ホルミウム

ホルミウムは化学元素であり、元素記号はHo、原子番号は67です。希土類元素であり、ランタノイド系列の11番目の元素です。比較的柔らかく、銀白色で、耐腐食性と展性に優れた金属です。他の多くのランタノイド元素と同様に、ホルミウムは反応性が高いため、天然の状態で存在することは稀です。純粋なホルミウムは空気中にさらされると、徐々に黄色の酸化物被膜を形成します。単離されたホルミウムは、室温の乾燥空気中では比較的安定しています。しかし、水と反応して容易に腐食し、加熱すると空気中で燃焼します。

自然界では、ホルミウムは他の希土類金属（ツリウムなど）と共に存在します。比較的希少なランタノイドであり、地殻の1.4ppmを占め、タングステンと同程度の量です。ホルミウムは、スウェーデンの化学者ペル・テオドール・クレーベによって単離によって発見されました。また、ジャック＝ルイ・ソレとマルク・ドラフォンテーヌもそれぞれ独立に発見しており、1878年に分光法で観測しました。その酸化物は、1878年にクレーベによって希土類鉱石から初めて単離されました。この元素の名前は、ストックホルム市のラテン語名であるHolmiaに由来します。^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

他の多くのランタニド元素と同様に、ホルミウムはモナザイトやガドリナイトといった鉱物中に存在し、商業的には通常、イオン交換法を用いてモナザイトから抽出されます。自然界におけるホルミウム化合物、およびほぼすべての実験室化学におけるホルミウム化合物は三価に酸化されており、Ho(III)イオンを含んでいます。三価ホルミウムイオンは、他の多くの希土類イオンと同様の蛍光特性を持ち（ただし、独自の発光線群を発します）、そのため、レーザーやガラス着色剤など、特定の用途において他の希土類元素と同様の方法で使用されています。

ホルミウムはあらゆる元素の中で最も高い透磁率と飽和磁化率を持つため、最強の静磁石の極片として用いられる。また、ホルミウムは中性子を強く吸収するため、原子炉の燃焼性毒物としても利用されている。

ホルミウムはランタノイド系列の11番目の元素である。周期表では、第6周期に位置し、左にジスプロシウム、右にエルビウムというランタノイド元素の間にあり、アクチノイド元素のアインスタイニウムの上に位置している。

ホルミウム（ホルミア、ストックホルムのラテン語名）は、1878年にスイスの化学者ジャック＝ルイ・ソレとマルク・ドラフォンテーヌによって発見されました。彼らは当時未知の元素（彼らはそれを「元素X」と呼んだ）の異常なスペクトル発光スペクトルに気づきました。 ^{[ 39 ] [ 40 ]}

スウェーデンの化学者ペール・テオドール・クレーベも、エルビア土（酸化エルビウム）の研究中に独自にこの元素を発見した。彼はこの新元素の不純な酸化物を最初に単離した人物である。 ^{[ 8 ] [ 7 ] [ 41 ]}スウェーデンの化学者カール・グスタフ・モサンダーが開発した方法を用いて、クレーベはまずエルビアから既知の不純物をすべて除去した。その結果、茶色と緑色の2つの新物質が得られた。彼は茶色の物質をホルミア（クレーベ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と名付けた。ホルミアは後に酸化ホルミウム、ツリアは酸化ツリウムであることが判明した。^{[ 42 ]}純粋な酸化物は1911年に、金属は1939年にハインリヒ・ボンマーによって単離された。^{[ 43 ] : 959 [ 44 ]}

イギリスの物理学者ヘンリー・モーズリーの原子番号に関する古典的な論文では、ホルミウムには66という値が割り当てられました。彼が調査するために与えられたホルミウムの試料は不純物を含んでおり、隣接するジスプロシウムが主成分でした。彼は両方の元素のX線放出線を見たはずですが、主成分はジスプロシウム不純物ではなくホルミウムのものであると仮定しました。^{[ 45 ]}

他の希土類元素と同様に、ホルミウムは自然界では単体として存在しません。ガドリナイト、モナザイト、その他の希土類鉱物中で他の元素と結合した状態で存在します。ホルミウムを主成分とする鉱物はまだ発見されていません。主な採掘地域は中国、米国、ブラジル、インド、スリランカ、オーストラリアで、ホルミウムの埋蔵量は40万トンと推定されています。^{[ 42 ]}ホルミウム金属の年間生産量は約10トンです。^{[ 46 ]}

ホルミウムは質量で地球の地殻の 1.3 ppm を占めています。^{[ 47 ]}ホルミウムは土壌の 1 ppm 、海水の 400 ppmを占めていますが、地球の大気にはほとんど含まれていません。これはランタノイドとしては非常に珍しいことです。^{[ 42 ]}ホルミウムは質量で宇宙の 500 ppt を占めています。^{[ 48 ]}

