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氧化鈥
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氧化鈥，又稱三氧化二鈥，化學式Ho2O3，是稀土元素鈥與氧元素組成的化合物，與氧化鏑並為已知順磁性最強的物質之一。氧化鈥是氧化鉺礦物的成分之一。天然狀態下，氧化鈥常與鑭系元素的三價氧化物共存，需要專門方法才能將其分離。氧化鈥可用於製備特殊顏色的玻璃。含有氧化鈥的玻璃和溶液的可見吸收光譜有一系列尖銳的峰，因此傳統上用作分光光譜儀校準用標準。
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性質
依光照條件，氧化鈥有相當顯著的顏色變化。日光照射下為淺黃色，三原色光源下，呈強橘紅色，與同樣光照下的氧化鉺幾乎無法區分，這與它的明銳的磷光發射帶有關 [2]。氧化鈥具有寬達5.3 eV的帶隙[1]，因此，本應無色。氧化鈥的黃色是大量的晶格缺陷（比如氧空位）和Ho3+的內轉換造成的[2]。
氧化鈥晶體屬於立方晶系，但結構更為複雜，每個單胞有許多原子，晶格常數較大，為1.06 nm。這種結構是重稀土元素的氧化物的典型結構，比如 Tb2O3, Dy2O3, Er2O3, Tm2O3, Yb2O3和Lu2O3。氧化鈥的熱膨脹係數相對較大，達7.4 µm/°C[3]。
- Ho2O3 + 6 NH4Cl → 2 HoCl3 + 6 NH3 + 3 H2O
歷史
鈥（Holmia，為斯德哥爾摩的拉丁名）是1878年由馬克·德拉方丹和雅克-路易·索雷發現的，他們當時注意到一種未知元素的異常的吸收光譜帶[5][6]。1878年末，佩爾·特奧多爾·克萊韋也在氧化鉺研究中獨立發現了這種元素[7][8]。
利用化學家卡爾·古斯塔夫·莫桑德發展的方法，克萊韋清理出了氧化鉺中的雜質，雜質中有棕色和綠色兩種雜質，他把棕色物質以其家鄉斯德哥爾摩命名為「鈥」（holmia），把綠色物質命名為「銩」（thulia）。後來發現，他分離出的其實分別是氧化鈥和氧化銩。[9]
礦體賦存
氧化鈥以痕量存在於矽鈹釔礦、磷鈰鑭礦和其他稀土礦中。鈥金屬在空氣中會立即氧化，因此天然鈥與鈥是同意語。鈥在地球上的豐度為1.4 mg/kg，各元素中排第56位[10]。鈥礦主要分布中國、美國、巴西、印度、斯里蘭卡和澳大利亞，總儲量估算為400,000噸[10]。
工業生產
氧化鈥典型的提取過程簡述如下：礦物壓碎研磨。反覆使用電磁選礦法，從磷鈰鑭礦中把氧化鈥分離出來。選礦之後，用熱的濃硫酸處理，產生可溶於水的幾種稀土元素的硫酸鹽。酸性濾液用氫氧化鈉部分中和至pH值在3-4之間。釷會以氫氧化物的形式沉澱出來。然後，溶液以草酸銨處理，把稀土鹽轉化為不溶的草酸鹽。通過退火，草酸鹽轉化為氧化物，將氧化物溶於硝酸，主要成分鈰的氧化物不溶於硝酸，這樣就把鈰分離了出來。
將氧化鈥從稀土元素里分離出來的最高效的方法是離子交換法。稀土離子被吸附到合適的離子交換樹脂上，然後用合適的絡合劑，如檸檬酸銨或氨三乙酸，把稀土離子選擇性沖洗出來[4]。
應用
氧化鈥可用作蘇聯鑽和玻璃的黃、紅著色劑[11]。含有氧化鈥的玻璃和氧化鈥溶液（常為高氯酸溶液）在 200-900 nm範圍內的光譜有明銳的吸收峰，因此可用作光譜儀校準用標準[12][13]，並且已經商業化[14]。如其他稀土元素一樣，氧化鈥也用作特種催化劑、磷光體和雷射材料。鈥雷射波長約為2.08 μm，可以是脈衝也可以是連續光。這種雷射對眼無害，可用於醫學、光學雷達、風速測量和大氣監測。[15]
對健康的影響
氧化鈥不是太危險，但反覆過量接觸會引起肉芽腫瘤和血紅蛋白血症。氧化鈥具有低口服毒性、皮膚毒性和吸入毒性，無刺激性。口服半數致死量大於1g每千克體重。[16]
參考資料
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