HOLMIUM: SEJARAH, SIFAT, STRUKTUR KIMIA DAN KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The holmium adalah elemen logam milik blok f tabel periodik, khusus untuk periode lantanida. Oleh karena itu, ia merupakan anggota tanah jarang, bersama dengan erbium, yttrium, dysprosium dan ytterbium. Semua ini membentuk serangkaian mineral (xenotime atau gadolinite) yang sulit dipisahkan dengan metode kimia konvensional.

Simbol kimianya adalah Ho, memiliki nomor atom 67, dan kurang melimpah dibandingkan tetangganya dysprosium ( ₆₆ Dy) dan erbium ( ₆₈ Er). Kemudian dikatakan bahwa ia mematuhi aturan Oddo-Harkin. Holmium adalah salah satu logam langka yang hampir tidak diketahui atau dicurigai keberadaannya; bahkan di antara ahli kimia, jarang sekali disebutkan.

Sampel ultra murni dari logam holmium. Sumber: Gambar Elemen Kimia Resolusi Tinggi

Di bidang kedokteran, holmium dikenal karena penggunaan lasernya dalam operasi untuk memerangi penyakit prostat. Ini juga mewakili bahan yang menjanjikan untuk pembuatan elektromagnet dan komputer kuantum, karena sifat magnetnya yang tidak biasa.

Senyawa holmium trivalen, Ho ³⁺ , memiliki kekhususan dalam menunjukkan warna yang bergantung pada cahaya yang diradiasi. Jika fluoresen, warna senyawa ini berubah dari kuning menjadi merah muda. Dengan cara yang sama, itu terjadi dengan solusinya.

Sejarah

Penemuan holmium dikaitkan dengan dua ahli kimia Swiss, Marc Delafontaine dan Jacques-Louis Soret, yang pada tahun 1878 mendeteksinya secara spektroskopi saat menganalisis mineral tanah jarang di Jenewa. Mereka menyebutnya elemen X.

Hanya satu tahun kemudian, pada tahun 1879, ahli kimia Swedia Per Teodor Cleve berhasil memisahkan oksida holmium mulai dari erbia, erbium oksida (Er ₂ O ₃ ). Oksida ini, yang terkontaminasi oleh kotoran lain, menunjukkan warna coklat, yang dinamai 'holmia', yang berarti Stockholm dalam bahasa Latin.

Selain itu, Cleve memperoleh bahan hijau lain: 'thulia', yaitu thulium oksida. Masalah dengan penemuan ini adalah bahwa tidak satupun dari tiga ahli kimia tersebut dapat memperoleh sampel holmium oksida yang cukup murni, karena telah terkontaminasi oleh atom disprosium, logam lantanida lainnya.

Baru pada tahun 1886, ahli kimia Prancis pekerja keras, Paul Lecoq de Boisbaudran, mengisolasi holmium oksida dengan presipitasi fraksional. Oksida ini kemudian mengalami reaksi kimia untuk menghasilkan garam holmium, yang direduksi pada tahun 1911 oleh ahli kimia Swedia Otto Holmberg; dan dengan demikian, sampel pertama dari logam holmium muncul.

Namun, saat ini ion holmium, Ho ³⁺ , diekstraksi dengan kromatografi penukar ion, alih-alih menggunakan reaksi konvensional.

Sifat Holmium

Penampilan fisik

Logam keperakan, lembut, ulet, dan mudah dibentuk.

Nomor atom

67 ( ₆₇ Ho)

Masa molar

164,93 g / mol

Titik lebur

1461 ºC

Titik didih

2600 ºC

Massa jenis

Pada suhu kamar: 8,79 g / cm ³

Hanya ketika meleleh atau mencair: 8.34 g / cm ³

Panas fusi

17 kJ / mol

Panas penguapan

251 kJ / mol

Kapasitas panas molar

27,15 J / (mol K)

Elektronegativitas

1,23 pada skala Pauling

Energi ionisasi

Pertama: 581.0 kJ / mol (Ho ⁺ gas)

Kedua: 1140 kJ / mol (Ho ²⁺ gas)

Ketiga: 2204 kJ / mol (Ho ³⁺ gas)

Konduktivitas termal

16,2 W / (m K)

Resistivitas listrik

814 nΩ m

Bilangan oksidasi

Holmium dapat terjadi dalam senyawanya dengan bilangan atau bilangan oksidasi berikut: 0, +1 (Ho ⁺ ), +2 (Ho ²⁺ ) dan +3 (Ho ³⁺ ). Dari semuanya, +3 sejauh ini adalah yang paling umum dan stabil. Oleh karena itu, holmium adalah logam trivalen, membentuk senyawa (ionik atau sebagian ionik) di mana ia berpartisipasi sebagai ion Ho ³⁺ .

Misalnya, pada senyawa berikut, holmium memiliki bilangan oksidasi +3: Ho ₂ O ₃ (Ho ₂ ³⁺ O ₃ ^2- ), Ho (OH) ₃ , HoI ₃ (Ho ³⁺ I ₃ ^- ) dan Ho ₂ (SO ₄ ) ₃ .