ホルミウムは、モナザイト砂（ホルミウム含有量0.05%）からイオン交換によって商業的に抽出されるが、他の希土類元素から分離するのは依然として困難である。この元素は、無水塩化物またはフッ化物を金属カルシウムで還元することによって単離されている。^{[ 29 ]}地殻における推定存在量は1.3 mg/kgである。ホルミウムはオッドー・ハーキンスの法則に従う。奇数番号の元素であるため、ジスプロシウムとエルビウムの両方よりも存在量が少ない。しかし、奇数番号の重ランタニドの中では最も存在量が多い。ランタニドの中で、地球上で存在量が少ないのはプロメチウム、ツリウム、ルテチウム、テルビウムのみである。現在の主な供給源は、中国南部のイオン吸着粘土の一部である。これらの粘土の一部は、ゼノタイムやガドリナイトに見られるものと類似した希土類組成を持つ。イットリウムは全体の約3分の2を占め、ホルミウムは約1.5%である。^{[ 49 ]}ホルミウムは希土類金属としては比較的安価で、価格は約1000米ドル/kgである。^{[ 50 ]}  

酸化ホルミウムを含むガラスおよび酸化ホルミウム溶液（通常は過塩素酸中）は、200～900 nmのスペクトル範囲で鋭い光吸収ピークを示します。そのため、これらは光学分光光度計 の校正標準として使用されます。^{[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]}放射性だが長寿命の^{166m1 Hoは、}ガンマ線分光計の校正に使用されます。^{[ 54 ]}

ホルミウムは、高強度磁石の中に磁極片（磁束集中器とも呼ばれる）として配置すると、最も強力な人工磁場を生成するために使用されます。 ^{[ 55 ]}ホルミウムは、一部の永久磁石の製造にも使用されます。

ホルミウムは、NIR-IIウィンドウでの吸収を利用して、ナトリウムイットリウムフッ化物において増感剤として作用することができます。ホルミウムにより、ランタニドナノ材料は NIR-II で発光と励起を調整できます。1143 nm の励起下では、他のランタニドへの界面エネルギー移動により、生物学的応用のために発光が赤方偏移します。^{[ 56 ]}これにより、通常使用される 980 nm および 808 nm レーザーよりも深い浸透が可能になります。

ホルミウム添加イットリウム鉄ガーネット（YIG）とフッ化イットリウムリチウムは固体レーザーに応用されており、Ho-YIGは光アイソレーターやマイクロ波機器（YIG球など）に応用されている。ホルミウムレーザーは2.1マイクロメートルで発光する。^{[ 57 ]}これらは医療、歯科、光ファイバー用途に使用されている。^{[ 15 ]}また、前立腺の核出にも使用されている。^{[ 58 ]}

ホルミウムは核分裂で生成された中性子を吸収できるため、原子炉を制御するための可燃性毒物として使用されています。 ^{[ 42 ]}また、キュービックジルコニアの着色剤としてピンク色を、^{[ 59 ]}ガラスの着色剤として黄橙色を呈するために使用されています。^{[ 60 ]} 2017年3月、IBMは酸化マグネシウムのベッド上に置かれた単一のホルミウム原子に1ビットのデータを保存する技術を開発したと発表しました。^{[ 61 ]}十分な量子制御および古典制御技術があれば、ホルミウムは量子コンピュータを作るのに適した候補となる可能性があります。^{[ 62 ]}

ホルミウムは、その精度と組織損傷の最小化から、特に腎結石除去や前立腺治療などのレーザー手術において医療分野で使用されています。 ^{[ 63 ] [ 64 ]}その同位体であるホルミウム166は、特に肝臓がんに対する標的がん治療に用いられており、^{[ 65 ]}また、造影剤としてMRI画像の向上にも役立っています。 ^{[ 66 ]}

ホルミウムはヒトにおいて生物学的役割を果たさないが、その塩は代謝を刺激することができる。^{[ 29 ]}ヒトは通常、年間約1ミリグラムのホルミウムを摂取する。植物は土壌からホルミウムを容易に吸収しない。一部の野菜のホルミウム含有量が測定され、1兆分の100に達した。^{[ 67 ]}ホルミウムとその可溶性塩は摂取するとわずかに毒性があるが、不溶性ホルミウム塩は無毒である。粉末状の金属ホルミウムは火災や爆発の危険性がある。^{[ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]}大量のホルミウム塩は、吸入、経口摂取、または注射すると深刻な損傷を引き起こす可能性がある。長期間にわたるホルミウムの生物学的影響は不明である。ホルミウムの急性毒性は低い。^{[ 71 ]}

• カテゴリー：ホルミウム化合物
• 第6周期の元素

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• ホルミウムに関する周期表動画（ノッティンガム大学）