ข่าวสาร - ธาตุโฮลเมียม คืออะไร?

1. การค้นพบธาตุโฮลเมียม
หลังจากที่โมซานเดอร์แยกทางกันเออร์เบียมและเทอร์เบียมจากอิตเทรียมในปี พ.ศ. 2385 นักเคมีหลายคนใช้การวิเคราะห์สเปกตรัมเพื่อระบุสารเหล่านี้ และสรุปได้ว่าสารเหล่านี้ไม่ใช่ออกไซด์บริสุทธิ์ของธาตุ ซึ่งทำให้บรรดานักเคมียังคงแยกสารเหล่านี้ต่อไป หลังจากแยกสารเหล่านี้แล้วอิตเทอร์เบียมออกไซด์และสแกนเดียมออกไซด์จากออกไซด์อิตเทอร์เบียม คลิฟฟ์ได้แยกออกไซด์ของธาตุใหม่ 2 ชนิดออกจากกันในปี 1879 โดยออกไซด์ชนิดหนึ่งมีชื่อว่าโฮลเมียมเพื่อรำลึกถึงบ้านเกิดของคลิฟฟ์ ชื่อละตินโบราณของสตอกโฮล์ม เมืองหลวงของสวีเดนคือโฮลเมีย และสัญลักษณ์ธาตุคือโฮ ต่อมาในปี 1886 บัวส์โบดรานได้แยกธาตุอีกชนิดหนึ่งออกจากโฮลเมียม แต่ยังคงใช้ชื่อโฮลเมียมต่อไป ด้วยการค้นพบโฮลเมียมและธาตุหายากอื่นๆ อีกครึ่งหนึ่งของขั้นตอนที่สามของการค้นพบธาตุหายากก็เสร็จสมบูรณ์

2. คุณสมบัติทางกายภาพของฮอลเมียม
โฮลเมียมเป็นโลหะสีขาวเงิน อ่อนและเหนียว จุดหลอมเหลว 1,474°C จุดเดือด 2,695°C ความหนาแน่น 8.7947g/cm³ โฮลเมียมมีความเสถียรในอากาศแห้งและออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูงโฮลเมียมออกไซด์เป็นสารพาราแมกเนติกที่แข็งแกร่งที่สุดที่ทราบ สารประกอบโฮลเมียมสามารถใช้เป็นสารเติมแต่งสำหรับวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกชนิดใหม่ได้ฮอลเมียมไอโอไดด์ใช้ทำหลอดเมทัลฮาไลด์ – หลอดฮอลเมียม มีความเสถียรในอากาศแห้งที่อุณหภูมิห้อง และออกซิไดซ์ได้ง่ายในอากาศชื้นและที่อุณหภูมิสูง หลีกเลี่ยงการสัมผัสกับอากาศ ออกไซด์ กรด ฮาโลเจน และน้ำชื้น เมื่อสัมผัสกับน้ำ จะปล่อยก๊าซไวไฟออกมา ละลายได้ในกรดอนินทรีย์ มีความเสถียรในอากาศแห้งที่อุณหภูมิห้อง แต่จะออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วในอากาศชื้นและเหนืออุณหภูมิห้อง มีคุณสมบัติทางเคมีที่ใช้งานได้ สลายตัวในน้ำอย่างช้าๆ สามารถรวมตัวกับธาตุที่ไม่ใช่โลหะเกือบทั้งหมดได้ มีอยู่ในอิตเทรียมซิลิเกต มอนาไซต์ และแร่ธาตุหายากอื่นๆ ใช้ทำวัสดุโลหะผสมแม่เหล็ก

