OLMIO: STORIA, PROPRIETÀ, STRUTTURA CHIMICA E USI - CHIMICA - 2026

L' olmio è un elemento metallico appartenente al blocco f della tavola periodica, precisamente al periodo dei lantanidi. È quindi un membro delle terre rare, insieme a erbio, ittrio, disprosio e itterbio. Tutti questi costituiscono una serie di minerali (xenotime o gadolinite) difficili da separare con metodi chimici convenzionali.

Il suo simbolo chimico è Ho, con un numero atomico di 67, ed è meno abbondante del disprosio ( ₆₆ Dy) e dell'erbio ( ₆₈ Er) vicini . Si dice poi che obbedisca alla regola Oddo-Harkins. L'olmio è uno di quei metalli rari che quasi nessuno conosce o sospetta della sua esistenza; anche tra i chimici, è raramente menzionato molto spesso.

Campione ultrapuro di olmio metallico. Fonte: immagini ad alta risoluzione di elementi chimici

Nel campo della medicina, l'olmio è noto per l'uso del suo laser negli interventi chirurgici per combattere le malattie della prostata. Rappresenta anche il materiale promettente per la produzione di elettromagneti e computer quantistici, grazie alle sue insolite proprietà magnetiche.

I composti di olmio trivalenti, Ho ³⁺ , hanno la particolarità di esibire un colore dipendente dalla luce con cui vengono irradiati. Se è fluorescente, il colore di questi composti cambia dal giallo al rosa. Allo stesso modo, succede con le sue soluzioni.

Storia

La scoperta dell'olmio è attribuita a due chimici svizzeri, Marc Delafontaine e Jacques-Louis Soret, che nel 1878 lo rilevarono spettroscopicamente durante l'analisi dei minerali delle terre rare a Ginevra. Lo chiamavano elemento X.

Solo un anno dopo, nel 1879, il chimico svedese Per Teodor Cleve riuscì a separare l'ossido di olmio a partire dall'erbia, ossido di erbio (Er ₂ O ₃ ). Questo ossido, contaminato da altre impurità, ha mostrato un colore marrone, che ha chiamato "holmia", che significa Stoccolma in latino.

Inoltre, Cleve ha ottenuto un altro materiale verde: "thulia", che è l'ossido di tulio. Il problema con questa scoperta è che nessuno dei tre chimici è stato in grado di ottenere un campione sufficientemente puro di ossido di olmio, poiché era contaminato da atomi di disprosio, un altro metallo lantanide.

Fu solo nel 1886 che il laborioso chimico francese Paul Lecoq de Boisbaudran isolò l'ossido di olmio mediante precipitazione frazionata. Questo ossido fu successivamente sottoposto a reazioni chimiche per produrre sali di olmio, che furono ridotti nel 1911 dal chimico svedese Otto Holmberg; e così apparvero i primi campioni di olmio metallico.

Tuttavia, attualmente gli ioni olmio, Ho ³⁺ , vengono estratti mediante cromatografia a scambio ionico, invece di ricorrere a reazioni convenzionali.

Proprietà dell'olmio

Aspetto fisico

Metallo argenteo, morbido, duttile e malleabile.

Numero atomico

67 ( ₆₇ Ho)

Massa molare

164,93 g / mol

Punto di fusione

1461 ºC

Punto di ebollizione

2600 ºC

Densità

A temperatura ambiente: 8,79 g / cm ³

Proprio quando si scioglie o si scioglie: 8,34 g / cm ³

Calore di fusione

17 kJ / mol

Calore di vaporizzazione

251 kJ / mol

Capacità termica molare

27,15 J / (mol K)

elettronegatività

1.23 della scala Pauling

Energie di ionizzazione

Primo: 581,0 kJ / mol (Ho ⁺ gassoso)

Secondo: 1140 kJ / mol (Ho ²⁺ gassoso)

Terzo: 2204 kJ / mol (Ho ³⁺ gassoso)

Conduttività termica

16,2 W / (m · K)

Resistività elettrica

814 nΩ m

Numeri di ossidazione

L'olmio può essere presente nei suoi composti con i seguenti numeri o stati di ossidazione: 0, +1 (Ho ⁺ ), +2 (Ho ²⁺ ) e +3 (Ho ³⁺ ). Di tutti, il +3 è di gran lunga il più comune e stabile. Pertanto, l'olmio è un metallo trivalente, formando composti (ionici o parzialmente ionici) dove partecipa come ione Ho ³⁺ .

Ad esempio, nei seguenti composti si trova l'olmio con un numero di ossidazione di +3: Ho ₂ O ₃ (Ho ₂ ³⁺ O ₃ ^2- ), Ho (OH) ₃ , HoI ₃ (Ho ³⁺ I ₃ ^- ) e Ho ₂ (SO ₄ ) ₃ .

