Son Haberler

Geleceğin Elementlerinden Holmiyum Nedir?

-
Eylül 18, 2022
Geleceğin Elementlerinden Holmiyum Nedir?

Holmiyum, inanılmaz manyetik özellikleri olan ender toprak elementidir. Gelecekte en çok kullanılan ve aranan elementlerden olacağı öngörülüyor.

Geleceğin Elementlerinden Holmiyum Nedir?

Holmiyum, lantanitler arasında olağandışı manyetik ve elektriksel özelliklere sahip bir elementtir. Gelecek taahhüt eden elementlerden bkocamandır. Öyle ki, üretimiyle alakalı birçok spekülasyon ve kavga yaşanan, henüz ortada olmayan kuantum bilgisayarlarda şimdiden holmiyum kullanılabileceği belirtiliyor. Elementler arasında azami manyetik momente sahip bir elementin sıradan bir üründe kullanılması elbette düşünülemezdi. İsmini Stockholm’den alan holmiyum, ender toprak elementlerinin imtiyazlı abonelerindendir. Bu eksantrik elementle alakalı bütün ayrıntılara yazımızdan ulaşabilirsiniz.

Tarihçesi

Holmiyum, 1878 senesinde İsviçreli kimyacılar Jacques-Louis Soret ve Marc Delafontaine tarafından keşfedilmiştir. Soret ve Dalefontaine, ittria minerali üzerinde yaptıkları çalışmada yeni bir unsurun spektrografik absorpsiyon byeminlerini belgeledi. Bu maddeye “x element” ismini verdiler.

İsveçli kimyacı Per Theodor Cleve ise, 1879 senesinde ittria mineralinden ayırdığı erbiyum oksit erbia izolesi üzerinde çalışırken bağımsız olarak holmiyumu keşfetmiştir. Cleve, Carl Gustaf Mosander tarafından geliştirilen bir yöntemle erbia mineralindeki bütün yabancı maddeleri ayrıştırdı. Evvelleri erbianın tek bir element olduğu düşünülüyordu. Ancak Cleve erbiayı üç değişik madde olarak ayrıştırdı. Bu çalışmaları neticesinde yeşil ve kahverengi renklerinde iki değişik yeni unsur ortaya çıktı. Kahverengi maddeye “holmi”, yeşil maddeye “tulia” ismini verdi. Daha sonra holmianın holmiyum oksit; tulianın ise tulyum oksit olduğu anlaşıldı. Sarı holmiyum oksit, 1911 senesinde Otto Homberg tarafından izole edilmiştir.

“Holmiyum” sözcüğü, İsveç’in başkenti Stockholm’den esinlenilerek türetilmiştir. Stockholm’şan Latince ismi “Holmia” sözcüğü, holmiyum için esin kaynağı olmuştur. Holmiyumun kâşiflerinden Cleve, memleketi Stockholm’şan Latince adından türettiği “holmi” adını seçti. Daha sonra bu ad “holmium” olarak değiştirildi.


Fiziksel ve Kimyevi Özellikleri

Holmiyumun kimyevi sembolü “Ho”dur. Atom numarası 67, atom ağırlığı 164,94, yoğunluğu 8,80 grcm3’cins. Erime noktası 1472 derece, kaynama noktası 2700 derecedir. Periyodik element tablosunun 3-B grubunda, lantanit başka bir deyişle ender toprak elementleri serisinde yer alır. Gümüş beyazı renginde, yumuşak bir metaldir. Dövülebilir, ince tellere çekilebilir. Saf metal holmiyum, gümüşî bir parlaklığa sahiptir. Tuzları portakal sarısı rengindedir. Kristal yapısı hekzagonaldır. Holmiyum, elementler arasında azami manyetik momente sahiptir. Ayrıca olağandışı manyetik ve elektriksel özellikler gösterir. Elektropozitifliği oldukça yüksektir, genellikle üç bedelliklidir. Kimyevi özellikleri bakımından lantanla benzerlik gösterir.

