હૉલ્મિયમ (holmium) : આવર્તક કોષ્ટકના 3જા (અગાઉના IIIA) સમૂહમાં આવેલાં લેન્થેનૉઇડ તત્વો પૈકીનું એક રાસાયણિક ધાતુ-તત્વ. સંજ્ઞા Ho. 1878માં જે. એલ. સોરેટ અને એમ. ડેલાફોન્ટેઇને અર્બિયા(erbia)ના વર્ણપટના અભ્યાસ દરમિયાન તેની શોધ કરી હતી. 1879 પી. ટી. ક્લીવે તેમનાથી સ્વતંત્ર રીતે દર્શાવ્યું કે અર્બિયા એ અર્બિયમ (erbium), હૉલ્મિયમ અને થુલિયમ(thulium)ના ઑક્સાઇડોનું મિશ્રણ છે. પોતાના વતનના શહેર સ્ટૉકહોમ પરથી તેમણે આ તત્વને હૉલ્મિયમ નામ આપેલું.
ઉપસ્થિતિ (occurrence) : હૉલ્મિયમ એ વિરલ મૃદાઓ (rare earthing) પૈકી ઓછી વિપુલતાવાળું તત્વ છે. જોકે પૃથ્વીના પોપડામાં તેનું પ્રમાણ એક કરોડ ભાગે 12 ભાગ જેટલું માનવામાં આવે છે. તેના અગત્યના સ્રોતોમાં ઝેનોટાઇમ (xenotime), ગેડોલિનાઇટ (godolinite), યુક્ઝેનાઇટ (euxenite) અને ફર્ગ્યુસનાઇટ (fergusonite) જેવી ઇટ્રિયમ-સમૃદ્ધ (yttrium rich) ખનિજો છે, જેમાં 1 % જેટલું હૉલ્મિયમ હોય છે. લેશ (trace) (0.001 %થી 0.1 %) અશુદ્ધિ તરીકે તે ઍપેટાઇટ (apatite), બેસ્ટનાસાઇટ (bastnasite) અને મોનેઝાઇટમાં પણ મળી આવે છે.
ઉત્પાદન : દળદાર (massive) જથ્થામાં હૉલ્મિયમ તેના નિર્જળ ક્લોરાઇડ (HoCl3) અથવા ફ્લોરાઇડ(HoF3)નું આલ્કલી અથવા આલ્કલાઇન મૃદા (alkaline earth) ધાતુ વડે અપચયન કરીને મેળવવામાં આવે છે. આ માટેની એક પદ્ધતિમાં હૉલ્મિયમ ઑક્સાઇડ(Ho2O3)ની એમોનિયમ બાયફ્લોરાઇડ (NH4HF2) સાથે પ્રક્રિયા કરી HoF3 મેળવવામાં આવે છે.
Ho2O3 + 6NH4HF2 (10 % આધિક્યમાં) → 2HoF3 + 6NH4F + 3H2O
આ માટે પ્લૅટિનમની તાવડીમાં વજન કરેલા મિશ્રણને 130° સે. તાપમાને આઠ કલાક ગરમ કરવામાં આવે છે. આ દરમિયાન તાવડી ઉપરથી શુષ્ક હવા પસાર કરવામાં આવે છે. મળતી વાયુરૂપ નીપજો અને NH4HF2ને દૂર કરવા તાપમાન ધીરે ધીરે 350° સે. સુધી વધારી બે કલાક સુધી જાળવી રાખવામાં આવે છે. આ દરમિયાન સઘળું પાણી દૂર થઈ જાય તેની કાળજી રાખવામાં આવે છે. આ રીતે મળેલા HoF3નું નીચેની પ્રક્રિયા વડે અપચયન કરવામાં આવે છે :
2HoF3 + 3Ca → 3CaF2 + 2Ho
આ માટે ટેન્ટલમની ક્રુસિબલમાં કૅલ્શિયમ ઉપર HoF3 પાથરી તેને આર્ગનના વાતાવરણમાં હૉલ્મિયમના ગ. બિં. કરતાં ઊંચા તાપમાને ગરમ કરવામાં આવે છે. પ્રક્રિયાની નીપજો ઠંડી પડે ત્યારે CaF2 ધાતુમળ (slag) તરીકે ઉપર તરે છે જેને દૂર કરવામાં આવે છે. જ્યારે હૉલ્મિયમને ફરીથી શૂન્યાવકાશમાં ગરમ કરી તેમાં રહી ગયેલ કૅલ્શિયમ ધાતુ અને ફ્લોરાઇડને દૂર કરવામાં આવે છે. આ રીતે મળતા હૉલ્મિયમમાં 0.3 % Ta રહી જાય છે, જેને નિસ્યંદન દ્વારા દૂર કરાય છે.
હૉલ્મિયમ મેળવવા માટેની એક અન્ય પદ્ધતિમાં HoCl3નો ઉપયોગ થાય છે. નિસ્યંદન દ્વારા શુદ્ધ કરેલા ક્લોરાઇડને ફરીથી ઓગાળી તેનું લિથિયમની બાષ્પ વડે અપચયન કરવામાં આવે છે. આથી મળતી હૉલ્મિયમ ધાતુ પીગળેલા HoCl3·LiCl પિગાળમાં સ્ફટિકીકરણ પામે છે. પ્રક્રિયા પૂરી થાય એટલે લિથિયમ ક્લોરાઇડ અને વધારાનો HoCl3 હૉલ્મિયમના સ્ફટિકાણુઓ(crystallikes)-માંથી અલગ પાડવામાં આવે છે. અપચયન અને નીપજોનું અલગન બંધ કરેલા (sealed) બાબમાં કરવામાં આવે છે.
