酸化ホルミウム(III)

酸化ホルミウム(III)
	周囲光および三原色光下での酸化ホルミウム(III)のサンプル
名称
	IUPAC名酸化ホルミウム(III)
	その他の名称酸化ホルミウム、ホルミア
識別番号
CAS番号	12055-62-8 はい;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像; インタラクティブ画像;
ケムスパイダー	3441223 はい;
ECHA情報カード	100.031.820
EC番号	235-015-3;
PubChem CID	4232365;
UNII	6A1MAM6A4J はい;
コンプトックスダッシュボード（EPA）	DTXSID30894772;
	InChI InChI=1S/2Ho.3O はいキー: JYTUFVYWTIKZGR-UHFFFAOYSA-N はい; InChI=1/2Ho.3O/rHo2O3/c3-1-5-2-4 凡例：JYTUFVYWTIKZGR-VLHOCPAZAL;
	スマイルズ [O][Ho]O[Ho][O]; O=[Ho]O[Ho]=O;
性質
化学式	ホウ素2O3
モル質量	377.858 g·mol
外観	淡黄色の不透明な粉末。
密度	8.41 g cm -3
融点	2,415℃ (4,379 °F; 2,688 K)
沸点	3,900℃ (7,050℉; 4,170 K)
バンドギャップ	5.3eV
磁化率（χ）	+88,100·10 −6 cm 3 /モル
屈折率（nD ）	1.8
構造
結晶構造	立方晶系、cI80
空間群	Ia-3、No. 206
熱化学
熱容量（℃）	115.0 J モル−1 K −1
標準; モルエントロピー（S⦵298 ）	158.2 J mol −1 K −1
; 標準生成エンタルピー（Δ f H ⦵ 298）	−1880.7 kJ モル−1
危険有害性
	GHSラベル
絵
警告語	警告
危険有害性情報	H319、H410
注意書き	P264、P273、P280、P305+P351+P338、P337+P313、P391、P501
安全データシート（SDS）	外部MSDS
関連化合物
その他の陰イオン	塩化ホルミウム(III)
その他の陽イオン	酸化ジスプロシウム(III) 酸化; エルビウム(III)
関連化合物	酸化ビスマス(III); 酸化ユウロピウム(III)、酸化; 金(III) ; 、酸化ランタン(III)、酸化; ルテチウム(III)、酸化; プラセオジム(III)、酸化; プロメチウム(III)、酸化; テルビウム(III)、酸化; タリウム(III)、酸化; ツリウム(III)
	特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。はい検証する（何ですか？）はいいいえ情報ボックスの参考資料

化合物

酸化ホルミウム(III)、または酸化ホルミウムは、希土類元素ホルミウムと酸素の化合物で、化学式はHo₂O₃_です_。酸化ジスプロシウム(III) (Dy₂O₃ ₎とともに、酸化ホルミウムは最も強力な常磁性物質として知られています。ホルミアとも呼ばれるこの酸化物は、エルビアと呼ばれる関連する酸化エルビウム鉱物の成分として存在します。通常、三価_{ランタノイド}の酸化物は自然界に共存しており、これらの成分を分離するには特殊な方法が必要です。酸化ホルミウムは、特殊な色ガラスの製造に使用されます。酸化ホルミウムを含むガラスと酸化ホルミウム溶液は、可視スペクトル範囲に一連の鋭い光吸収ピークを有します。そのため、これらは伝統的に分光光度計の便利な校正標準として使用されています

プロパティ

外観

酸化ホルミウムは、照明条件によってかなり劇的な色の変化を示します。日光の下では黄褐色です。三原色光の下では燃えるようなオレンジレッドで、同じ照明下での酸化エルビウムの見え方とほとんど区別がつきません。これは、蛍光体の鋭い発光帯に関係しています。^[2]酸化ホルミウムは5.3 eVの広いバンドギャップを持つため^{[1] 、無色に見えるはずです。黄色は、豊富な格子欠陥（酸素空孔など）に起因し、Ho3}⁺イオンにおける内部遷移に関連しています。^[2]

結晶構造

酸化ホルミウムは立方晶系でありながら複雑なビクスバイト構造を有し、単位格子あたりの原子数が多く、格子定数は1.06 nmと大きい。この構造は、Tb ₂ O ₃、Dy ₂ O ₃、Er _{2 O 3 、Tm}₂ O ₃、Yb ₂ O ₃ 、 Lu ₂ O _{3といった重希土類元素の酸化物に}_特徴的なものである。Ho ₂ O ₃の熱膨張係数も7.4 ×10 ⁻⁶ /°Cと比較的大きい。^[3]

化学

酸化ホルミウムを塩化水素または塩化アンモニウムで処理すると、対応する塩化ホルミウムが得られます。^[4]

Ho ₂ O ₃ + 6 NH ₄ Cl → 2 HoCl ₃ + 6 NH ₃ + 3 H ₂ O

酸化ホルミウム(III)は高温で硫化水素と反応して硫化ホルミウム(III)を形成することもできる。 ^[5]

