Ho • Ordnungszahl 67
Holmium
Holmium ist ein graues, weiches und duktiles Metall, welches relativ korrosionsbeständig ist. Die mit Abstand herausragendste Eigenschaft von Holmium ist, dass das Holmium-III-Ion (Ho³⁺) das höchste magnetische Moment aller natürlich vorkommenden Elemente besitzt. Es gehört zu den schweren Seltenen Erden.
Ihre wichtigste Anwendung ist in Magnettechnologien, wo sie als Leistungsverstärker in PErmanentmagneten eine wichtige Rolle spielen.
1878 entdeckten die Schweizer Chemiker Marc Delafontaine und Jacques-Louis Soret das Element spektroskopisch durch seine abweichenden Absorptionslinien. Das neue Element nannten sie ›X‹. 1879 entdeckte der schwedische Chemiker Per Teodor Cleve das neue Element unabhängig von den beiden Schweizern und isolierte es als gelbes Oxid aus unreinem Erbium (Erbiumoxid). Cleve wendete eine von Carl Gustav Mosander entwickelte Methode an: er trennte zunächst alle bekannten Verunreinigungen ab, bevor er versuchte, den Rest zu trennen. Er erhielt einen braunen Rest, den er Holmia nannte, sowie einen grünen Rest, der den Namen Thulia erhielt. Erst 1911 gelang dem schwedischen Chemiker Holmberg die Gewinnung von reinem Holmiumoxid. Ob er die Bezeichnung Holmium, vorgeschlagen von Cleve für die schwedische Landeshauptstadt Stockholm, übernahm oder als Ableitung seines eigenen Namens betrachtete, ist nicht bekannt.
Nach einer aufwändigen Abtrennung der anderen Holmiumbegleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Holmiumfluorid umgesetzt. Anschließend wird mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum metallischen Holmium reduziert. Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgen in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.
Die wichtigste Verwendung von Holmium ist als magnetisches Polstück in (Festkörper-)Magneten. Holmium wird dabei nicht als eigenständiger Magnet verwendet, sondern als Additiv in leistungsstarken Permanentmagneten auf Neodym-Eisen-Bor-Basis (NdFeB). Durch die Zugabe von Holmium (oft zusammen mit Dysprosium) können diese Magnete ihre magnetische Kraft (Koerzitivfeldstärke) auch bei sehr hohen Temperaturen beibehalten. Ohne diese Zusätze würden sie bei Hitze entmagnetisiert.
Diese super-stabilen, hitzebeständigen Magnete sind absolut essentiell für Elektromotoren in Hybrid- und Elektrofahrzeugen sowie in Generatoren in Windkraftanlagen.
Weitere Anwendungen hat Holmium in Steuerstäben in Kernreaktoren, in medizinischen Laser (Holmium-dotierte Yttrium-Aluminium-Granat-Laser - Ho:YAG-Laser).
Das silberweiß glänzende Metall der Seltenen Erden ist weich und schmiedbar.
Holmium weist besondere magnetische Eigenschaften auf. In seinen ferromagnetischen Eigenschaften ist es dem Eisen weit überlegen. Mit 10,6 μB besitzt es das höchste magnetische Moment eines natürlich vorkommenden chemischen Elements. Mit Yttrium bildet es magnetische Verbindungen.
In seinen Verbindungen liegt es in der Oxidationszahl +3 vor, die Ho3+-Kationen bilden in Wasser gelbe Lösungen. Unter besonderen reduktiven Bedingungen kann bei den Chloriden auch die Oxidationszahl +2 realisiert werden, z.B. im Holmium(II,III)chlorid Ho5Cl11, allerdings existiert das reine Holmium(II)chlorid nicht.