Ho ³⁺ dan transisi elektroniknya bertanggung jawab atas senyawa logam ini untuk memunculkan warna coklat-kuning. Namun, jika disinari dengan cahaya fluoresen, warnanya menjadi merah muda. Hal yang sama berlaku untuk solusi mereka.

Isotop

Holmium berada di alam sebagai isotop stabil tunggal: ¹⁶⁵ Ho (kelimpahan 100%). Namun, ada radioisotop buatan manusia dengan umur paruh yang panjang. Di antara mereka, kami memiliki:

- ¹⁶³ Ho (t _1/2 = 4570 tahun)

- ¹⁶⁴ Ho (t _1/2 = 29 menit)

- ¹⁶⁶ Ho (t _1/2 = 26.763 jam)

- ¹⁶⁷ Ho (t _1/2 = 3,1 jam)

Urutan dan momen magnetis

Holmium adalah logam paramagnetik, tetapi dapat menjadi feromagnetik pada suhu 19 K, menunjukkan sifat magnet yang sangat kuat. Hal ini juga ditandai dengan memiliki momen magnet terbesar (10,6 μ _B ) di antara semua elemen kimia, serta permeabilitas magnet yang tidak biasa.

Reaktivitas

Holmium adalah logam yang tidak berkarat terlalu cepat dalam kondisi normal, sehingga butuh waktu lama untuk kehilangan kilaunya. Namun, ketika dipanaskan dengan korek api, warnanya menjadi kekuningan, karena pembentukan lapisan oksida:

4 Ho + 3 O ₂ → 2 Ho ₂ O ₃

Bereaksi dengan asam encer atau pekat untuk menghasilkan garamnya masing-masing (nitrat, sulfat, dll.). Namun dan yang mengejutkan, ia tidak bereaksi dengan asam fluorida, karena lapisan HoF ₃ melindunginya dari degradasi.

Holmium juga bereaksi dengan semua halogen untuk menghasilkan halida masing-masing (HoF ₃ , HoCl ₃ , HoBr ₃ dan HoI ₃ ).

Struktur kimia

Holmium mengkristal menjadi struktur heksagonal kompak, hcp (heksagonal tertutup rapat). Secara teori, atom Ho tetap kohesif berkat ikatan logam yang dibentuk oleh elektron dari orbital 4fnya, menurut konfigurasi elektroniknya:

4f ¹¹ 6s ²

Interaksi seperti itu, serta pengaturan energi elektronnya, menentukan sifat fisik holmium. Tidak ada alotrop atau polimorf lain yang diketahui logam ini, bahkan di bawah tekanan tinggi.

Aplikasi

Reaksi nuklir

Atom holmium adalah penyerap neutron yang baik, itulah sebabnya atom ini membantu mengontrol perkembangan reaksi nuklir.

Spektroskopi

Larutan oksida Holmium digunakan untuk mengkalibrasi spektrofotometer, karena spektrum penyerapannya hampir selalu konstan, terlepas dari pengotor yang dikandungnya. Ini juga menunjukkan pita tajam yang sangat khas yang terkait dengan atom holmium, dan bukan dengan senyawanya.

Pewarna

Atom Holmium mampu memberikan warna kemerahan pada kaca dan permata zirkonia kubik buatan.

Magnet

Pada suhu yang sangat rendah (30K atau kurang), holmium menunjukkan sifat magnet yang menarik, yang digunakan untuk membuat elektromagnet yang kuat, yang membantu memusatkan medan magnet yang dihasilkan.

Bahan magnetis semacam itu ditujukan untuk resonansi magnetis nuklir; untuk pengembangan hard drive, dengan memori yang berosilasi dalam urutan petabyte atau terabyte; dan mungkin untuk pembuatan komputer kuantum.

Laser Holmium

Kristal yttrium-aluminium garnet (YAG) dapat didoping dengan atom holmium untuk memancarkan radiasi dengan panjang gelombang 2 µm; yaitu, kami memiliki laser holmium. Berkat itu, jaringan tumor dapat dipotong dengan tepat tanpa menyebabkan perdarahan, karena energi yang disuplai membakar luka dengan segera.

Laser ini telah digunakan berulang kali dalam operasi prostat dan gigi, serta untuk menghilangkan sel kanker dan batu ginjal.

Referensi

1. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Holmium. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
3. Royal Society of Chemistry. (2020). Tabel periodik: Holmium. Diperoleh dari: rsc.org
4. Dr Doug Stewart. (2020). Fakta Unsur Holmium / Kimia. Diperoleh dari: chemicool.com
5. Steve Gagnon. (sf). Unsur Holmium. Diperoleh dari: education.jlab.org
6. Editor Encyclopaedia Britannica. (03 April 2019). Holmium. Encyclopædia Britannica. Diperoleh dari: britannica.com
7. Judy Lynn Mohn Rosebrook. (2020). Holmium. Diperoleh dari: utoledo.edu