3.คุณสมบัติทางเคมีของฮอลเมียม
มีเสถียรภาพในอากาศแห้งที่อุณหภูมิห้อง และออกซิไดซ์ได้ง่ายในอากาศชื้นและที่อุณหภูมิสูง หลีกเลี่ยงการสัมผัสกับอากาศ ออกไซด์ กรด ฮาโลเจน และน้ำชื้น เมื่อสัมผัสกับน้ำจะปล่อยก๊าซไวไฟออกมา ละลายในกรดอนินทรีย์ มีเสถียรภาพในอากาศแห้งที่อุณหภูมิห้อง แต่จะออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วในอากาศชื้นและเหนืออุณหภูมิห้อง มีคุณสมบัติทางเคมีที่ใช้งานได้ สลายตัวในน้ำอย่างช้าๆ สามารถรวมเข้ากับธาตุที่ไม่ใช่โลหะเกือบทั้งหมดได้ มีอยู่ในอิตเทรียมซิลิเกต มอนาไซต์ และแร่ธาตุหายากอื่นๆ ใช้ทำวัสดุโลหะผสมแม่เหล็ก เช่นเดียวกับดิสโพรเซียม มันเป็นโลหะที่สามารถดูดซับนิวตรอนที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ มันจะเผาไหม้อย่างต่อเนื่องในด้านหนึ่งและควบคุมความเร็วของปฏิกิริยาลูกโซ่ในอีกด้านหนึ่ง คำอธิบายธาตุ: มีลักษณะเป็นโลหะ สามารถทำปฏิกิริยากับน้ำได้ช้าและละลายในกรดเจือจาง เกลือมีสีเหลือง ออกไซด์ Ho2O2 มีสีเขียวอ่อน ละลายในกรดแร่เพื่อผลิตเกลือสีเหลืองไอออนสามค่า แหล่งที่มาของธาตุ: ได้จากปฏิกิริยารีดิวซ์โฮลเมียมฟลูออไรด์HoF3·2H2O กับแคลเซียม
สารประกอบ
(1)โฮลเมียมออกไซด์เป็นสีขาวและมีโครงสร้าง 2 แบบ คือ ลูกบาศก์ศูนย์กลางร่างกายและโมโนคลินิก Ho2O3 เป็นออกไซด์ที่เสถียรเพียงชนิดเดียว คุณสมบัติทางเคมีและวิธีการเตรียมของออกไซด์นี้เหมือนกับของแลนทานัมออกไซด์ สามารถใช้ทำโคมไฟฮอลเมียมได้
(2)ฮอลเมียมไนเตรทสูตรโมเลกุล: Ho(NO3)3·5H2O มวลโมเลกุล: 441.02 โดยปกติจะเป็นอันตรายต่อแหล่งน้ำเล็กน้อย ห้ามให้ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ได้เจือจางหรือมีปริมาณมากสัมผัสกับน้ำใต้ดิน แหล่งน้ำ หรือระบบบำบัดน้ำเสีย ห้ามปล่อยวัสดุลงในสิ่งแวดล้อมโดยรอบโดยไม่ได้รับอนุญาตจากรัฐบาล

4.วิธีการสังเคราะห์ฮอลเมียม
1. โลหะฮอลเมียมสามารถรับได้โดยการลดปริมาณน้ำฮอลเมียมไตรคลอไรด์ or โฮลเมียมไตรฟลูออไรด์ด้วยแคลเซียมที่เป็นโลหะ
2. หลังจากแยกฮอลเมียมออกจากธาตุหายากอื่น ๆ ด้วยเทคโนโลยีการแลกเปลี่ยนไอออนหรือการสกัดด้วยตัวทำละลายแล้ว ฮอลเมียมโลหะสามารถเตรียมได้โดยการลดความร้อนของโลหะ การลดความร้อนของลิเธียมของธาตุหายากคลอไรด์นั้นแตกต่างจากการลดความร้อนของแคลเซียมของธาตุหายากคลอไรด์ กระบวนการลดความร้อนของลิเธียมจะดำเนินการในเฟสก๊าซ เครื่องปฏิกรณ์การลดความร้อนของลิเธียมแบ่งออกเป็นสองโซนทำความร้อน และกระบวนการลดความร้อนและการกลั่นจะดำเนินการในอุปกรณ์เดียวกันฮอลเมียมคลอไรด์จะถูกวางไว้ในเบ้าหลอมของเครื่องปฏิกรณ์ไททาเนียมด้านบน (ซึ่งก็คือห้องกลั่น HoCl3 เช่นกัน) และลิเธียมโลหะที่เป็นสารรีดักชันจะถูกวางไว้ในเบ้าหลอมด้านล่าง จากนั้นจึงอพยพถังปฏิกิริยาสแตนเลสออกไปที่ 7Pa แล้วจึงให้ความร้อน เมื่ออุณหภูมิถึง 1,000℃ อุณหภูมิจะถูกคงไว้เป็นเวลาหนึ่งเพื่อให้โฮคลอโรมีล3ไอระเหยและไอระเหยลิเธียมทำปฏิกิริยากันอย่างเต็มที่ และอนุภาคโลหะโฮลเมียมที่ลดลงจะตกลงไปในช่องหลอมเหลวด้านล่าง หลังจากปฏิกิริยาการรีดักชันเสร็จสิ้น เฉพาะช่องหลอมเหลวด้านล่างเท่านั้นที่จะได้รับความร้อนเพื่อกลั่น LiCl ลงในช่องหลอมเหลวด้านบน กระบวนการรีดักชันโดยทั่วไปใช้เวลาประมาณ 10 ชั่วโมง เพื่อผลิตโฮลเมียมโลหะที่บริสุทธิ์ยิ่งขึ้น ควรใช้ลิเธียมโลหะที่เป็นตัวรีดักชันที่มีความบริสุทธิ์สูง 99.97% และควรใช้ HoCl3 ที่กลั่นแบบไม่มีน้ำสองครั้ง