Kimyevi anlamda oldukça reaktiftir. Oda sıcaklığında kuru havada paslanmaya karşı mukavemetlidir. Yüksek sıcaklıklarda nemli havada süratle okside olur ve sarımsı bir oksit oluşturur. Metal holmiyum, bütün halojenlerle tepkine girer ve havada yavaş yavaş kararır. Asitlerle çözünür. Holmiyum III iyonlarını kapsayan solüsyonları oluşturmak için seyreltik sülfürik asitte basitlikle çözünür. Basitçe eskir. Sıcak ve soğuk suyla hidroksit oluşturmak için yavaş yavaş tepkine girer. Holmiyum oksit, muhtelif ışıklarda veya değişik aydınlatma şartları altında renk değiştirme özelliğine sahiptir. Gün ışığında sarımsı bir renk alan holmiyum oksit; kırmızı, yeşil ve mavi RGB – Trikomatrik karışımı ışık altında turuncu-kırmızı renge dönüşür. Trikomatrik ışık altında erbiyum oksit görünümünden hemen hemen ayrıt edilemez. Bayağı oda şartlarında paramanyetiktir; -254 derecenin altındaki sıcaklıklarda ferromanyetiktir. Öbür ender toprak elementleri iyonlarına benzer biçimde üç kıymetlikli holmiyum iyonları flüoresan özellikler sergiler. Bu özellikle kendine has, benzersiz emisyon çizgileri üretir. İtriyum ile oldukça manyetik bileşikler oluşturabilir. En ehemmiyetli bileşikleri şunlardır; holmiyum oksit, holmiyum florid, holmiyum iyodür. Holmiyum yaygın olarak +3 oksidasyon gidişatı sergiler. Tabiattaki bileşiklerinin hemen hemen tamamı üç kıymetlikli oksidasyon gidişatı sergiler.

Holmiyum, öbür ender toprak elementleri gibi tabiatta saf olarak bulunmaz. Yerkabuğunda en bol bulunan elementler arasında 56. sıradadır ve milyonda 1,4 parça holmiyum içeriği bulunduğu hipotez ediliyor. Yerkabuğundaki hipotezi bolluğu kgda 1,3 miligramdır. Deniz suyunda ise katrilyonda 400 parça holmiyum bulunduğu zannediliyor. Kâinatta ise, trilyonda 500 parça holmiyum içeriği hesaplanıyor. Tabiatta disprosyum ve erbiyumdan daha az bulunur. Buna karşın tek rakamlı lantanitler arasında en bol bulunan elementtir. Ender toprak elementleri minerallerinden monazit ve gadolinit içeriğinde holmiyum da bulunur. Laterit killerde, öksenit ve ksenotim mineralleri de bir ölçü holmiyum kapsar. Monazit kumunda yüzde 0,05 oranında holmiyum bulunur. Ticari olarak monazitten iyon başkalaşımı tekniği ile elde edilir. Lantanit minerallerinden ayrıştırılması güçtür. Metal holmiyum, anhidröz klorür veya flüorürün metalik kalsiyum ile indirgenmesi yöntemi ile izole edilir. Holmiyum, nükleer fisyon ürünleri arasında da bulunur.

Holmiyum, tabiatta tek kararlı izotoptan oluşur. Bu izotop Ho-165’tir. Kütle numaraları 141 ila 172 arasında olan ve yarılanma ömürleri bilinen 30 suni radyoaktif izotopu vardır. En kararlı radyoaktif izotopu Ho-163’şan yarılanma ömrü 4 bin 570 yıldır. Öbür izotoplarının yarılanma ömürleri 1,1 günden daha azdır. Bazılarının da 3 saatten daha az yarılanma ömrü vardır. Bunun dışında yüksek metastabil özellikli Ho-166m1 izotopu, 1200 sene yarılanma ömrüne sahiptir. 35 adet de nükleer izomeri bulunmaktadır.

