溶于硝酸 主要成分铈的氧化物不溶于硝酸 这样就把铈分离了出来 将氧化钬从稀土元素里分离出来的最高效的方法是离子交换法 稀土离子被吸附到合适的离子交换树脂上 然后用合适的络合剂 如柠檬酸铵或氨三乙酸 把稀土离子选择性冲洗出来 4 应用 编辑 4 的氧化钬溶于10 的高氯酸 永久融合入石英比色皿 可作为光学校准用标准 氧化钬可用作苏联钻和玻璃的黄 红着色剂 11 含有氧化钬的玻璃和氧化钬溶液 常为高氯酸溶液 在 200 900 nm范围内的光谱有明锐的吸收峰 因此可用作光谱仪校准用标准 12 13 并且已经商业化 14 如其他稀土元素一样 氧化钬也用作特种催化剂 磷光体和激光材料 钬激光波长约为2 08 mm 可以是脉冲也可以是连续光 这种激光对眼无害 可用于医学 光学雷达 风速测量和大气监测 15 对健康的影响 编辑氧化钬不是太危险 但反复过量接触会引起肉芽肿瘤 英语 granuloma 和血红蛋白血症 英语 hemoglobinemia 氧化钬具有低口服毒性 皮肤毒性和吸入毒性 无刺激性 口服半数致死量大于1g每千克体重 16 参考资料 编辑 1 0 1 1 1 2 Wiktorczyk T Preparation and optical properties of holmium oxide thin films Thin Solid Films 2002 405 238 doi 10 1016 S0040 6090 01 01760 6 2 0 2 1 Su Yiguo Li Guangshe Chen Xiaobo Liu Junjie Li Liping Hydrothermal Synthesis of GdVO4 Ho3 Nanorods with a Novel White light Emission Chemistry Letters 2008 37 7 762 doi 10 1246 cl 2008 762 Singh H Dayal B Precise determination of the lattice parameters of holmium and erbium sesquioxides at elevated temperatures Journal of the Less Common Metals 1969 18 2 172 doi 10 1016 0022 5088 69 90137 4 4 0 4 1 Patnaik Pradyot Handbook of Inorganic Chemical Compounds McGraw Hill 2003 340 445 2009 06 06 ISBN 0 07 049439 8 Jacques Louis Soret Sur les spectres d absorption ultra violets des terres de la gadolinite Comptes rendus de l Academie des sciences 1878 87 1062 2015 01 19 原始内容存档于2014 08 24 Jacques Louis Soret Sur le spectre des terres faisant partie du groupe de l yttria Comptes rendus de l Academie des sciences 1879 89 521 2015 01 19 原始内容存档于2014 08 24 Per Teodor Cleve Sur deux nouveaux elements dans l erbine Comptes rendus de l Academie des sciences 1879 89 478 2015 01 19 原始内容存档于2014 08 24 Per Teodor Cleve Sur l erbine Comptes rendus de l Academie des sciences 1879 89 708 2015 01 19 原始内容存档于2014 08 24 John Emsley Nature s building blocks an A Z guide to the elements US Oxford University Press 2001 180 181 ISBN 0 19 850341 5 10 0 10 1 John Emsley Nature s building blocks an A Z guide to the elements US Oxford University Press 2001 181 182 ISBN 0 19 850341 5 Cubic zirconia 2009 06 06 原始内容存档于2009 04 24 R P MacDonald Uses for a Holmium Oxide Filter in Spectrophotometry PDF Clinical Chemistry 1964 10 12 1117 20 2015 01 20 PMID 14240747 原始内容 PDF 存档于2011 12 05 Travis John C Zwinkels JC Mercader F Ruiz A Early EA Smith MV Noel M Maley M et al An International Evaluation of Holmium Oxide Solution Reference Materials for Wavelength Calibration in Molecular Absorption Spectrophotometry Analytical Chemistry 2002 74 14 3408 15 PMID 12139047 doi 10 1021 ac0255680 Holmium Glass Filter for Spectrophotometer Calibration 2009 06 06 原始内容存档于2010 03 14 Yehoshua Y Kalisky The physics and engineering of solid state lasers SPIE Press 2006 125 ISBN 0 8194 6094 X External MSDS PDF 2009 06 06 原始内容 PDF 存档于2008 03 09 取自 https zh wikipedia org w index php title 氧化钬 amp oldid 61613870, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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