Holmium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Ho und der Ordnungszahl 67. Im Periodensystem steht es in der Gruppe der Lanthanoide und zählt damit auch zu den Metallen der Seltenen Erden. Holmium ist ein graues, weiches und duktiles Metall, welches relativ korrosionsbeständig ist. Holmium wurde bereits 1878 entdeckt, reines Holmium wurde jedoch erst 1939 isoliert. Es findet sich in den Mineralen Gadolinit und Monazit. Holmium ist nur wenig toxisch, eine biologische Funktion ist jedoch nicht bekannt. Es gibt nur wenige Verwendungen von Holmium.
Geschichte 1878 entdeckten die Schweizer Chemiker Marc Delafontaine und Jacques-Louis Soret dass das 1843 von Carl Gustav Mosander entdeckte Erbiumoxid ein weiteres Element enthalten muss. Delafontaine, der in Chicago die chemischen Experimente durchführte, nannte das bislang unbekannte Element nach Philippe Plantamour Philippium.Marc Delafontaine: Sur un nouveau métal, le philippium. In: Comptes Rendus. 1978, 87, S. 559–561 (). Soret, der in Genf die spektroskopischen Untersuchungen durchführte und wegen der schwierigen Kommunikation über große Entfernungen dieser Name unbekannt war, nannte es vorläufig X.Jacques-Louis Soret: Sur les spectres d'absorption ultra-violets des terres de la gadolinite. In: Comptes rendus. 86, 1878, S. 1062 ().
Unabhängig davon untersuchte der schwedische Chemiker Per Teodor Cleve ebenfalls Erbiumoxid und fand bei spektroskopischen Untersuchungen von Erbiumsalzlösungen, dass diese aus drei Elementen bestehen müssen. Die beiden neben Erbium identifizierten Elemente nannte er Thulium nach einer alten Bezeichnung von Skandinavien und Holmium nach der schwedischen Hauptstadt Stockholm.Per Teodor Cleve: Sur deux nouveaux éléments dans l'erbine. In: Comptes Rendus. 1879, 89, S. 479–481 (). Kurze Zeit später erkannte er, dass Holmium und das von Soret entdeckte X identisch waren.Per Teodor Cleve: Sur l'erbine. In: Comptes Rendus. 1979, 89, S. 708–709 (). Jedoch wurde Philippium noch längere Zeit als eigenständiges, aber zweifelhaftes Element angesehenPhilippium. In: Heinrich Kayser: Lehrbuch der Spektralanalyse. Springer, 1883, ISBN 978-3-642-52577-3, S. 317., 1898 vermutete Georges Urbain, dass es sich bei Philippium um ein unreines Holmium handelteGeorges Urbain: Sur une nouvelle méthode de fractionnement des terres yttriques. In: Bulletin de la Société chimique de Paris. Band 19, 1898, S. 376–381 ()., was Delafontaine 1905 anerkannte und er seine Entdeckung teilweise widerrief.Marco Fontani, Mariagrazia Costa, Mary Virginia Orna: The Lost Elements. Oxford University Press 2015, ISBN 978-0-19-938334-4, S. 125.
In der Folge versuchten Cleve und andere, durch fraktionierte Kristallisation reines Holmiumoxid darzustellen, scheiterten aber immer wieder. Während dieser Versuche konnte der französische Chemiker Paul Émile Lecoq de Boisbaudran 1866 zeigen, dass im Holmiumoxid ein weiteres Element enthalten ist, das er Dysprosium nannte.Paul Émile Lecoq de Boisbaudran: L'holmine (ou terre X de M. Soret) contient au moins deux radicaux métalliques. In: Comptes Rendus. 1866, 102, S. 1003–1006 (). Die Gewinnung von reinem Holmiumoxid gelang 1911 dem schwedischen Chemiker Otto Holmberg aus 29 kg Euxenit als Ausgangsstoff. Er kombinierte dabei die fraktionierte Kristallisation verschiedener Salze, unter anderem von Oxalaten, m-Nitrobenzolsulfonaten und Nitraten miteinander, bis er alle anderen Elemente abgetrennt hatte. Schließlich konnte er die Atommasse des neuen Elements bestimmen.Otto Holmberg: Beiträge zur Kenntnis des Holmiums. In: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 1911, Band 71, Nummer 1, S. 226–235 .