Hangi Alanlarda Uygulamaları Vardır?

Holmiyumun ticari bir uygulaması bulunmuyor. Ancak olağandışı manyetik özellikleri sebebiyle gelecek taahhüt eden elementlerden bkocamandır. Holmiyum, yüksek manyetik mukavemeti sayesinde manyetik kutup bileşeni olarak yaygın kullanılır. Bu özelliği sebebiyle yüksek mukavemetli kalıcı mıknatıslarda suni olarak en güçlü manyetik alanları oluşturmak için holmiyum kullanılır. Holmiyum lazerleri, 2,1 mikrometrede yaygındır. Muhtelif tıbbi uygulamalarda ve diş rehabilitasyon uygulamalarında kullanılan katı hal lazerlerinde de holmiyumdan yararlanılır. Muhtelif bevliye rehabilitasyonlarında holmiyum lazerler kullanılır. Kübik zirkonya veya sırçaların renklendirilmesinde kullanılan holmiyum, sarı ve kırmızı renk verir. Holmiyum oksit kapsayan bir sırça, 200 ila 900 nm spektral aralıklarında besbelli optik absorpsiyon zirvesinde sahiptir. Holmiyum kapsayan optik spektrofotometreler, bir kalibrasyon standardı olarak kullanılır. Holmiyum, nötronları güçlü bir biçimde absorbe edebilir. Bu sebeple nükleer fisyon ürünü nötronları emme kabiliyeti sayesinde nükleer reaktörleri tertip eden yanıcı bir zehir olarak kullanılır.

Holmiyum, bileşikleri ve alaşımlarının kullanıldığı bazı ürün ve alanlar şunlardır; lazerler, sırça renklendirme uygulamaları, gama ışını spektrometreleri, nükleer fizik deneyleri, fiber optik uygulamaları, elektronik makineler…

Holmiyum lazer fiberi…

Bunları Biliyor Musunuz?

Holmiyum, bütün elementler arasında azami manyetik iletkenliğe sahip elementtir. Bu özelliği sebebiyle kalıcı mıknatısların kutup başları için ideal bir maddedir.
Holmiyumun bu özelliği “manyetik akı konsantratörü” olarak da bilinir. Bu, toplam manyetizmanın bir miktarıdır ve bu istikametiyle elektrik yükünün manyetik karşılığıdır.
IBM bilişim şirketi, Mart 2017 tarihinde bir bit magnezyum oksit yatağında bulunan bir holmiyum atomunda bir bit bilgi depolamak için bir yöntem geliştirdiklerini açıkladı.
Holmiyum lazerler; böbrek taşları, mesane taşları, prostat ve idrar yolları urlarında yaygın olarak kullanılır.
Holmiyum lazerler; anormal göz basıncını önlemek ve bir göz hastalığı olan glokomanın rehabilitasyonunda da kullanılır.
Gelecekte kullanılması öngörülen, hakkında birçok bilimsel yazı yazılan ve inanılmaz özelliklere sahip kuantum bilgisayarlarda manyetik özellikleri sebebiyle kullanılabileceği zannedilen elementlerden bkocaman da holmiyumdur.
Holmiyumun insanlar üzerinde biyolojik bir rolü bulunmuyor. İnsanlar senede 1 miligram etrafında holmiyuma maruz kalır. Holmiyum tuzlarının solunması veya yutulması halinde bedende ciddi zararlara yol açabilmektedir. Düşük bir akut toksik özelliği vardır.
Holmiyum kapsayan minerallerin madenleri başlıca şu ülkelerde bulunur; Çin, Amerika Birleşik Devletleri, Brezilya, Hindistan, Sri Lanka ve Avustralya’dır.
Dünyadaki holmiyum rezervlerinin toplam ölçüsünün 400 bin ton etrafında olduğu hipotez ediliyor.
Holmiyumun kgının maliyeti 1000 dolar ortamındadır.