Ho ³⁺ e le sue transizioni elettroniche sono responsabili dei composti di questo metallo per apparire di colore giallo-marrone. Tuttavia, quando vengono irradiati con luce fluorescente, diventano rosa. Lo stesso vale per le loro soluzioni.

isotopi

L'olmio si presenta in natura come un unico isotopo stabile: ¹⁶⁵ Ho (100% di abbondanza). Tuttavia, ci sono radioisotopi artificiali con lunghe emivite. Tra di loro abbiamo:

- ¹⁶³ Ho (t _1/2 = 4570 anni)

- ¹⁶⁴ Ho (t _1/2 = 29 minuti)

- ¹⁶⁶ Ho (t _1/2 = 26.763 ore)

- ¹⁶⁷ Ho (t _1/2 = 3,1 ore)

Ordine e momento magnetici

L'olmio è un metallo paramagnetico, ma può diventare ferromagnetico a una temperatura di 19 K, esibendo proprietà magnetiche molto forti. È anche caratterizzato dall'avere il momento magnetico più grande (10,6 μ _B ) tra tutti gli elementi chimici, nonché un'insolita permeabilità magnetica.

Reattività

L'olmio è un metallo che non arrugginisce troppo rapidamente in condizioni normali, quindi ci vuole tempo per perdere la sua lucentezza. Tuttavia, se riscaldato con un accendino, diventa giallastro, a causa della formazione di uno strato di ossido:

4 Ho + 3 O ₂ → 2 Ho ₂ O ₃

Reagisce con acidi diluiti o concentrati per produrre i loro rispettivi sali (nitrati, solfati, ecc.). Tuttavia e sorprendentemente, non reagisce con l'acido fluoridrico, poiché uno strato di HoF _{3 lo} protegge dalla sua degradazione.

L'olmio reagisce anche con tutti gli alogeni per produrre i loro rispettivi alogenuri (HoF ₃ , HoCl ₃ , HoBr ₃ e HoI ₃ ).

Struttura chimica

L'olmio cristallizza in una struttura esagonale compatta, hcp (esagonale a pacchetto chiuso). In teoria, gli atomi di Ho rimangono coesivi grazie al legame metallico formato dagli elettroni dei loro orbitali 4f, secondo la loro configurazione elettronica:

4f ¹¹ 6s ²

Tali interazioni, così come la disposizione energetica dei suoi elettroni, definiscono le proprietà fisiche dell'olmio. Nessun altro allotropo o polimorfo è noto a questo metallo, nemmeno sotto alta pressione.

applicazioni

Reazioni nucleari

L'atomo di olmio è un buon assorbitore di neutroni, motivo per cui aiuta a controllare lo sviluppo delle reazioni nucleari.

spettroscopia

Le soluzioni di ossido di olmio vengono utilizzate per calibrare gli spettrofotometri, perché il loro spettro di assorbimento rimane quasi sempre costante, indipendentemente dalle impurità in esso contenute. Mostra anche bande taglienti molto caratteristiche associate all'atomo di olmio e non ai suoi composti.

Colorante

Gli atomi di olmio sono in grado di fornire una colorazione rossastra al vetro e alle gemme artificiali di zirconia cubica.

magneti

A temperature estremamente basse (30 K o meno), l'olmio mostra proprietà magnetiche interessanti, che vengono utilizzate per creare potenti elettromagneti, dove aiuta a concentrare il campo magnetico risultante.

Tali materiali magnetici sono destinati alla risonanza magnetica nucleare; per lo sviluppo di dischi rigidi, con memorie che oscillano nell'ordine dei petabyte o terabyte; e forse per la fabbricazione di computer quantistici.

Laser ad olmio

Un cristallo di granato ittrio-alluminio (YAG) può essere drogato con atomi di olmio per emettere radiazioni con una lunghezza d'onda di 2 µm; cioè, abbiamo un laser a olmio. Grazie ad esso, il tessuto tumorale può essere tagliato con precisione senza causare sanguinamento, poiché l'energia fornita cauterizza immediatamente le ferite.

Questo laser è stato utilizzato ripetutamente negli studi dentistici e della prostata, nonché per eliminare le cellule tumorali e i calcoli renali.

Riferimenti

1. Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica . (Quarta edizione). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Olmio. Estratto da: en.wikipedia.org
3. Royal Society of Chemistry. (2020). Tavola periodica: olmio. Estratto da: rsc.org
4. Dr. Doug Stewart. (2020). Fatti dell'elemento olmio / chimica. Estratto da: chemicool.com
5. Steve Gagnon. (Sf). L'elemento olmio. Estratto da: education.jlab.org
6. The Editors of Encyclopaedia Britannica. (03 aprile 2019). Olmio. Encyclopædia Britannica. Estratto da: britannica.com
7. Judy Lynn Mohn Rosebrook. (2020). Olmio. Recupero da: utoledo.edu