1940 અને ’50ના દાયકા દરમિયાન આયન વિનિમય રેઝિનોના ઉપયોગ દ્વારા હૉલ્મિયમનું અન્ય વિરલ મૃદા આયનોનું અલગીકરણ શક્ય બન્યું છે.
ગુણધર્મો : હૉલ્મિયમ નરમ, ચાંદી જેવી ચળકતી ધાતુ છે. તેનો એક જ કુદરતી સમસ્થાનિક 165Ho છે; પણ કૃત્રિમ રીતે તેમાં 18 કરતાં વધુ સમસ્થાનિકો મેળવવામાં આવ્યાં છે. ધાતુના કેટલાક ગુણધર્મો સારણીમાં દર્શાવ્યા છે.
સારણી : હૉલ્મિયમના કેટલાક ભૌતિક ગુણધર્મો
| ગુણધર્મ | મૂલ્ય |
| પરમાણુક્રમાંક | 67 |
| ઇલેક્ટ્રૉનીય વિન્યાસ | [xe]4f115d06s2 |
| પરમાણુભાર | 164.93032 |
| ગલનબિંદુ (° સે.) | 1474 |
| ઉત્કલનબિંદુ (° સે.) | 2700 |
| ઘનતા (ગ્રા/ઘ.સેમી.) (25° સે.) | 8.795 |
| કુદરતી સમસ્થાનિકો | 1 |
| DHu (કિ.જૂ./મોલ) | 280 |
| E°(M3+/M) (વૉલ્ટ) | –2.83 |
| વિદ્યુતીય પ્રતિરોધકતા (m ઓહ્મ. સેમી.) (25° સે.) | 87 |
| CP (કૅલરી/મોલ/અંશ) (25° સે.) | 6.83 |
| ઉષ્મીય ન્યૂટ્રૉન આડછેદ (બાર્ન) | 64 |
હૉલ્મિયમ અનુચુંબકીય (Paramagnetic) ધાતુ છે પણ તાપમાન વધારતાં તે પ્રતિલોહચુંબકીય અને તે પછી લોહચુંબકીય (ferromagnetic) પ્રણાલીમાં ફેરવાય છે. આ ગુણધર્મને કારણે સંશોધકો તેમાં વધુ રસ ધરાવે છે. તેનું નીલ (Neel) બિંદુ 132 K જોવા મળે છે, જ્યારે ક્યુરી-બિંદુ 20 Kની આસપાસ હોય છે.
હૉલ્મિયમ ઉચ્ચપણે (highly) ઉચ્ચ કક્ષાએ ધનવિદ્યુતી (electropositive) તત્વ હોઈ ઍસિડ સાથે સહેલાઈથી પ્રક્રિયા કરે છે. તેનાં સંયોજનોમાં તેનો ઉપચયનાંક (oxidation number) +3 વધુ જોવા મળે છે. અન્ય વિરલ મૃદા ધાતુઓની માફક હૉલ્મિયમ પણ સારા વાયુગ્રાહી (getter) તરીકે વર્તે છે.
સંયોજનો : હૉલ્મિયમ ઑક્સાઇડ (હૉલ્મિયમ, holmia) (Ho2O3) : આછો પીળો અથવા રાખોડી રંગનો, પાણીમાં અદ્રાવ્ય પાઉડર છે. હૉલ્મિયમના હાઇડ્રૉક્સાઇડ, ઑક્ઝેલટ કે કાર્બોનેટ જેવાં સંયોજનોના ઉષ્મીય વિઘટનથી તે મેળવી શકાય છે. પ્રબળ ખનિજ ઍસિડોમાં તે સહેલાઈથી ઓગળે છે અને Ho3+ આયન ધરાવતું દ્રાવણ પીળા રંગનું હોય છે. તે ઉચ્ચતાપસહ પદાર્થો (refractories) અને વિશિષ્ટ ઉદ્દીપક તરીકે ઉપયોગી છે.
હેલાઇડ સંયોજનો : હૉલ્મિયમના ફ્લોરાઇડ (HoF3), ક્લોરાઇડ (HoCl3), બ્રોમાઇડ (HoBr3) અને આયોડાઇડ (HoI3) જાણીતાં છે. ફ્લોરાઇડ અને ક્લોરાઇડ ચળકતો પીળો રંગ ધરાવે છે. HoF3 પાણીમાં અદ્રાવ્ય જ્યારે અન્ય હેલાઇડો દ્રાવ્ય હોય છે. દ્રાવણના બાષ્પીભવનથી HoCl3·6H2O જેવા જળયુક્ત (hydrated) લવણો મળે છે. જોકે તેમને નિર્જળ બનાવી શકાતાં નથી, કારણ કે ગરમ કરવાથી HoOCl જેવાં બેઝિક સંયોજનો ઉત્પન્ન થાય છે.
ઉપયોગ : શૂન્યાવકાશ નળીઓમાં વાયુગ્રાહી તરીકે, વિદ્યુત-રસાયણમાં સંશોધન માટે તેમજ સ્પેક્ટ્રમિકી(Spectroscopy)માં હૉલ્મિયમનો ઉપયોગ થાય છે.
જ. દા. તલાટી