5. การประยุกต์ใช้ของฮอลเมียม

(1) ใช้เป็นสารเติมแต่งสำหรับหลอดไฟเมทัลฮาไลด์ หลอดไฟเมทัลฮาไลด์เป็นหลอดไฟปล่อยก๊าซชนิดหนึ่งที่พัฒนาขึ้นจากหลอดไฟปรอทแรงดันสูง มีลักษณะเด่นคือหลอดไฟจะบรรจุด้วยแรร์เอิร์ธฮาไลด์ต่างๆ แรร์เอิร์ธฮาไลด์หลักที่ใช้คือแรร์เอิร์ธไอโอไดด์ ซึ่งจะปล่อยสเปกตรัมสีต่างๆ เมื่อปล่อยก๊าซ สารทำงานที่ใช้ในหลอดไฟโฮลเมียมคือโฮลเมียมไอโอไดด์ ซึ่งสามารถให้ความเข้มข้นของอะตอมโลหะที่สูงขึ้นในโซนอาร์ก จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการแผ่รังสีได้อย่างมาก

(2) โฮลเมียมสามารถใช้เป็นสารเติมแต่งสำหรับเหล็กอิตเทรียมหรืออลูมิเนียมการ์เนตอิตเทรียมได้

(3) โฮลเมียม-โดปอิตเทรียมอะลูมิเนียมการ์เนต (Ho:YAG) สามารถปล่อยเลเซอร์ขนาด 2μm ได้ อัตราการดูดซับของเลเซอร์ขนาด 2μm โดยเนื้อเยื่อของมนุษย์นั้นสูงกว่าของ Hd:YAG เกือบ 3 เท่า ดังนั้น เมื่อใช้เลเซอร์ Ho:YAG สำหรับการผ่าตัดทางการแพทย์ ไม่เพียงแต่จะปรับปรุงประสิทธิภาพและความแม่นยำของการผ่าตัดเท่านั้น แต่ยังลดพื้นที่ที่ได้รับความเสียหายจากความร้อนให้มีขนาดเล็กลงอีกด้วย ลำแสงอิสระที่สร้างขึ้นโดยผลึกโฮลเมียมสามารถกำจัดไขมันได้โดยไม่สร้างความร้อนมากเกินไป จึงลดความเสียหายจากความร้อนต่อเนื้อเยื่อที่แข็งแรงลงได้ มีรายงานว่าสหรัฐอเมริกาใช้เลเซอร์โฮลเมียมในการรักษาโรคต้อหิน ซึ่งสามารถลดความเจ็บปวดจากการผ่าตัดของผู้ป่วยได้ ระดับของผลึกเลเซอร์ขนาด 2μm ของจีนได้ไปถึงระดับนานาชาติแล้ว และเราควรพัฒนาและผลิตผลึกเลเซอร์ประเภทนี้อย่างจริงจัง

(4) สามารถเติมโฮลเมียมจำนวนเล็กน้อยลงในโลหะผสมแมกนีโตสตริกทีฟได้ด้วยเพื่อลดสนามภายนอกที่จำเป็นสำหรับการทำให้โลหะผสมมีแม่เหล็กอิ่มตัว

(5) นอกจากนี้ เส้นใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยฮอลเมียมยังสามารถนำไปใช้ในการผลิตเลเซอร์ใยแก้วนำแสง เครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสง เซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสง และอุปกรณ์สื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงอื่นๆ ซึ่งจะเข้ามามีบทบาทสำคัญมากยิ่งขึ้นในการพัฒนาการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงอย่างรวดเร็วในปัจจุบัน

