홀뮴

3. 성질

홀뮴은 은백색 금속으로, 상온 및 상압에서 안정적인 육방최밀충진구조(HCP)를 갖는다. 안정된 원자가는 3가이며, 희토류 금속 중 가장 큰 자기 모멘트를 가진다.^[63]

3. 1. 물리적 성질

3. 2. 화학적 성질

3. 3. 동위 원소

4. 화합물

홀뮴은 다양한 화합물을 형성한다.

Ho₂O₃은 홀뮴의 유일한 산화물로, 조명 조건에 따라 색상이 변한다. 일광에서는 황색을 띠지만, 삼색광 아래에서는 주황색을 띤다. 이는 3가 홀뮴 이온의 날카로운 방출선이 적색 형광체로 작용하기 때문이다.^[19] 냉음극 형광등 아래에서는 분홍색을 보인다.

홀뮴은 할로젠과 반응하여 다음과 같은 할로겐화물을 생성한다.^{[24][25][10][27]}

:2 Ho (s) + 3 F₂ (g) → 2 HoF₃ (분홍색)

:2 Ho (s) + 3 Cl₂ (g) → 2 HoCl₃ (노란색)

:2 Ho (s) + 3 Br₂ (g) → 2 HoBr₃ (노란색)

:2 Ho (s) + 3 I₂ (g) → 2 HoI₃ (노란색)

다른 란타넘족 원소와 유사하게, 유기 홀뮴 화합물은 대부분 이온성 시클로펜타디에닐(란타넘의 그것과 동형구조임) 및 σ-결합된 단순 알킬 및 아릴 화합물로 제한되며, 일부는 중합체일 수 있다.^[28]

4. 1. 산화물 및 칼코겐화물

4. 2. 할로겐화물

4. 3. 유기 홀뮴 화합물

5. 역사

1878년 스위스 화학자 자크 루이 소레(Jacques-Louis Soret)와 마르크 델라퐁텐(Marc Delafontaine)은 분광 분석을 통해 당시 알려지지 않은 원소를 발견했다. (그들은 이를 "X 원소"라고 불렀다.)^[29][30]

같은 해, 스웨덴 화학자 페르 테오도르 클레베(Per Teodor Cleve)도 에르븀 산화물을 연구하던 중 독립적으로 이 원소를 발견하고 분리하였다.^[31][32][33] 칼 구스타프 모산데르(Carl Gustaf Mosander)가 개발한 방법을 사용하여 클레베는 먼저 에르븀 산화물에서 알려진 모든 불순물을 제거했다. 그 결과 갈색 물질과 녹색 물질이라는 두 가지 새로운 물질이 생성되었다. 그는 갈색 물질을 그의 고향 스톡홀름의 라틴어 이름을 따서 "홀미아(holmia)"라고 명명하고, 녹색 물질은 "툴리아(thulia)"라고 명명했다. "홀미아"는 후에 홀뮴 산화물로, "툴리아"는 툴륨 산화물로 밝혀졌다.^[37]

헨리 모즐리(Henry Moseley)는 홀뮴에 원자 번호 66을 부여했다. 그러나 그가 연구했던 홀뮴 시료는 불순물이 많았고, 당시 발견되지 않은 이웃 원소인 디스프로슘이 주를 이루었다. 그는 두 원소 모두에 대한 X선 방출 분광법(X-ray emission spectroscopy) X선 방출 선을 보았지만, 디스프로슘 불순물이 아닌 홀뮴에 속한 것으로 가정했다.^[34]

페르 테오도르 클레베가 스톡홀름(Stockholm)의 라틴어 명칭인 holmia를 따서 명명했다.

1911년에 순수한 홀뮴 금속이 처음으로 분리되었다.

6. 존재 및 생산

7. 이용

홀뮴은 희소하고 값이 비싸지만, 독특한 자기적 성질과 광학적 성질 덕분에 다양한 분야에서 활용된다.

모든 원소들 중에서 가장 강한 자기적 성질을 가지고 있어 인공적으로 강력한 자기장을 만들 때 사용되는 강력한 자석의 자기 극편(magnetic pole piece)으로 사용된다.^[45] 일부 영구 자석의 제조에도 사용된다.

홀뮴이 도핑된 이트륨 철 가넷(YIG)과 플루오린화 이트륨 리튬(YLF)은 고체 레이저에 사용되며, Ho-YIG는 광 절연체와 마이크로파 장치에 사용된다. 홀뮴 레이저는 2.1 마이크로미터 파장의 빛을 발생시키는데, 이는 의료 분야와 광섬유에서 사용된다.^[46][47] 또한 전립선 전절제술에도 사용될 수 있다.^[48]

큐빅 지르코니아나 유리에 노란색이나 붉은색 색상을 입히는 데 사용된다.^[49][50] 홀뮴 산화물이나 홀뮴 산화물 용액(주로 과염소산에 용해된)을 포함한 유리는 200~900 nm의 분광 영역에서 뚜렷한 광학 흡수 피크를 나타내므로 광학 분광 광도계의 보정 표준으로 사용된다.^[41][42][43]

8. 생물학적 역할 및 주의사항

홀뮴은 인체 내에서 생물학적 역할을 하지 않지만, 홀뮴 염은 신진대사를 촉진할 수 있다.^[57] 사람은 일반적으로 1년에 약 1mg의 홀뮴을 섭취한다. 식물은 토양에서 홀뮴을 쉽게 흡수하지 않는다. 일부 채소의 홀뮴 함량을 측정한 결과, 1조 분의 100 정도였다.^[58] 홀뮴과 그 수용성 염은 섭취 시 약간의 독성을 나타내지만, 불용성 홀뮴 염은 무독성이다. 금속 홀뮴은 분말 형태일 경우 화재 및 폭발 위험이 있다.^[59][60][61] 다량의 홀뮴 염은 흡입, 경구 섭취 또는 주사 시 심각한 손상을 일으킬 수 있다. 장기간에 걸친 홀뮴의 생물학적 영향은 알려져 있지 않다. 홀뮴은 낮은 수준의 급성 독성을 가지고 있다.^[62]

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