歴史

ホルミウム（Holmia、ストックホルムのラテン語名）は、1878年にマルク・ドラフォンテーヌとジャック＝ルイ・ソレによって発見されました。彼らは当時未知だった元素（彼らはそれを「元素X」と呼びました）の異常な分光吸収帯に気づきました。 ^[6]^[7]その後1878年、ペル・テオドール・クレーベはエルビウム土（酸化エルビウム）の研究中に独立してこの元素を発見しました。^[8]^[9]

カール・グスタフ・モサンダーが開発した方法を用いて、クレーブはまずエルビアから既知の汚染物質をすべて除去しました。その結果、茶色と緑色の2つの新物質が生まれました。彼は茶色の物質をホルミア（クレーブの故郷ストックホルムのラテン語名にちなんで）、緑色の物質をツリア（Thulia）と名付けました。後にホルミアは酸化ホルミウム、ツリアは酸化ツリウムであることが判明しました。^[10]

産出

ホルミウムは空気中で容易に酸化されるため、自然界にホルミウムが存在するということは、ホルミアが存在することと同義です。酸化ホルミウムは、ガドリナイト、モナザイト、その他の希土類鉱物に微量に存在します。

製造

酸化ホルミウムの典型的な抽出プロセスは、次のように簡略化できます。鉱物混合物を粉砕します。モナザイトは磁性を持つため、電磁分離を繰り返すことで分離できます。分離後、熱濃硫酸で処理して、いくつかの希土類元素の水溶性硫酸塩を生成します。酸性濾液は水酸化ナトリウムでpH 3～4に部分的に中和されます。トリウムは水酸化物として溶液から沈殿し、除去されます。その後、溶液をシュウ酸アンモニウムで処理して、希土類元素を不溶性のシュウ酸塩に変換します。シュウ酸塩はアニールによって酸化物に変換されます。酸化物は、主成分の1つであるセリウムを除いた硝酸に溶解します。セリウムの酸化物はHNO ₃に不溶です

希土類元素からホルミウム酸化物を最も効率的に分離する方法はイオン交換です。このプロセスでは、希土類元素イオンは適切なイオン交換樹脂中に存在する水素、アンモニウム、または銅イオンとの交換反応によって樹脂に吸着されます。その後、希土類元素イオンはクエン酸アンモニウムやニトリロ三酢酸などの適切な錯化剤によって選択的に洗浄されます。^[4]

用途

光学校正標準として、10%過塩素酸中の4%酸化ホルミウム溶液を石英キュベットに恒久的に融合したもの

酸化ホルミウムは、キュービックジルコニアやガラスに用いられる着色剤の一つで、黄色や赤色に着色する。^[11]酸化ホルミウムを含むガラスや酸化ホルミウム溶液（通常は過塩素酸溶液）は、200～900 nmのスペクトル範囲に鋭い光吸収ピークを示す。そのため、分光光度計の校正標準として用いられており^[12]^[13]市販されている。^[14]他の希土類元素の酸化物の多くと同様に、酸化ホルミウムは特殊触媒、蛍光体、レーザー材料として用いられる。ホルミウムレーザーは、約2.08マイクロメートルの波長で、パルスまたは連続発振で動作する。このレーザーは目に安全であり、医療、ライダー、風速測定、大気モニタリングなどに用いられている。 ^[15]

健康への影響

酸化ホルミウム(III)は、他の多くの化合物と比較してそれほど危険ではありませんが、繰り返し過剰に曝露すると肉芽腫やヘモグロビン血症を引き起こす可能性があります。経口毒性、経皮毒性、吸入毒性は低く、刺激性もありません。急性経口半数致死量（LD50 _）は体重1kgあたり1g以上です。^[16]