เลเซอร์โฮลเมียม การประยุกต์ใช้เลเซอร์โฮลเมียมได้ยกระดับการรักษานิ่วในทางเดินปัสสาวะไปสู่อีกระดับ เลเซอร์โฮลเมียมมีความยาวคลื่น 2.1μm และเป็นเลเซอร์แบบพัลส์ ถือเป็นเลเซอร์ล่าสุดจากเลเซอร์จำนวนมากที่ใช้ในการผ่าตัด พลังงานที่สร้างขึ้นสามารถทำให้ไอน้ำระหว่างปลายของใยแก้วนำแสงและนิ่วระเหยกลายเป็นฟองอากาศขนาดเล็ก และส่งพลังงานไปยังนิ่ว บดนิ่วให้เป็นผง น้ำจะดูดซับพลังงานจำนวนมาก จึงลดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อโดยรอบได้ ขณะเดียวกัน ความลึกในการทะลุทะลวงของเลเซอร์โฮลเมียมในเนื้อเยื่อของมนุษย์นั้นตื้นมาก เพียง 0.38 มม. ดังนั้น เมื่อบดนิ่ว ความเสียหายต่อเนื้อเยื่อโดยรอบก็จะลดลง และมีความปลอดภัยสูงมาก
เทคโนโลยีการทำลายนิ่วด้วยเลเซอร์โฮลเมียม: การทำลายนิ่วด้วยเลเซอร์โฮลเมียมทางการแพทย์ ซึ่งเหมาะสำหรับนิ่วในไตแข็ง นิ่วในท่อไต และนิ่วในกระเพาะปัสสาวะที่ไม่สามารถทำลายได้ด้วยการทำลายนิ่วด้วยคลื่นกระแทกภายนอกร่างกาย เมื่อใช้การทำลายนิ่วด้วยเลเซอร์โฮลเมียมทางการแพทย์ เส้นใยแสงบางๆ ของเลเซอร์โฮลเมียมทางการแพทย์จะผ่านท่อปัสสาวะและท่อไตด้วยความช่วยเหลือของกล้องตรวจกระเพาะปัสสาวะและกล้องตรวจไตแบบยืดหยุ่นเพื่อเข้าถึงนิ่วในกระเพาะปัสสาวะ นิ่วในท่อไต และนิ่วในไต จากนั้นแพทย์ระบบทางเดินปัสสาวะจะจัดการเลเซอร์โฮลเมียมเพื่อทำลายนิ่ว ข้อดีของวิธีการรักษานี้คือสามารถแก้ไขนิ่วในท่อไต นิ่วในกระเพาะปัสสาวะ และนิ่วในไตส่วนใหญ่ได้ ข้อเสียคือ สำหรับนิ่วในไตส่วนบนและส่วนล่างของไต นิ่วจำนวนเล็กน้อยจะยังคงอยู่ เนื่องจากเส้นใยเลเซอร์โฮลเมียมที่เข้ามาจากท่อไตไม่สามารถเข้าถึงบริเวณนิ่วได้
เลเซอร์โฮลเมียมเป็นเลเซอร์ชนิดใหม่ที่ผลิตโดยอุปกรณ์เลเซอร์โซลิดพัลส์ที่ทำจากคริสตัลเลเซอร์ (Cr:Tm:Ho:YAG) โดยมีอิตเทรียมอะลูมิเนียมการ์เนต (YAG) เป็นตัวกลางกระตุ้น และเติมไอออนกระตุ้นโครเมียม (Cr) ไอออนถ่ายโอนพลังงานทูเลียม (Tm) และไอออนกระตุ้นโฮลเมียม (Ho) เข้าไป เลเซอร์ชนิดนี้สามารถใช้ในการผ่าตัดในแผนกต่างๆ เช่น แผนกทางเดินปัสสาวะ แผนกหู คอ จมูก แผนกผิวหนัง และแผนกนรีเวช การผ่าตัดด้วยเลเซอร์ชนิดนี้เป็นการผ่าตัดแบบไม่รุกรานหรือรุกรานร่างกายน้อยที่สุด และผู้ป่วยจะรู้สึกเจ็บปวดเพียงเล็กน้อยในระหว่างการรักษา

เวลาโพสต์ : 14 พ.ย. 2567

ธาตุโฮลเมียมคืออะไร?