L'holmium est un métal du groupe desterres rares. Comme les autreslanthanides, il est malléable et ductile à température ambiante, s'oxyde lentement dans l'air sec mais rapidement dans l'air humide.
Il est extrait, comme la plupart des terres rares, de lamonazite qui en contient environ 0,05 %. Parmi les éléments de terres rares, c'est l'un des seuls à être vraiment rare. Son prix est d'environ 1 000 $/kg[7].
L'holmium est septième membre de la série deslanthanides. Dans le tableau périodique, il se se trouve dans lapériode 6, entre les lanthanidesdysprosium à sa gauche eterbium à sa droite, et au-dessus de l'actinideeinsteinium.
Avec un point d'ébullition de3 000 kelvins (2 727 °C), l'holmium est le sixième lanthanide le plusvolatil après l'ytterbium, l'europium, lesamarium, lethulium et ledysprosium. Dans des conditions normale de température et de pression, l'holmium, comme une grande partie de la seconde moitié des lanthanides, adopte normalement une structurehexagonale compacte (hcp)[8]. Ses 67électrons sont disposés selon la configuration [Xe] 4f11 6s2, de sorte qu'il a treizeélectrons de valence remplissant les sous-couches 4f et 6s[9].
L'holmium, comme tous les lanthanides, estparamagnétique dans les conditions normales de température et de pression[10] Cependant, l'holmium estferromagnétique à des températures inférieures à19 kelvins (−254,15 °C)[11]. Il possède lemoment magnétique le plus élevé de tous les éléments (10,6µB), ce qui permet de l'utiliser pour concentrer les flux magnétiques.
L'holmium métallique se ternit lentement dans l'air, formant une couche d'oxyde jaunâtre qui a une apparence similaire à celle de larouille defer. Il brûle facilement pour former l'oxyde d'holmium(III)[12] :
4 Ho + 3 O2 → 2 Ho2O3
C'est un élément relativement mou etmalléable qui est assez résistant à lacorrosion et chimiquement stable en air sec dans lesconditions normales de température et de pression. Cependant, dans l'air humide et à des températures plus élevées, il s'oxyde rapidement, formant un oxyde jaunâtre[13]. Sous forme pure, l'holmium possède un éclat argenté métallique et brillant.
L'holmium est assez électropositif : sur l'échelle d'électronégativité de Pauling, il a une électronégativité de 1,23[14]. Il est généralement trivalent. Il réagit lentement avec l'eau froide et rapidement avec l'eau chaude pour former l'hydroxyde d'holmium(III)[15] :
2 Ho (s) + 6 H2O (l) → 2 Ho(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)
L'holmium métallique réagit avec tous leshalogènes stables[16] :
L'holmium se dissout facilement dans l'acide sulfurique dilué pour former dessolutions contenant les ions jaunes Ho(III), qui existent sous forme d'un complexe [Ho(OH2)9]3+[16] :
2 Ho (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Ho3+ (aq) + 3 SO42- (aq) + 3 H2 (g)
L'holmium ne possède qu'unisotope stable,165Ho. Parmi ses radioisotopes, celui de plus longue demi-vie est163Ho, de demi-vie égale à 4 570 ans. Tous les autres ont des demi-vies inférieures à deux jours dans leur état stable (l'isomère166mHo a cependant une demi-vie d'environ 1 200 ans).
Diagrammes des découvertes des terres rares. Les dates entre parenthèses sont les dates d'annonces des découvertes[17]. Les branches représentent les séparations des éléments à partir d'un ancien (l'un des nouveaux éléments conservant le nom de l'ancien, sauf pour le didyme).
En 1789, le chimiste finlandaisJohan Gadolin identifie un nouveloxyde (ou « terre ») dans un échantillon d'ytterbite (rebaptisée plus tard « gadolinite » en son honneur). Cette nouvelle roche avait été découverte deux ans auparavant par le lieutenantCarl Axel Arrhenius près du village d'Ytterby enSuède. Ces travaux sont confirmés en 1797 parAnders Gustaf Ekeberg qui baptise le nouvel oxydeyttria[18].
Près d'un demi-siècle plus tard, le SuédoisCarl Gustav Mosander parvient à isoler trois composés distincts à partir de l'yttria grâce à de nouveaux procédés decristallisation fractionnée. Il décide de conserver le termeyttria pour la fraction incolore (oxyde d'yttrium pur) et nomme la fraction jauneerbia et la fraction roseterbia, toujours en rappel du village d'Ytterby. Pour d'obscures raisons, les successeurs de Mosander intervertiront ces deux termes. C'est ainsi queerbia (l'erbine) finit par désigner l'oxyde d'erbium (rose) etterbia (laterbine) l'oxyde de terbium (jaune)[19].
En 1878, le chimiste suisseMarc Delafontaine croit découvrir dans lasamarskite un nouvel élément qu'il nomme philippium (symbole Pp), en l'honneur de son bienfaiteurPhilippe Plantamour. Par ailleurs, ses recherches sur l'yttria issue de la gadolinite sont analysées par son compatrioteJacques-Louis Soret qui y confirme la présence d'un quatrième oxyde, aux côtés de l'erbine et de la terbine. Il lui donne provisoirement le nom de « terre X »[20]. Parallèlement,Jean Charles Galissard de Marignac découvre àGenève que l'erbine n'est pas homogène et il parvient à en extraire un nouvel élément, qu'il nommeytterbium. ÀUppsala,Per Thodor Cleve décide de concentrer ses recherches sur les sels d'erbium restant après cette séparation. En 1879, il obtient trois fractions distinctes qu'il soumet à un examen spectroscopique. L'une correspond bien à l'erbium, mais les deux autres sont inconnues. En l'honneur de son pays, Cleve propose de les nommer holmium, d'après le nom latin de Stockholm, etthulium, d'après le nom légendaire de laScandinavie[19].
En observant le spectre obtenu par Cleve pour l'holmium, Soret réalise qu'il correspond parfaitement à celui de sa « terre X », mais accepte en 1880 le nom choisi par le chimiste suédois. Il est probable que le philippium de Delafontaine était également de l'holmium impur et les trois scientifiques sont donc crédités de la découverte de cet élément[20].
Quelques années plus tard, en 1886,Paul Émile Lecoq de Boisbaudran découvre que l'holmium de Cleve n'est pas homogène. Après un long processus de séparation, il en isole un nouvel élément, baptisédysprosium en raison des difficultés rencontrées dans ce processus (du grecδυσπρόσιτος /dysprósitos, « difficile à obtenir »)[18]. L'oxyde d'holmium(III) pur (jaune) est obtenu par le chimiste suédois Otto Holmberg en 1911[21].
↑L'holmium est particulièrement favorable à ce genre d'application en raison de ses nombreux électrons célibataires, permettant la création d'un champ magnétique intense et protégé de l'environnement (parce que ces électrons sont proches du noyau). Cette protection a cependant l'inconvénient de rendre difficile la lecture de l'information stockée[23],[24],[25].
↑Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
↑a etbEntrée « Holmium, powder » dans la base de données de produits chimiquesGESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand,anglais), accès le 28 août 2018(JavaScript nécessaire)
↑Paul Depovere,La classification périodique des éléments. La merveille fondamentale de l'Univers,De Boeck Supérieur,,p. 102.
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