Úvod
Holmium (Ho) je chemický prvek patřící mezi lathanoidy, tedy prvky vzácných zemin. Jedná se o stříbřitě bílý, měkký a kujný kov, který je na suchém vzduchu relativně stálý. Jeho protonové číslo je 67. V přírodě se nevyskytuje volně, ale je součástí minerálů jako monazit či gadolinit, odkud se získává komplexní extrakcí spolu s dalšími podobnými prvky. Holmium má nejvyšší magnetický moment ze všech přirozeně se vyskytujících prvků, proto se využívá k výrobě pólů nejsilnějších umělých magnetů a také v jaderných reaktorech.
Vlastnosti
Holmium je stříbřitě bílý, měkký a kujný kov patřící mezi lanthanoidy. Na suchém vzduchu je poměrně stálý, ale pomalu oxiduje. S horkou vodou a kyselinami reaguje za vzniku vodíku. Vytváří výhradně trojmocné sloučeniny (Ho³⁺), jejichž roztoky fascinujícím způsobem mění barvu ze žluté na růžovou v závislosti na typu osvětlení. Holmium drží absolutní rekord v nejvyšším magnetickém momentu (10,6 μB) ze všech přirozeně se vyskytujících prvků. Za standardních podmínek je paramagnetické, avšak pod teplotou 20 K přechází do feromagnetického stavu. Jeho hustota činí 8,79 g/cm³.
Vznik názvu
Název prvku holmium je odvozen od latinského názvu pro Stockholm – Holmia. Jméno navrhl jeho objevitel, švédský chemik Per Teodor Cleve, který tak v roce 1878 uctil své rodné město. Objevil jej při zkoumání nečistot v minerálech obsahujících jiné prvky vzácných zemin.
Objev
Historie objevu holmia je připsána několika vědcům. První známky jeho existence zaznamenali švýcarští chemici Jacques-Louis Soret a Marc Delafontaine v roce 1878, když při spektroskopické analýze sloučenin erbia objevili neznámé absorpční pásy. Nezávisle na nich o rok později švédský chemik Per Teodor Cleve při pečlivém čištění erbiové zeminy (oxidu erbitého) oddělil dvě nové látky. Jednu pojmenoval thulia a druhou, nažloutlou, holmia. Název holmia odvodil z latinského jména svého rodného města, Stockholmu. Tím byl prvek definitivně identifikován. Izolace čistého kovového holmia se však podařila až roku 1911.
Výskyt v přírodě
Holmium se v přírodě nikdy nevyskytuje v ryzí, elementární formě. Je součástí různých minerálů vzácných zemin, nejčastěji monazitu, gadolinitu a bastnäsitu, vždy ve společnosti ostatních lanthanoidů. Jeho průměrný obsah v zemské kůře je poměrně nízký, přibližně 1,3 ppm (mg/kg). Komerční těžba je proto vázána na zpracování rud bohatých na jiné, hojnější lanthanoidy. Získávání čistého kovu je vícekrokový proces. Po vyloužení rud se jednotlivé prvky ze směsi oddělují moderními a účinnými separačními technikami, jako je iontově výměnná chromatografie. Samotný kov se pak připravuje redukcí fluoridu holmitého vápníkem.
Využití
Holmium má klíčové využití v medicíně, především v holmiových laserech (Ho:YAG). Tyto lasery emitují infračervené světlo, které je efektivně pohlcováno vodou, což je ideální pro přesné chirurgické zákroky, například v urologii nebo stomatologii, kde minimalizují poškození okolní tkáně. Díky svým mimořádným magnetickým vlastnostem, nejvyšším ze všech prvků, se používá k výrobě pólových nástavců pro generování extrémně silných magnetických polí. Dále slouží jako pohlcovač neutronů v regulačních tyčích jaderných reaktorů. V přírodě se volně nevyskytuje, ale je součástí minerálů, jako je monazit a gadolinit.
Sloučeniny
Člověkem vyrobené sloučeniny holmia zahrnují především oxid holmitý (Ho₂O₃), světle žlutý prášek používaný k barvení skla a zirkonů. Dodává jim jedinečnou žlutou nebo červenou barvu v závislosti na osvětlení. Klíčovou syntetickou sloučeninou je krystal yttrium-hliníkového granátu dopovaný holmiem (Ho:YAG), který je aktivním médiem ve výkonných laserech. Dále se připravují halogenidy jako chlorid holmitý. V přírodě se čisté sloučeniny holmia nenacházejí. Ionty holmia jsou přimíseny v komplexních minerálech vzácných zemin, kde nahrazují jiné lanthanoidy v jejich krystalové mřížce, například v fosfátech nebo silikátech.
Zajímavosti
Holmium drží absolutní rekord v síle magnetického momentu, který je nejvyšší ze všech známých chemických prvků. Tato unikátní vlastnost umožňuje konstruovat zařízení generující nejintenzivnější statická magnetická pole. Jeho sloučeniny vykazují fascinující metamerismus – jejich barva se dramaticky mění v závislosti na druhu osvětlení. Pod zářivkovým světlem se mohou jevit žlutě, zatímco na denním světle získávají růžový až broskvový nádech. Díky svým extrémně ostrým absorpčním pásům v spektru se oxid holmitý ve skle používá jako kalibrační standard pro ověřování přesnosti a vlnové délky spektrofotometrů.