Metallisch reines Holmium wurde erstmals 1939 hergestellt.Heinrich Bommer: Kristallstruktur und magnetisches Verhalten des metallischen Holmiums. In: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 1939, Band 242, Nummer 3. S. 277–280 .
Vorkommen Holmium ist auf der Erde ein seltenes Element, seine Häufigkeit in der kontinentalen Erdkruste beträgt etwa 1,3 ppm. Unter den Lanthanoiden zählt es zu den seltensten Elementen, nur Terbium, Thulium, Lutetium und das radioaktive Promethium sind seltener. Unter den Seltenen Erden wird es mit Yttrium und den Elementen von Gadolinium bis Lutetium zu den schweren Seltenen Erden (Heavy Rare Earth Elements, HREE) gezählt.
Wie alle Seltenen Erden ist Holmium lithophil und daher vor allem in der kontinentalen Erdkruste zu finden, nur wenig im Erdmantel. Seltene Erden werden zudem zu den inkompatiblen Elementen gezählt, jedoch ist es bei verschiedenen Gesteinen und Lanthanoiden unterschiedlich ausgeprägt. Während leichte Lanthanoide stark inkompatibel sind, ist dies bei schweren weniger der Fall. Vor allem in Granat werden HREE wie Holmium bevorzugt eingebaut.Martin Okrusch, Hartwig E. Frimmel: Mineralogie. 10. Auflage, Springer, 2022, ISBN 978-3-662-64064-7, S. 765–769.
Es sind keine Holmiuminerale bekannt, das Element kommt stets vergesellschaftet mit anderen schweren Seltenerdelementen in Erzen vor. Die wichtigsten holmiumhaltigen Minerale sind Xenotim, Gadolinit-(Y), Bastnäsit, Allanit und Britholit.Scott M. McLennan: Holmium. In: William White (Hrsg.): Encyclopedia of Geochemistry. Springer, 2018, ISBN 978-3-319-39311-7, S. 683–684. Der Holmiumgehalt von Xenotim liegt je nach Probe bei 1 bis 1,3 %Xenotim. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (handbookofmineralogy.org [PDF; 67 kB; abgerufen am 31. Oktober 2025]).
Die kommerziell wichtigste Quelle für Holmium sind ionenadsorbierende Tonminerale (Regolith-hosted ion-adsorption deposits, IADs). Diese entstehen bei der Verwitterung von Muttergesteinen vor allem in den Subtropen und adsorbieren die in den Ausgangsgesteinen enthaltenen Seltenerdmetalle. IAD-Vorkommen besitzen zwar nur einen relativ geringen Anteil an Seltenerdelementen von 0,05 bis 0,2 %, diese lassen sich jedoch relativ einfach durch Auslaugen aus den Tonmineralen lösen.Charles D. Beard, Eva Marquis, Martin P. Smith, Martin Yan Hei Li, Guillaume Estrade, Kathryn M. Goodenough: Ion Adsorption Mineralisation in Regolith-Hosted REE Deposits. In: Rob J. Bowell, Charles R. M. Butt (Hrsg.): Geology, Geochemistry and Formation of Supergene Mineral Deposits in Deeply Weathered Terrain. Springer, 2025, ISBN 978-3-031-75732-7, S. 365–367.