参考文献

^ abc Wiktorczyk, T (2002). 「ホルミウム酸化物薄膜の作製と光学特性」. Thin Solid Films . 405 ( 1–2 ): 238–242 . Bibcode :2002TSF...405..238W. doi :10.1016/S0040-6090(01)01760-6
^ ab Su, Yiguo; Li, Guangshe; Chen, Xiaobo; Liu, Junjie; Li, Liping (2008). 「新規白色発光GdVO4:Ho3+ナノロッドの水熱合成」. Chemistry Letters . 37 (7): 762. doi :10.1246/cl.2008.762.
^ 足立銀也; 今中信人 (1998). 「二元希土類酸化物」.化学レビュー. 98 (4): 1479– 1514. doi :10.1021/cr940055h. PMID 11848940.
^ ab Patnaik, Pradyot (2003). 無機化合物ハンドブック. McGraw-Hill. pp. 340, 445. ISBN 0-07-049439-82009年6月6日閲覧。
^ G. Meyer、Lester R. Morss編 (1991). ランタニドおよびアクチニド化合物の合成. Kluwer Academic Publishers. pp. 329–335. ISBN 07923101872022年8月18日閲覧
^ ジャック＝ルイ・ソレ (1878)。「ガドリナイトの紫外線吸収のスペクター」。Comptes rendus de l'Académie des Sciences。87 : 1062
^ ジャック＝ルイ・ソレ (1879)。 "Sur le spectre des terres faisant party du groupe de l'yttria"。Comptes rendus de l'Académie des Sciences。89：521
^ テオドール・クレーベによる(1879)。「シュール・ドゥ・ヌーヴォー・エレメンツ・ダン・レルビーヌ」。Comptes rendus de l'Académie des Sciences。89：478。
^ テオドール・クレーベによる (1879)。「シュール・レルビーヌ」。Comptes rendus de l'Académie des Sciences。89：708
^ ジョン・エムズリー (2001). 『自然の構成要素：元素のAZガイド』アメリカ：オックスフォード大学出版局. pp. 180– 181. ISBN 0-19-850341-5。
^ “キュービックジルコニア”. 2009年4月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年6月6日閲覧。
^ RP MacDonald (1964). 「分光光度計におけるホルミウム酸化物フィルターの用途」(PDF) .臨床化学. 10 (12): 1117–20 . doi :10.1093/clinchem/10.12.1117. PMID 14240747.
^ Travis, John C.; Zwinkels, JC; Mercader, F; Ruíz, A; Early, EA; Smith, MV; Noël, M; Maley, M; et al. (2002). 「分子吸光分光法における波長校正用ホルミウム酸化物溶液標準物質の国際的評価」.分析化学. 74 (14): 3408–15 . doi :10.1021/ac0255680. PMID 12139047.
^ 「分光光度計校正用ホルミウムガラスフィルター」。2010年3月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年6月6日閲覧。
^ Yehoshua Y. Kalisky (2006). 固体レーザーの物理と工学. SPIE Press. p. 125. ISBN 0-8194-6094-X。
^ 「外部MSDS」（PDF）。 2008年3月9日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2009年6月6日閲覧

[optics-1] Wiktorczyk, T (2002). 「ホルミウム酸化物薄膜の作製と光学特性」. Thin Solid Films . 405 ( 1–2 ): 238–242 . Bibcode :2002TSF...405..238W. doi :10.1016/S0040-6090(01)01760-6

[su-2] Su, Yiguo; Li, Guangshe; Chen, Xiaobo; Liu, Junjie; Li, Liping (2008). 「新規白色発光GdVO4:Ho3+ナノロッドの水熱合成」. Chemistry Letters . 37 (7): 762. doi :10.1246/cl.2008.762.

[3] 足立銀也; 今中信人 (1998). 「二元希土類酸化物」.化学レビュー. 98 (4): 1479– 1514. doi :10.1021/cr940055h. PMID 11848940.

[patnaik-4] Patnaik, Pradyot (2003). 無機化合物ハンドブック. McGraw-Hill. pp. 340, 445. ISBN 0-07-049439-82009年6月6日閲覧。

[5] G. Meyer、Lester R. Morss編 (1991). ランタニドおよびアクチニド化合物の合成. Kluwer Academic Publishers. pp. 329–335. ISBN 07923101872022年8月18日閲覧

[6] ジャック＝ルイ・ソレ (1878)。「ガドリナイトの紫外線吸収のスペクター」。Comptes rendus de l'Académie des Sciences。87 : 1062

[7] ジャック＝ルイ・ソレ (1879)。 "Sur le spectre des terres faisant party du groupe de l'yttria"。Comptes rendus de l'Académie des Sciences。89：521

[8] テオドール・クレーベによる(1879)。「シュール・ドゥ・ヌーヴォー・エレメンツ・ダン・レルビーヌ」。Comptes rendus de l'Académie des Sciences。89：478。

[9] テオドール・クレーベによる (1879)。「シュール・レルビーヌ」。Comptes rendus de l'Académie des Sciences。89：708

[history-10] ジョン・エムズリー (2001). 『自然の構成要素：元素のAZガイド』アメリカ：オックスフォード大学出版局. pp. 180– 181. ISBN 0-19-850341-5。

[11] “キュービックジルコニア”. 2009年4月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年6月6日閲覧。

[12] RP MacDonald (1964). 「分光光度計におけるホルミウム酸化物フィルターの用途」(PDF) .臨床化学. 10 (12): 1117–20 . doi :10.1093/clinchem/10.12.1117. PMID 14240747.

[13] Travis, John C.; Zwinkels, JC; Mercader, F; Ruíz, A; Early, EA; Smith, MV; Noël, M; Maley, M; et al. (2002). 「分子吸光分光法における波長校正用ホルミウム酸化物溶液標準物質の国際的評価」.分析化学. 74 (14): 3408–15 . doi :10.1021/ac0255680. PMID 12139047.

[14] 「分光光度計校正用ホルミウムガラスフィルター」。2010年3月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年6月6日閲覧。

[15] Yehoshua Y. Kalisky (2006). 固体レーザーの物理と工学. SPIE Press. p. 125. ISBN 0-8194-6094-X。

[16] 「外部MSDS」（PDF）。 2008年3月9日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2009年6月6日閲覧