Die wichtigsten Vorkommen von ionenadsorbierenden Tonmineralen liegen im Süden Chinas, aber auch in Myanmar, Vietnam, Malawi, Brasilien, den Philippinen und den Vereinigten Staaten sind Vorkommen bekannt. Kommerziell ausgebeutet werden vor allem die Vorkommen in Südchina und Myanmar.A. Borst, Martin Smith, Adrian A. Finch, Guillaume Estrade, Cristina Villanova-de-Benavent, Peter Nason, Eva Marquis, Nicola J. Horsburgh, Kathryn Goodenough, Cheng Xu, Jindřích Kynický, Kalotina Geraki: Adsorption of rare earth elements in regolith-hosted clay deposits. In: Nature Communications. 2020, Band 11, Nummer 1 . Die chinesischen Tonmineral-Vorkommen enthalten etwa 1,7 ppm Holmium, es sind noch einige Vorkommen mit höheren Gehalten von bis zu 15 ppm in einer kleinen, sehr HREE-reichen Lagerstätte in Penco, Chile bekannt.Kenneth D. Collerson, Roussos Dimitrakopoulos, Guy Greville: A Meaningful metric to compare the value and Prospectivity of Clay-Hosted regolith rare earth element deposits. In: Ore Geology Reviews. Band 180, 2025, Artikel 106582, .
Gewinnung und Darstellung 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. Die verbleibenden Calciumreste und Verunreinigungen werden in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum abgetrennt.
Eigenschaften mini|links|Holmium 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. Holmium besitzt zusammen mit Dysprosium das höchste magnetische Moment (10,6 μB) aller natürlich vorkommenden chemischen Elemente. Mit Yttrium bildet es magnetische Verbindungen.
In trockener Luft ist Holmium relativ beständig, in feuchter oder warmer Luft läuft es unter Bildung einer gelblichen Oxidschicht schnell an. Bei Temperaturen oberhalb von 150 °C verbrennt es zum Sesquioxid Ho2O3. Mit Wasser reagiert es unter Wasserstoffentwicklung zum Hydroxid. In Mineralsäuren löst es sich unter Bildung von Wasserstoff auf.
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.
Isotope Holmium ist ein Reinelement: Es hat mit 165Ho nur ein einziges stabiles Isotop.
Verwendung Wegen seiner hervorragenden magnetischen Eigenschaften verwendet man Polschuhe aus Holmium für Hochleistungsmagnete zur Erzeugung stärkster Magnetfelder.
Weitere Anwendungen: Magnetblasenspeicher unter Verwendung von Dünnschichtlegierungen aus Holmium-Eisen, Holmium-Nickel und Holmium-Cobalt. Steuerstäbe in Brutreaktoren. Dotierung von Yttrium-Eisen-Granat (YIG), Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) und Yttrium-Lithium-Fluorid (YLF) für Festkörperlaser (Holmium-Laser mit einer Emissionswellenlänge von 2,1 µm (PDF; 46 kB).) und Mikrowellenbauteile in der Medizintechnik. Holmiumoxid zur Erzeugung von gelbem Glas u. a. wegen seiner scharfen Absorptionsbanden für Kalibrierfunktionen für Photometer.starna.de: Holmiumglas - UV und sichtbare Wellenlänge.
Biologische Bedeutung Holmium hat keine bekannte biologische Funktion.
Sicherheitshinweise Holmium und Holmiumverbindungen sind als wenig toxisch zu betrachten. Metallstäube sind feuer- und explosionsgefährlich.
Verbindungen Holmium(III)-oxid Ho2O3 Holmium(III)-fluorid HoF3 Holmium(III)-chlorid HoCl3 Holmium(III)-bromid HoBr3 Holmium(III)-iodid HoI3 Holmium(III)-sulfat Ho2(SO4)3 · 8 H2O: bei Tageslicht gelbe, bei Kunstlicht (Leuchtstofflampe) rosafarbene Kristalle. Holmium(III)-perchlorat Ho(ClO4)3: Als Standard-Lösung zum Kalibrieren vom Spektrometern
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